CN104882896B - 一种高压直流输电系统的过负荷输电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压直流输电系统的过负荷输电方法，其需要至少两个高压直流输电系统落点同一受端系统，该方法包括如下步骤：A、选取受端系统中一台典型发电机组；B、对所述至少两个高压直流输电系统在原有直流功率的基础上逐个提升相同的直流功率，分别得到每个高压直流输电系统提升所述直流功率时该典型发电机组的发电机机端频率曲线；C、计算每个高压直流输电系统功率提升时的直流敏感因子；D、根据直流敏感因子由小至大对所述至少二个高压直流输电系统进行排序，选择直流敏感因子较小的直流进行功率提升。本发明通过分析直流敏感因子，得到适当的直流功率提升速率，在保证受端电网用电可靠性的同时，尽可能保证直流功率提升对系统产生较小的冲击。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压直流输电系统的过负荷输电方法。
背景技术
在高压直流输电系统进行设计时，不仅要规定其正常运行时的额定功率，额定电压和额定电流，而且还要求有一定的过负荷能力。对高压直流输电系统过负荷能力的要求主要取决于送受端交流系统的需要：当交流送受端系统间的交流联络线发生故障断线时，为了保证受端系统的用电可靠性，需使直流输电系统长期运行在过负荷状态直至交流线路恢复传输电力。而当直流功率提升时，对系统本身而言就是一个较大冲击，尤其是当直流功率提升较快时，对系统冲击较大，有可能造成系统的不稳定。当受端电网有多条直流馈入，每条直流功率提升时对系统影响不同，选择合适的直流且采用适当的直流功率提升速率显得至关重要。
当直流输电系统所提升功率不超过其过负荷能力时，提出采用直流敏感因子指标作为直流功率提升时对系统的影响，当直流敏感因子较大时，需采用较慢的直流功率提升速率；当直流敏感因子相对较小时，可采用相对较快的直流功率提升速率，最后利用该指标来指导直流功率提升速度的设计。
直流输电的过负荷能力是指：直流电流高于其额定直流电流连续送电的能力。当高压直流输电系统运行在过负荷状态下时，换流变压器绕组与平波电抗器绕组热点温度、晶闸管结温等一般不允许超过其所规定的允许值。额定直流电流是在最严重的环境条件(环境温度为40℃)下，备用冷却设备不投入运行时，直流系统能够连续运行的电流值。当环境温度低于最高环境温度，备用冷却设备投入运行，且考虑设备的设计裕度时，直流电流可以在高于其额定值的情况下连续运行。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种高压直流输电系统的过负荷输电方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高压直流输电系统的过负荷输电方法，其需要至少两个高压直流输电系统落点同一受端系统，该方法包括如下步骤：
A、选取受端系统中一台典型发电机组；
B、对所述至少两个高压直流输电系统在原有直流功率的基础上逐个提升相同的直流功率，分别得到每个高压直流输电系统提升所述直流功率时该典型发电机组的发电机机端频率曲线；例如，分别以提升直流功率速率800MW/s(最初提升功率的速率大小没有具体定义与要求)提升功率800MW，选取受端系统一台容量较大的典型机组，得到机组的机端频率振荡曲线；
C、计算每个高压直流输电系统功率提升时的直流敏感因子；
D、根据直流敏感因子由小至大对所述至少二个高压直流输电系统进行排序，选择直流敏感因子较小的直流进行功率提升。
本发明中，当多条直流落点同一地区，在受端系统负荷较重时，需通过高压直流输电系统的过负荷能力保证受端系统的供电可靠性。但直流功率提升对受端系统而言是一个较大冲击，选择一条合适的直流同时选择适合的直流功率提升速率，对于保证受端系统供电可靠性显得尤为重要。本发明的特点是通过分析多条直流供电时，受端系统对每条直流的直流敏感因子，然后选择合适的直流线路及直流功率提升速率进行功率提升，保证受端电网供电可靠性。该方法在保证受端的电力需求的同时，尽可能维持了系统的稳定性。
根据本发明另一具体实施方式，步骤D进一步包括如下步骤：若某些工况下不得不选择敏感因子较大的直流进行功率提升时，就需适当降低敏感因子较大直流的功率提升速率。
根据本发明另一具体实施方式，进一步包括步骤E：功率提升限速后，观察所述典型发电机组的机端频率振荡曲线，以验证过功率提升限速的合理性。
根据本发明另一具体实施方式，典型发电机组为容量不小于100MW的受端系统发电机组。
根据本发明另一具体实施方式，直流敏感因子为，提升直流功率时，受端发电机组机端频率变量的大小。
根据本发明一具体实施方式，直流敏感因子计算方法为：
其中，ΔP表示直流功率的提升量，Δf表示受端发电机机端频率的振荡幅值，PDC.p.u.表示直流功率提升后直流过负荷情况，为标幺值。
与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：
本发明中，当受端系统所需电力负荷超过直流的额定负荷时，且受端电网有多条直流馈入，通过分析直流敏感因子，得到适当的直流功率提升速率，在保证受端电网用电可靠性的同时，尽可能保证直流功率提升对系统产生较小的冲击。
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
附图说明
图1是实施例1中，直流功率提升限速策略控制逻辑图；
图2为实施例1中，高肇直流和楚穗直流以直流功率提升速率为800MW/s时，提升功率800MW，对受端发电机机端频率的影响；
图3为实施例1中，楚穗直流功率提升800MW，且功率提升限速后，对受端发电机的影响。
具体实施方式
实施例1
