CN105048467A - 一种分层分布式交直流协调控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分层分布式交直流协调控制系统和控制方法。所述系统包括交直流子站，采集交流输电线路和直流输电系统运行状态信息并传送至协控主站，接受所述协控主站下发的协控指令；协控主站，计算直流需调总量，对所述直流子站进行功率分配，下发至需要调控的所述直流子站，上传直流可调总量、运行方式及对应策略表信息至协控总站；协控总站，收集协控主站上传的信息，并接受调度中心和在线应用指令，切换协控主站中协控算法的当前策略、启动或退出协控功能。本发明提供的技术方案对交直流并列运行电网进行协调控制，以提高系统安全稳定特性。

Description

一种分层分布式交直流协调控制系统和控制方法

技术领域：

本发明涉及大电网安全领域，更具体涉及一种分层分布式交直流协调控制系统和控制方法。

背景技术：

随着特高压交流同步电网以及超/特高压直流输电工程的建设，国家电网逐渐形成了一个以交直流并列运行、送端电源/换流站集中以及受端直流多馈入为特征的复杂交直流大电网。交直流混合运行电网的形成，对电力系统安全稳定控制带来了新的挑战，同时也提供了采用交直流协调控制方法提高电网安全稳定性的可能。

相比于交流输电，高压直流输电的一个特点是传输功率高度可控，且快速灵活。其直接控制量是换流器的触发角，一旦触发角改变，在换流电压一定的前提下，传输功率立即发生改变，且可按预期目标调节变化量。

交直流协调控制最常用的方法，是当电网发生确切可知的严重故障(如直流闭锁)时，根据高压直流输电的上述特点，利用其控制系统所具有的附加控制功能，采用直流功率快速升/降的方法，将功率尽可能快速地转移到具有输送功率裕量的直流极或直流线路上，进行功率支援，改善整个输电系统的运行特性。

但对于一个跨大区互联电网，电网规模庞大，运行控制复杂，这种针对各种确定故障逐一设置特定安稳措施的协控方式，既不现实也不经济。因此针对这种稳定控制需求，适当的补充方案是直接监测重要联络线功率波动、通过对并列运行直流输电系统的功率调制来对各种不确定故障进行交直流协调控制。

例如规划中的三华电网，华东电网通过两回特高压交流线路与多回超/特高压直流线路受电，对于华东电网内部发生的掉机故障，在不考虑直流协调控制的前提下，仅能通过特高压交流通道转移功率。在一些运行方式下，当转移功率超过一定程度会导致系统失稳，必须采取华北-华东解列的安全稳定措施才能保持系统稳定运行。如果采用补充方案监测两回特高压交流线路功率来对多回直流进行协调控制，则可能维持系统稳定。

此外，对于大规模交直流电网的协调控制，由于涉及到全网的功率调节及分配，必须与各级调度进行信息交互，以便调度部门及时了解电网状态变化；由于大规模电网运行方式的复杂，系统运行方式的变化可能会需要不同的稳定控制策略，而协控系统可能并不具备自动判别系统运行方式变化并切换稳定控制策略的能力，因此，如果将协控系统与调度中心、在线安全评估等系统结合，通过上述系统来控制协控策略的切换甚至协控功能的投退，将提高整个协控系统的可靠性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种分层分布式交直流协调控制系统和控制方法，用以维护交直流电网的安全稳定。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种分层分布式交直流协调控制系统，包括：

交直流子站，采集交流输电线路和直流输电系统运行状态信息并将所述信息传送至协控主站；接受所述协控主站下发的协控指令；

协控主站，计算直流需调总量；对所述直流子站进行功率分配，下发至需要调控的所述直流子站；上传直流可调总量、运行方式及对应策略表信息至协控总站；

协控总站，收集协控主站上传的信息，并接受调度中心和在线应用指令，切换协控主站中协控算法的当前策略、启动或退出协控功能。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述交直流子站包括：

交流子站，测量输电线路电压和电流并计算线路功率，收集运行状态信息，将所述运行状态信息上送至协控主站；

直流子站，收集直流输送功率、解锁和闭锁信息并上送至协控主站；同时接收所述协控主站的功率调制或功率紧急提升或回降指令，然后下发给被控直流的极控系统。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述协控主站包括：

基于事件的协控单元：即针对确定故障的直流需调总量计算单元，计算出某个运行工况下针对某个事件需要的直流功率紧急支援量；

基于响应的协控单元：即针对不确定故障直流调节总量计算单元，实时监测交流联络线功率，当达到阈值且继续上升时，提出直流功率调制请求。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述确定故障直流需调总量计算单元比不确定故障直流需调总量计算单元的协控优先级高。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述协控总站包括：

控制单元1，对协控主站中协控算法所应用的当前策略进行切换；

控制单元2，直接控制所述协控主站中所述策略的投入或退出。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述调度中心收集所述协控主站上送的可调总量信息、协控主站的运行方式及对应算法策略表信息；

