CN104600724A - 一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，包括以下步骤：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod，实现交流断面功率波动控制；通过交流联络线功率P_ac判断交流断面功率是否越限，如果越限，则执行步骤3；计算直流功率紧急控制量P_emg，完成交流断面功率越限控制。本发明通过在常规直流功率调制功能上复合直流功率紧急控制功能，无需增加额外的监控装置，即可以在实现抑制跨区电网交流联络线功率波动的同时，通过紧急功率控制弥补区域电网的功率缺额，保持交流联络线的静稳极限不被破坏，从而同时提高大区互联电网在复杂运行方式和复杂运行条件下的暂态及动态稳定特性。

Description

一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法

技术领域

本发明涉及一种调制方法，具体涉及一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法。

背景技术

对于交直流混联电网，应用直流功率调制技术可以对交流电网的功率/电压/频率等波动进行抑制。直流功率调制技术通过采集交流系统电气量并经过设计传函来计算调制量，将计算结果发送给被控直流来调制直流输送功率，以达到抑制系统振荡的目的。

通常采用的直流功率调制技术，其通过对直流输送功率的连续改变来阻尼系统振荡，当系统振荡得到抑制后，直流输电系统将逐渐恢复至故障前输送功率。但如果是由于某种导致区域电网出现功率缺额的不确定故障引起的系统振荡(如掉机、直流闭锁等)，在系统振荡逐渐平息时，而交流电网可能仍处于一个不安全的状态，比如区域电网频率悬浮、跨区联络线输送功率接近或超过暂稳/静稳极限，而此时直流调制功能不再动作，这可能导致系统失去稳定。

对于上述由不确定故障引起的区域电网功率缺额，通常电网是通过低周减载、AGC(自动发电控制)或直流输电系统自带的频率调制等控制手段进行调节，但这些手段通常动作周期较长、响应较慢，难以满足跨区电网对于稳定控制的要求。基于此，本发明提出在跨区直流功率调制功能上附加直流紧急控制功能，用以解决上述问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，通过在常规直流功率调制功能上复合直流功率紧急控制功能，无需增加额外的监控装置，即可以在实现抑制跨区电网交流联络线功率波动的同时，通过紧急功率控制弥补区域电网的功率缺额，保持交流联络线的静稳极限不被破坏，从而同时提高大区互联电网在复杂运行方式和复杂运行条件下的暂态及动态稳定特性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod，实现交流断面功率波动控制；

步骤2：通过交流联络线功率P_ac判断交流断面功率是否越限，如果越限，则执行步骤3；

步骤3：计算直流功率紧急控制量P_emg，完成交流断面功率越限控制。

所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1-1：采用交流联络线功率P_ac作为输入，依次通过低通滤波环节、WASHOUT环节、增益/滤波环节、第一超前滞后环节和第二超前滞后环节，得到直流功率调制量P′_mod，其表示为：

$P_{\mathrm{mod}}^{\′}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\·\frac{K_p}{1+T_{0}s}\·\frac{1+s{T}_1}{1+s{T}_2}\·\frac{1+s{T}_3}{1+s{T}_4}$

其中，T_mes为低通滤波环节时间常数，T_W为WASHOUT环节时间常数，K_p为调节器增益，T₀为增益/滤波环节时间常数，T₁和T₂为第一超前滞后环节时间常数，T和T₄为第二超前滞后环节时间常数；

步骤1-2：P′_mod经过限幅环节得到限幅后的直流功率调制量P_mod，存储限幅环节前的最大直流功率调制量P_{mod_max}，P′_mod满足：

P_min≤P_mod≤P_max

其中，P_max和P_min为直流功率调制量上下限。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：判断交流联络线功率P_ac是否越限，具体有：

比较P_ac通过低通滤波环节和绝对值环节后得到的与交流联络线越限定值P_threshold的大小，若满足则表明交流联络线功率P_ac越限；

步骤2-2：根据时延定值环节判断是否满足功率越限时间条件，具体有：

若交流联络线功率P_ac越限时间持续大于延时定值T_d1，则输出初步紧急控制量P′_emg，否则输出0。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：通过限幅环节前的最大直流功率调制量P_{mod_max}计算加权系数K_w；

步骤3-2：通过加权系数K_w和初步紧急控制量P′_emg计算最终紧急控制量P_emg。

所述步骤3-1中，加权系数K_w表示为：

K_w＝K′_w·P_{mod_max}

其中，K′_w为增益系数。

所述步骤3-2中，最终紧急控制量P_emg表示为：

P_emg＝K_w·P′_emg

此时，如P_emg有输出，即P_emg＞0，则复位存储器，使P_{mod_max}＝0。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过在常规直流功率调制功能上复合直流功率紧急控制功能，无需增加额外的监控装置，即可以在实现抑制跨区电网交流联络线功率波动的同时，通过紧急功率控制弥补区域电网的功率缺额，保持交流联络线的静稳极限不被破坏，从而同时提高大区互联电网在复杂运行方式和复杂运行条件下的暂态及动态稳定特性。

附图说明

图1是本发明实施例中复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

跨大区互联电网发生的系统振荡通常在大区间的交流联络线功率波动上得到集中体现。采月交流联络线功率作为直流功率调制功能控制传函的输入量，可以直观的反映系统振荡情况，对系统振荡能够进行有效抑制。因此，本发明采用交流联络线功率作为控制输入量，在采用直流功率调制传函抑制联络线功率波动的同时，判断联络线功率是否达到某越限定值，从而触发直流功率紧急控制功能，以维护跨区电网的暂态和动态稳定。

