CN103956728B - 一种同塔双回直流输电系统双回功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，属于直流输电控制技术领域，特别适用于同塔双回直流输电系统的双回功率控制。该方法包括如下步骤：第一阶段是确定同塔双回直流输电工程的输电限幅，即限幅环节；第二阶段是对双回功率进行分配，即分配环节，包括双回直流之间的功率分配以及一回直流中双极间的功率分配。本发明的同塔双回直流输电系统的双回功率控制方法可以根据两回直流的运行工况采取相适应的控制策略来进行双回直流功率的合理分配，实现两回直流功率的协调控制，在故障后短时间内可以维持总的直流传输不变，可有效减少输电功率的损失。
Description
技术领域
本发明是一种同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，属于同塔双回直流输电系统双回功率控制方法的创新技术。
背景技术
高压直流采用同塔双回架设的设计思路，可以合理高效地利用接地极和换流站的资源，提高单位走廊的输送容量，降低工程建设和维护费用。作为“十二五”南方电网西电东送的重点工程之一，溪洛渡右岸送电广东±500kV同塔双回直流输电工程(简称溪洛渡直流工程)采用了两回±500kV直流同塔并架方式。溪洛渡直流工程是我国第2条±500kV同塔双回直流线路工程，也是世界上第1个2回直流落点在同一个换流站的±500kV同塔双回直流输电工程。两回直流共起点、共落点、共换流站、共接地极、线路共杆塔，直流输电容量2×3200MW，输电距离1240km。每个±500kV系统既可以独立运行，又可以联合运行。
区别于以往的单回±500kV直流输电系统，溪洛渡直流工程需要实现双回功率控制和全站无功控制，以满足调度对双回直流功率的要求以及双回直流输电对全站交流滤波器的需求，这也使得溪洛渡直流工程的控制分层结构更加复杂，各控制层次之间的接口也更加复杂。因此，有必要对同塔双回直流输电系统分层结构及其协调控制功能进行研究。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种同塔双回直流输电系统双回功率控制方法。本发明根据两回直流的运行工况采取相适应的控制策略来进行双回直流功率的合理分配，实现两回直流功率的协调控制，在故障后短时间内可以维持总的直流传输不变，可有效减少输电功率的损失。
本发明的技术方案是：本发明的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，包括如下步骤：
1)确定同塔双回直流输电工程的输电限幅，即限幅环节；
2)对双回功率进行分配，即分配环节，包括双回直流之间的功率分配以及一回直流中双极间的功率分配。
上述步骤1)的限幅环节由双回功率限制、双回功率指令/双回功率速率、功率调制共同作用。
上述双回功率限制和双回功率指令/双回功率速率由运行人员通过操作界面输入定值，或按预先编好的直流传输功率日/周/月负荷曲线自动变化。
上述功率调制是直流控制系统设计并提供的附加调制控制功能，它通过向双回功率指令添加调制值的手段，影响直流输电系统输送的实际功率，以达到改善整个交直流系统运行性能的目的。
上述功率调制的输出一方面作为各功率调制功能的输出之和，与运行人员输入的双回功率指令相叠加；另一方面作用于限幅环节，限幅环节的输出乘以每回直流的功率分配系数，得到每回直流功率指令，并通过双回控制系统送到每回直流站控中。
上述步骤2)的双回功率分配环节的输入是各极的直流计算电压，其分配原则如下：
21)一回直流的两极均未投入运行时，双回功率全部由运行的另一回直流承担；
22)两回直流的四个极均处于全压运行时，双回功率值在两回间平均分配；
23)两回直流的四个极处于其他运行状况时，双回功率值在两回间的分配以换流站无功变化量最小为目标函数，采用群搜索优化算法进行分配系数优化；
24)一回直流内部的双极间功率分配与两极的直流电压绝对值成正比进行分配。
上述步骤23)采用群搜索优化算法进行分配系数优化的目标函数如下：
其中，Qdc0,i为功率分配前两回直流中一回直流消耗的无功，Qdc,i为功率分配后两回直流中一回直流消耗的无功，Pdc为两回直流输送的总功率，λi为两回直流中一回直流的功率分配系数，为两回直流中一回直流的功率因数角。
上述步骤24)保证每回内部的接地极电流平衡。
所述步骤2)中的双回功率分配环节的输入的各极直流计算电压在极正常运行中，每回直流各个极的直流计算电压采用实时测量得到的直流电压；在极起动和停运过程中，每回直流各个极的直流计算电压采用极的额定直流电压来代替直流电压测量值。
本发明为了对同塔双回直流输电系统进行协调控制，提出了一种双回功率控制方法，该同塔双回直流输电系统双回功率控制方法分为两个阶段：第一阶段是确定同塔双回直流输电工程的输电限幅，即限幅环节；第二阶段是对双回功率进行分配，即分配环节，包括双回直流之间的功率分配以及一回直流中双极间的功率分配。本发明实现直流输电工程的双回直流既适应单回独立运行方式，又适应双回协调运行方式。本发明的同塔双回直流输电系统的双回功率控制方法可以根据两回直流的运行工况采取相适应的控制策略来进行双回直流功率的合理分配，实现两回直流功率的协调控制，在故障后短时间内可以维持总的直流传输不变，可有效减少输电功率的损失。本发明是一种方便实用的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法。
附图说明
图1为双回功率控制的逻辑框图。