所述调度中心将运行方式及对应算法策略表切换指令传送至所述协控总站。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述在线应用收集所述协控主站上送的可调总量信息、协控主站的运行方式及对应算法策略表信息；

所述在线应用将协控主站的协调控制功能启动指令或闭锁指令传送至协控总站。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统，所述交流子站设置在交流联络线所属变电站；所述直流子站设置在被控直流换流站；

如果一个区域电网范围内有多个交流子站或直流子站，而且相互之间关联紧密，所述区域设为一个协控子网，所述子网内选取任意一个交流子站或直流子站作为协控主站。

本发明提供的一种分层分布式交直流协调控制系统的控制方法，包括：

采集交流输电线路和直流输电系统运行状态信息；

计算直流需调总量；

进行功率分配，包括功率调制或功率紧急提升或回降。

本发明提供的一种控制方法，所述直流需调总量计算包括：

针对确定故障的直流调节总量计算，计算出某个运行工况下针对某个事件需要的直流功率紧急支援量；

针对不确定故障的直流调节总量计算，实时监测交流联络线功率，当达到阈值且继续上升时，提出直流功率调制请求；

根据电网运行方式切换所述直流需调总量计算算法的当前策略；根据在线应用选择所述策略的投入或退出。

和最接近的现有技术比，本发明提供技术方案具有以下优异效果

1、本发明提供的技术方案采用总站、主站和子站的三级结构设计，兼顾了控制的灵活性以及控制的可靠性；

2、本发明提供的技术方案中协控总站与调度中心以及在线安全评估等应用的信息交互，使得交直流协控系统对于电网的控制更加安全可靠；

3、本发明提供的技术方案不仅安全可靠，且经济性好；

4、本发明提供的技术方案将协控系统与调度中心、在线安全评估等系统结合，通过上述系统来控制协控策略的切换甚至协控功能的投退。

附图说明

图1为本发明提供的系统平台结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对发明作进一步的详细说明。

实施例1：

本例的发明提供一种分层分布式交直流协调控制系统和控制方法，所述系统包括如图1所示：

所设计的交直流协调控制平台结构分为三层，底层为交直流子站；中层为协控主站；高层为协控总站。此外，协控总站与调度中心以及其它在线应用(如在线安全评估)存在连接。各站之间通过光纤通道连接。

(1)分层分布式交直流协调控制平台各部分功能

1)交直流子站

底层为交直流子站。其中交流子站设置在交流联络线所属变电站，该子站测量线路电压、电流并计算线路功率，以及其它运行状态信息，上送至协控主站。直流子站在被控直流换流站，该子站收集直流运行状态信息并上送至主站或总站；直流子站亦同时接收主站的功率调制或紧急提升或回降指令，然后下发给被控直流的极控系统。

2)协控主站

中层为协控主站。如果一个区域电网范围内有多个交流子站或直流子站，而且相互之间关联紧密，某些扰动可以在局部范围内自行协调解决，那么可以将这个区域设为一个协控子网，子网内任意选取一个交流子站或直流子站作为协控主站。

主站采用下列指定算法计算区域内直流调节总量ΔP，采用平均分配或按照优先级分配等原则对各个直流子站进行功率分配，然后下发至需要调控的直流子站。如果某些扰动需要子网以外的直流进行功率支援，这些信息还需上传至协控总站。

主站中区域内直流调节总量ΔP的计算方式有2类：

1>基于事件(针对确定故障)：如直流单极闭锁、直流双极闭锁

2>基于响应(针对不确定故障)：如交流联络线功率越限

对于第1类，基于事件的协控，事先通过离线计算，计算出某个运行工况下针对某个事件需要的直流功率紧急支援量，设为ΔP1。

对于第2类，基于响应的协控，采用一种交流断面功率越限控制的直流功率紧急支援方法。实时监测交流联络线功率，当达到某个阈值且继续上升时，提出功率紧急支援请求ΔP2。

第1、2类协控算法相互之间有一定关联，当第1类事件发生时，如某回直流双极闭锁，有可能引发两类协控同时启动功率紧急提升或回降。为了不对同一个扰动进行重复计算，指定第1类协控有较高的优先级，主站或总站下发功率紧急提升或回降P1指令的同时，在设定时间段内屏蔽第2类协控。

3)协控总站

高层为协控总站。协控总站收集协控主站上传的信息，并接受调度中心和在线应用指令，对协控主站中的1、2类协控算法的当前策略进行切换，或直接控制协控主站中各协控策略的投入或退出，以满足全网的安全稳定需求。

例如当运行方式发生变化，调度中心将运行方式信息下发，协控总站则自动切换至各协控主站策略库中该方式下的对应策略，实现方式策略切换的自动化；或当电网某处发生某种故障或突发状态，在线应用判断在故障或突发事件后的电网状态需要投入或闭锁协控主站中某控制功能，以提高系统静态或动态稳定裕度，则将请求信息发至协控总站，再由协控总站对各协控主站进行协调，