如图1，本发明提供一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod，实现交流断面功率波动控制；

步骤2：通过交流联络线功率P_ac判断交流断面功率是否越限，如果越限，则执行步骤3；

步骤3：计算直流功率紧急控制量P_emg，完成交流断面功率越限控制。

所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1-1：采用交流联络线功率P_ac作为输入，依次通过低通滤波环节、WASHOUT环节(即隔直环节)、增益/滤波环节、第一超前滞后环节和第二超前滞后环节，得到直流功率调制量P′_mod，其表示为：

$P_{\mathrm{mod}}^{\′}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\·\frac{K_p}{1+T_{0}s}\·\frac{1+s{T}_1}{1+s{T}_2}\·\frac{1+s{T}_3}{1+s{T}_4}$

其中，T_mes为低通滤波环节时间常数，T_W为WASHOUT环节时间常数，K_p为调节器增益，T₀为增益/滤波环节时间常数，T₁和T₂为第一超前滞后环节时间常数，T和T₄为第二超前滞后环节时间常数；

增益/滤波环节用于对隔直环节输出进行滤波，第一超前滞后环节和第二超前滞后环节均用于对控制器输出进行时滞和相位补偿，限幅环节对控制器输出进行限幅。

步骤1-2：P′_mod经过限幅环节得到限幅后的直流功率调制量P_mod，存储限幅环节前的最大直流功率调制量P_{mod_max}，P_mod满足：

P_min≤P_mod≤P_max

其中，P_max和P_min为直流功率调制量上下限。

所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：判断交流联络线功率P_ac是否越限，具体有：

比较P_ac通过低通滤波环节和绝对值环节后得到的与交流联络线越限定值P_threshold的大小，若满足则表明交流联络线功率P_ac越限；

步骤2-2：根据时延定值环节判断是否满足功率越限时间条件，具体有：

若交流联络线功率P_ac越限时间持续大于延时定值T_d1，则输出初步紧急控制量P′_emg，否则输出0。

所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：通过限幅环节前的最大直流功率调制量P_{mod_max}计算加权系数K_w；

步骤3-2：通过加权系数K_w和初步紧急控制量P′_emg计算最终紧急控制量P_emg。

所述步骤3-1中，加权系数K_w表示为：

K_w＝K′_w·P_{mod_max}

其中，K′_w为增益系数。

所述步骤3-2中，最终紧急控制量P_emg表示为：

P_emg＝K_w·P′_emg

此时，如P_emg有输出，即P_emg＞0，则复位存储器，使P_{mod_max}＝0。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过交流联络线功率P_ac计算直流功率调制量P_mod，实现交流断面功率波动控制；

步骤2：通过交流联络线功率P_ac判断交流断面功率是否越限，如果越限，则执行步骤3；

步骤3：计算直流功率紧急控制量P_emg，完成交流断面功率越限控制。

2.根据权利要求1所述的复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1-1：采用交流联络线功率P_ac作为输入，依次通过低通滤波环节、WASHOUT环节、增益/滤波环节、第一超前滞后环节和第二超前滞后环节，得到直流功率调制量P′_mod，其表示为：

$P_{\mathrm{mod}}^{\′}=P_{\mathrm{ac}}\·\frac{1}{1+T_{\mathrm{mes}}s}\·\frac{T_{W}s}{1+T_{W}s}\·\frac{K_p}{1+T_{0}s}\·\frac{1+s{T}_1}{1+{\mathrm{sT}}_2}\·\frac{1+{\mathrm{sT}}_3}{1+{\mathrm{sT}}_4}$

其中，T_mes为低通滤波环节时间常数，T_W为WASHOUT环节时间常数，K_p为调节器增益，T₀为增益/滤波环节时间常数，T₁和T₂为第一超前滞后环节时间常数，T和T₄为第二超前滞后环节时间常数；

步骤1-2：P′_mod经过限幅环节得到限幅后的直流功率调制量P_mod，存储限幅环节前的最大直流功率调制量P_mod__max,P_mod满足：

P_min≤P_mod≤P_max

其中，P_max和P_min为直流功率调制量上下限。

3.根据权利要求2所述的复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤2包括以下步骤：

步骤2-1：判断交流联络线功率P_ac是否越限，具体有：

比较P_ac通过低通滤波环节和绝对值环节后得到的与交流联络线越限定值P_threshold的大小，若满足则表明交流联络线功率P_ac越限；

步骤2-2：根据时延定值环节判断是否满足功率越限时间条件，具体有：

若交流联络线功率P_ac越限时间持续大于延时定值T_d1，则输出初步紧急控制量P′_emg，否则输出0。

4.根据权利要求1所述的复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤3包括以下步骤：

步骤3-1：通过限幅环节前的最大直流功率调制量P_{mod_max}计算加权系数K_w；

步骤3-2：通过加权系数K_w和初步紧急控制量P′_emg计算最终紧急控制量P_emg。

5.根据权利要求4所述的复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤3-1中，加权系数K_w表示为：

K_w＝K′_w·P_{mod_max}

其中，K′_w为增益系数。

6.根据权利要求4所述的复合交流断面功率越限控制的直流功率调制方法，其特征在于：所述步骤3-2中，最终紧急控制量P_emg表示为：

P_emg＝K_w·P′_emg

此时，如P_emg有输出，即P_emg＞0，则复位存储器，使P_{mod_max}＝0。