CN107834586B - 一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统及其自动化技术领域，公开了一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略优化方法。本发明以送端电网能够承受的最高频率为约束，计及事故后紧急控制措施的滞后性，动态求取送端直流的最大换相失败持续时间，实现根据电网实时运行方式确定需要闭锁直流的时刻。本发明与传统按固定的换相失败次数来触发直流闭锁的策略相比，一定程度上降低了直流闭锁概率及由此引发的切机切负荷控制代价，可为跨区多直流送端电网安全稳定控制提供技术参考。

Description

一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略优化 方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，更准确地说，本发明涉及一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略优化方法。

背景技术

随着大容量特高压直流逐步投运，电网交直流耦合作用日益紧密，多回直流同时换相失败、连续换相失败等问题成为威胁直流送受端电网安全运行的重要因素。换相失败时的功率冲击将会对送端系统造成较大冲击，威胁到特高压交直流互联电网的安全稳定运行。

以国家电网西南电网为例，锦苏、复奉、宾金三大水电送出特高压直流同时落点华东电网，三大直流和功率达到21600MW。多回直流同时换相失败、直流连续换相失败等扰动期间，直流功率瞬时降低、盈余功率注入交流系统，对于交流断面造成严重冲击，可能导致渝鄂、长南等断面解列。渝鄂工程投运后，西南电网与华北-华中系统由同步联网转为异步联网模式。西南孤网规模较小，网内水电机组占比大，可承受不平衡功率小，频率问题突出。

目前针对直流换相失败导致的暂态能量冲击产生的功角稳定问题，电网运行中采用增加直流加速段的方法，即当直流功率达到一定档位时，换相失败达到规定次数即强制闭锁直流。但该方法在解决频率问题时并非完全适用，可能会造成某些大开机方式下，在系统调频能力未能发挥充足时闭锁直流，造成不必要的损失。因此，结合渝鄂背靠背工程的投产，有必要研究一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略，优化直流闭锁时机，降低直流闭锁风险。

发明内容

本发明目的是，针对现有技术中多直流同时换相失败、连续换相失败导致的送端频率问题，综合考虑送端系统频率承受能力和直流控保自身承受能力，提出一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略优化方法。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括如下步骤：

1)确定每个直流的控保系统能够承受的最大换相失败次数，设第i个直流的控保系统能够承受的最大换相失败次数为Ni，i＝1,2，……，n，其中n为直流的总数；

2)根据首次检测到直流换相失败冲击的功率-时间累积和送端系统频率变化，预估当前运行方式下送端系统发电机总惯量T_j0；

3)根据同时换相失败的直流数目，采取第一次换相失败后的安控切机措施，切除机组对应惯量ΔT_j；

4)根据直流换相失败功率冲击和系统惯量，确定直流闭锁时刻，发送闭锁直流命令；

5)直流闭锁后，送受端按照直流闭锁策略采取紧急控制措施。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤2)中当前运行方式下送端系统发电机总惯量T_j0计算方法如下：

其中，ΔP_dci(t)为t时刻第i个直流的功率变化量，t₀为安控系统第一次检测到送端任一直流发生换相失败的时刻，f₀为t₀时刻送端系统频率，t₁为安控系统检测到第一次换相失败结束的时刻，f₁为t₁时刻送端系统频率。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)直流闭锁时刻计算方法如下：

根据式(2)求取不考虑直流控保约束时换相失败冲击至电网频率达到fmax的时刻T_L1：

其中，fmax按式(3)设定：

f_max＝min(f_cmin，f_omin，f_smin)-0.2Hz (3)

根据式(2)求得的T_L1确定直流闭锁时刻T_L，若T_L1>T_Ni，则T_L＝T_Ni，否则T_L＝T_L1；

上述式中，T_Ni为受直流控保自身安全限制的最大换相失败次数Ni对应的换相失败持续时间，f_cmin为送端机组高频切机门槛值最低值，f_omin为送端近区火电机组OPC动作的最低门槛值，f_smin为送端电网可承受的频率上限。

本发明的有益效果如下：本发明方法综合考虑送端系统频率承受能力和直流控保自身承受能力，以送端电网能够承受的最高频率为约束，计及事故后紧急控制措施的滞后性，动态求取送端直流的最大换相失败持续时间，实现根据电网实时运行方式确定需要闭锁直流的时刻。与传统按换相失败次数闭锁直流的方法相比，充分发挥了电网自身调节能力，一定程度上降低了直流闭锁风险。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为JSDC单次换相失败后送端系统频率响应图。

图3为fmax取50.8Hz时，送端系统机组频率偏差图。

图4为fmax取51.0Hz时，送端系统机组频率偏差图。

具体实施方式

下面参照附图表，并结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，其实施步骤如图1所示，包括如下步骤：