(2)分层分布式交直流协调控制平台各部分之间信息传递

1)交直流子站－>协控主站

1>交流子站：断面功率信息、投运或停运状态信息、故障跳闸信息

2>直流子站：输送功率信息、功率可调量信息、投运或停运状态信息、故障闭锁信息

2)协控主站－>交直流子站

1>对直流子站的功率调制量指令或功率紧急提升或回降指令

2>对交流子站无信息

3)协控主站－>协控总站

1>本协控主站所辖直流总功率可调量

2>当前设定的运行方式及对应策略表信息

3>当前协调控制功能投退信息

4)协控总站－>协控主站

1>各协控主站的运行方式及对应策略表切换指令

2>各协控主站的协调控制功能启动或闭锁指令

5)协控总站－>调度中心

1>所有协控主站上送的总可调量信息

2>所有协控主站的运行方式及对应策略表信息

6)调度中心－>协控总站

1>所有协控主站的运行方式及对应策略表切换指令

7)协控总站－>在线应用

1>所有协控主站上送的总可调量信息

2>所有协控主站的运行方式及对应策略表信息

8)在线应用－>协控总站

1〉所有协控主站的协调控制功能启动或闭锁指令

一种分层分布式交直流协调控制系统的控制方法，包括：

采集交流输电线路和直流输电系统运行状态信息；

计算直流需调总量；

进行功率分配，包括功率调制或功率紧急提升或回降。

所述直流需调总量计算包括：

基于事件的协控：即针对确定故障直流调节总量计算，计算出某个运行工况下针对某个事件需要的直流功率紧急支援量；

基于响应的协控：即针对不确定故障直流调节总量计算，实时监测交流联络线功率，当达到阈值且继续上升时，提出直流功率调制请求；

根据电网运行方式切换所述直流需调总量计算算法的当前策略；根据在线应用选择所述策略的投入或退出。

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尽管参照上述实施例应当理解：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 (10)

1.一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于：包括：

交直流子站，采集交流输电线路和直流输电系统运行状态信息并传送至协控主站；接受所述协控主站下发的协控指令；

协控主站，计算直流需调总量；对所述直流子站进行功率分配，下发至需要调控的所述直流子站；上传直流可调总量、运行方式及对应策略表信息至协控总站；

协控总站，收集协控主站上传的信息，并接受调度中心和在线应用指令，切换所述协控主站中协控算法的当前策略、启动或退出协控功能。

2.如权利要求1所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于：所述交直流子站包括：

交流子站，测量输电线路电压和电流并计算线路功率，收集运行状态信息，将所述运行状态信息信息上送至协控主站；

直流子站，收集直流输送功率、解锁和闭锁信息并上送至协控主站；同时接收所述协控主站的功率调制或功率紧急提升或回降指令，然后下发给被控直流的极控系统。

3.如权利要求1所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于：所述协控主站包括：

基于事件的协控单元，即针对确定故障的直流需调总量计算单元，计算出某个运行工况下针对某个事件需要的直流功率紧急支援量；

基于响应的协控单元，即针对不确定故障的直流需调总量计算单元，实时监测交流联络线功率，当达到阈值且继续上升时，提出直流功率调制请求。

4.如权利要求3所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于：所述确定故障直流需调总量计算单元比不确定故障直流需调总量计算单元的协控优先级高。

5.如权利要求3或4所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于：所述协控总站包括：

控制单元1，对协控主站中协控算法的当前策略进行切换；

控制单元2，直接控制所述协控主站中所述策略的投入或退出。

6.如权利要求1所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于所述调度中心收集所述协控主站上送的可调总量信息、协控主站的运行方式及对应算法策略表信息；

所述调度中心将运行方式及对应算法策略表切换指令传送至所述协控总站。

7.如权利要求1所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于所述在线应用收集所述协控主站上送的可调总量信息、协控主站的运行方式及对应算法策略表信息；

所述在线应用将协控主站的协调控制功能启动指令或闭锁指令传送至协控总站。

8.如权利要求2所述的一种分层分布式交直流协调控制系统，其特征在于：所述交流子站设置在交流联络线所属变电站；所述直流子站设置在被控直流换流站；

如果一个区域电网范围内有多个交流子站或直流子站，而且相互之间关联紧密，所述区域设为一个协控子网，所述子网内可选取任意一个交流子站或直流子站作为协控主站。

9.如权利要求1-8所述的一种分层分布式交直流协调控制系统的控制方法，其特征在于：包括：

采集交流输电线路和直流输电系统运行状态信息；

计算直流需调总量；

进行功率分配，包括功率调制或功率紧急提升或回降。

10.如权利要求9所述的一种控制方法，其特征在于：所述直流需调总量计算包括：

即针对确定故障的直流需调总量计算，计算出某个运行工况下针对某个事件需要的直流功率紧急支援量；

即针对不确定故障的直流需调总量计算，实时监测交流联络线功率，当达到阈值且继续上升时，提出直流功率调制请求；

根据电网运行方式切换所述直流需调总量计算算法的当前策略；根据在线应用选择所述策略的投入或退出。