南方电网中的高肇直流(贵州安顺-广东高要)额定负荷下传输功率均为3000MW，直流电压等级均为±500kV，楚穗直流(云南楚雄-广州穗东)额定负荷下传输功率均为5000MW，直流电压等级均为±800kV。当受端系统广东需要在基础负荷的基础上，需增加800MW的负荷时，可选择高肇直流或楚穗直流提升负荷，但由于送端电网不同，在不同时刻可能需选择不同的直流进行功率提升，这就需要分析每条直流的直流敏感因子，尽量选择直流敏感因子较小的直流进行功率提升，但鉴于某些特殊工况下需选择另一条直流进行功率提升，这就需要进行直流功率提升限速，以保证对直流功率提升时电网的冲击最小。
图2为实施例1中，高肇直流和楚穗直流以直流功率提升速率为800MW/s时，提升功率800MW，对受端发电机机端频率的影响；其中，黑色曲线为楚穗直流功率提升800MW时，发电机频率的振荡曲线；蓝色虚线为高肇直流功率提升800MW时，发电机频率的振荡曲线；分别计算出高肇直流和楚穗直流的直流敏感因子，高肇直流和兴安直流传输功率分别以800MW/s的速率提升800MW时，受端某台发电机频率曲线如图2所示，其中这两条直流的直流敏感因子ρ如表1所示。
表1直流影响因子
| 直流 | 直流影响因子 |
| 高肇直流 | 2.058×10-5 |
| 楚穗直流 | 3.5235×10-5 |
由表1可知，高肇直流的直流敏感因子较小，且由图2中的对比可知，高肇直流的功率提升时，对系统的影响较小。故而在广东电网需要大量负荷时，尽可能选择高肇直流作为直流功率提升对象。但在某些工况下，例如贵州电网亦处于负荷大需求时期，就需选择楚穗直流作为直流功率提升对象，此时，需通过直流功率提升限速策略限制直流功率提升速率，保证电网所受冲击尽可能小。
图3为实施例1中，楚穗直流功率提升800MW，且功率提升限速后，对受端发电机的影响；其中，黑色曲线为楚穗直流功率提升速率为800MW/s时，发电机频率的振荡曲线；蓝色虚线为楚穗直流功率提升速率为500MW/s时发电机频率的振荡曲线。由图3可知，当楚穗直流的功率提升速率为800MW/s时，对受端电网有较大冲击；当直流功率提升速率为500MW/s时，对受端电网的冲击相对较小。
由此可得出结论：基于直流敏感因子需选择适当的直流作为功率提升对象，但当选择直流敏感因子较大的直流作为直流功率提升对象时，需通过直流功率提升限速策略(如图1所示)适当降低直流功率提升速率。
图1是实施例1中，直流功率提升限速策略控制逻辑图；其中Udrec为整流侧直流电压的测量值，Irefr为直流电流的参考值，Idrec为整流侧直流电流测量值，β为触发延迟角；此控制逻辑为整流侧定电流控制主控图，Udrec经一阶惯性环节和低压限流环节，然后和直流电流的参考值(当需要直流功率提升时，直流电流参考值先经过直流功率提升限速)做比较取低通，然后取与直流电流测量值的差值经过PI环节得到触发延迟角，最终作用到换流站的换流阀上实现直流电流控制。
最终的仿真结果与本发明专利的思路相一致，当选择直流敏感因子较大的直流作为直流功率提升对象时，需通过直流功率提升限速策略适当降低直流功率提升速率，在保证受端电网供电可靠性的同时，尽可能减小对电网造成的冲击。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
Claims (4)
1.一种高压直流输电系统的过负荷输电方法，其需要至少两个高压直流输电系统落点同一受端系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
A、选取受端系统中一台典型发电机组；
B、对所述至少两个高压直流输电系统在原有直流功率的基础上逐个提升相同的直流功率，分别得到每个高压直流输电系统提升所述直流功率时该典型发电机组的发电机机端频率曲线；
C、计算每个高压直流输电系统功率提升时的直流敏感因子；所述直流敏感因子为，提升直流功率时，受端发电机组机端频率变量的大小；所述直流敏感因子计算方法为：
其中，ΔP表示直流功率的提升量，Δf表示受端发电机机端频率的振荡幅值，PDC.p.u.表示直流功率提升后直流过负荷情况，为标幺值；
D、根据直流敏感因子由小至大对所述至少二个高压直流输电系统进行排序，选择直流敏感因子较小的直流进行功率提升。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D进一步包括如下步骤：若某些工况下不得不选择敏感因子较大的直流进行功率提升时，就需适当降低敏感因子较大直流的功率提升速率。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括步骤E：功率提升限速后，观察所述典型发电机组的机端频率振荡曲线，以验证过功率提升限速的合理性。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述典型发电机组为容量不小于100MW的受端系统发电机组。
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| DE3049307A1 (de) * | 1980-12-29 | 1982-07-22 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Lastwechselschutzeinrichtung fuer rotierende maschinen |
| CN102427226A (zh) * | 2011-11-22 | 2012-04-25 | 中国电力科学研究院 | 一种多直流电力系统安全稳定控制措施的优化方法 |
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- 2015-04-10 CN CN201510170223.7A patent/CN104882896B/zh active Active
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