图2为群搜索优化算法的流程图。
具体实施方式
本发明提出的一种同塔双回直流输电系统双回功率控制方法结合附图详细说明如下：
本发明将整个控制方法分为两个阶段，图1给出了其控制逻辑框图：第一阶段是确定同塔双回直流输电工程的输电限幅，即限幅环节；第二阶段是对双回功率进行分配，即分配环节，如图2所示，包括双回直流之间的功率分配以及一回直流中双极间的功率分配。具体实施步骤如下：
1)确定同塔双回直流输电工程的输电限幅，即限幅环节。限幅环节主要由双回功率限制、双回功率指令/双回功率速率、功率调制共同作用。
11)双回功率限制和双回功率指令/双回功率速率：由运行人员通过操作界面输入定值，或按预先编好的直流传输功率日/周/月负荷曲线自动变化；
12)功率调制：是直流控制系统设计并提供的附加调制控制功能，它通过向双回功率指令添加调制值的手段，影响直流输电系统输送的实际功率，以达到改善整个交直流系统运行性能的目的。功率调制的输出一方面作为各功率调制功能的输出之和，与运行人员输入的双回功率指令相叠加；另一方面作用于限幅环节。限幅环节的输出乘以每回直流的功率分配系数，得到每回直流功率指令，并通过双回控制系统送到每回直流站控中。
2)对双回功率进行分配，即分配环节。双回功率分配环节的输入主要是各极的直流计算电压，其分配原则如下：
21)一回直流的两极均未投入运行时，双回功率全部由运行的另一回直流承担。
22)两回直流的四个极均处于全压运行时，双回功率值在两回间平均分配。
23)两回直流的四个极处于其他运行状况时，为了尽可能维持换流站的无功平衡，双回功率值在两回间的分配以换流站无功变化量最小为目标函数，采用群搜索优化算法(简称GSO优化算法)进行分配系数优化，GSO优化算法流程如图2所示。目标函数如下所示：
其中，Qdc0,i为功率分配前两回直流中一回直流消耗的无功，Qdc,i为功率分配后两回直流中一回直流消耗的无功，Pdc为两回直流输送的总功率，λi为两回直流中一回直流的功率分配系数，为两回直流中一回直流的功率因数角。
24)一回直流内部的双极间功率分配与两极的直流电压绝对值成正比进行分配，以尽量保证每回内部的接地极电流平衡。
在极正常运行中，每回直流各个极的直流计算电压将采用实时测量得到的直流电压。在极起动和停运过程中，采用极的额定直流电压来代替直流电压测量值。
Claims (7)
1.一种同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于包括如下步骤：
1)确定同塔双回直流输电工程的输电限幅，即限幅环节；
2)对双回功率进行分配，即分配环节，包括双回直流之间的功率分配以及一回直流中双极间的功率分配；
上述步骤2)的双回功率分配环节的输入是各极的直流计算电压，其分配原则如下：
21)一回直流的两极均未投入运行时，双回功率全部由运行的另一回直流承担；
22)两回直流的四个极均处于全压运行时，双回功率值在两回间平均分配；
23)两回直流的四个极处于其他运行状况时，双回功率值在两回间的分配以换流站无功变化量最小为目标函数，采用群搜索优化算法进行分配系数优化；
24)一回直流内部的双极间功率分配与两极的直流电压绝对值成正比进行分配；
上述步骤23)采用群搜索优化算法进行分配系数优化的目标函数如下：
其中，Qdc0，i为功率分配前两回直流中一回直流消耗的无功，Qdc,i为功率分配后两回直流中一回直流消耗的无功，Pdc为两回直流输送的总功率，λi为两回直流中一回直流的功率分配系数，为两回直流中一回直流的功率因数角。
2.根据权利要求1所述的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于上述步骤1)的限幅环节由双回功率限制、双回功率指令/双回功率速率、功率调制共同作用。
3.根据权利要求2所述的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于上述双回功率限制和双回功率指令/双回功率速率由运行人员通过操作界面输入定值，或按预先编好的直流传输功率日/周/月负荷曲线自动变化。
4.根据权利要求2所述的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于上述功率调制是直流控制系统设计并提供的附加调制控制功能，它通过向双回功率指令添加调制值的手段，影响直流输电系统输送的实际功率，以达到改善整个交直流系统运行性能的目的。
5.根据权利要求2所述的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于上述功率调制的输出一方面作为各功率调制功能的输出之和，与运行人员输入的双回功率指令相叠加；另一方面作用于限幅环节，限幅环节的输出乘以每回直流的功率分配系数，得到每回直流功率指令，并通过双回控制系统送到每回直流站控中。
6.根据权利要求1所述的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于上述步骤24)保证每回内部的接地极电流平衡。
7.根据权利要求1所述的同塔双回直流输电系统双回功率控制方法，其特征在于所述步骤2)中的双回功率分配环节的输入的各极直流计算电压在极正常运行中，每回直流各个极的直流计算电压采用实时测量得到的直流电压；在极起动和停运过程中，每回直流各个极的直流计算电压采用极的额定直流电压来代替直流电压测量值。
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