1)确定每个直流的控保系统能够承受的最大换相失败次数，设第i个直流的控保系统能够承受的最大换相失败次数为Ni，i＝1,2，……，n，其中n为直流的总数。

2)根据首次检测到直流换相失败冲击的功率-时间累积和送端系统频率变化，预估当前运行方式下送端系统发电机总惯量T_j0，具体计算方法如下：

其中，ΔP_dci(t)为t时刻第i个直流的功率变化量，t₀为安控系统第一次检测到送端任一直流发生换相失败的时刻，f₀为t₀时刻送端系统频率，t₁为安控系统检测到第一次换相失败结束的时刻，f₁为t₁时刻送端系统频率。

3)根据同时换相失败的直流数目，采取第一次换相失败后的安控切机措施，切除机组对应惯量ΔT_j。

4)根据直流换相失败功率冲击和系统惯量，确定直流闭锁时刻，发送闭锁直流命令，直流闭锁时刻计算方法如下：

根据式(2)求取不考虑直流控保约束时换相失败冲击至电网频率达到fmax的时刻T_L1：

其中，保留有一定裕度，fmax可按式(3)设定：

f_max＝min(f_cmin，f_omin，f_smin)-0.2Hz (3)

根据式(2)求得的T_L1确定直流闭锁时刻T_L，若T_L1>T_Ni，则T_L＝T_Ni，否则T_L＝T_L1；

上述式中，T_Ni为受直流控保自身安全限制的最大换相失败次数Ni对应的换相失败持续时间，f_cmin为送端机组高频切机门槛值最低值，f_omin为送端近区火电机组OPC动作的最低门槛值，f_smin为送端电网可承受的频率上限。

5)直流闭锁后，送受端按照直流闭锁策略采取紧急控制措施。

以下给出本实施例的具体应用。设某实际送端电网共3回特高压直流送出，其中有一回直流(设该直流的名称为JSDC)发送连续换相失败，故障前JSDC输送功率7200MW。

从图2可以看出(纵坐标代表频率偏差，横坐标代表时间，G_JD代表JSDC送端配套电源频率偏差，G_ET代表送端系统惯量中心频率偏差)，JSDC单次换相失败情况下频率冲击约为0.16Hz(由于频率的空间分布特性，此处取平均频率)，利用公式(1)，求得当前方式下送端电网机组转动惯量约为4500s。

根据现有策略，目前该实际电网中单回直流第一次换相失败后不采取切机措施，则ΔT_j＝0。

根据现有直流控保策略，JSDC加速段为1.6s，送端能够承受的最大频率分别按50.8Hz和51.0Hz考虑，利用公式(2)，求得当前方式下JSDC连续换相失败闭锁时间如表1所示。

按照表1求得的直流闭锁时间，分别根据表1得出的换相失败闭锁时间仿真得出的不同频率约束下，送端系统频率偏差如图3、图4所示(纵坐标代表频率偏差，横坐标代表时间，G_JD代表JSDC送端配套电源频率偏差，G_ET代表送端系统惯量中心频率偏差)。该闭锁时间能够保证直流闭锁前送端频率安全。

表1送端不同频率可承受能力下，JSDC闭锁时间T_L

fmax	直流闭锁时间TL
		50.8	1.0
51.0	1.2

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (1)

1.一种考虑系统频率可接受能力的送端多直流闭锁策略优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)确定每个直流的控保系统能够承受的最大换相失败次数，设第i个直流的控保系统能够承受的最大换相失败次数为Ni，i＝1,2，……，n，其中n为直流的总数；

2)根据首次检测到直流换相失败冲击的功率-时间累积和送端系统频率变化，预估当前运行方式下送端系统发电机总惯量T_j0，具体计算方法如下：

其中，ΔP_dci(t)为t时刻第i个直流的功率变化量，t₀为安控系统第一次检测到送端任一直流发生换相失败的时刻，f₀为t₀时刻送端系统频率，t₁为安控系统检测到第一次换相失败结束的时刻，f₁为t₁时刻送端系统频率；

3)根据同时换相失败的直流数目，采取第一次换相失败后的安控切机措施，切除机组对应惯量ΔT_j；

4)根据直流换相失败功率冲击和系统惯量，确定直流闭锁时刻，发送闭锁直流命令，其中，直流闭锁时刻计算方法如下：

根据式(2)求取不考虑直流控保约束时换相失败冲击至电网频率达到fmax的时刻T_L1：

其中，fmax按式(3)设定：

f_max＝min(f_cmin，f_omin，f_smin)-0.2Hz (3)

根据式(2)求得的T_L1确定直流闭锁时刻T_L，若T_L1>T_Ni，则T_L＝T_Ni，否则T_L＝T_L1；

上述式中，T_Ni为受直流控保自身安全限制的最大换相失败次数Ni对应的换相失败持续时间，f_cmin为送端机组高频切机门槛值最低值，f_omin为送端近区火电机组OPC动作的最低门槛值，f_smin为送端电网可承受的频率上限；

5)直流闭锁后，送受端按照直流闭锁策略采取紧急控制措施。

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