CN108879755A - 稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法和系统，属电力系统及其自动化领域。稳控装置需要识别的直流输电功率损失主要分为两种情况：直流功率速降以及换流器闭锁。稳控装置每次判出直流功率速降或换流器闭锁，结合系统正常运行时直流输送总功率，计算直流故障后运行换流器的输送功率，识别直流输电系统功率损失量。本发明保证了稳控装置在特高压直流输电系统发生单一或相继故障情况下识别直流输电系统功率损失量的精准有效，通过进一步采取相适应的控制措施，有利于保障交直流电网的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法和系统。
背景技术
为满足大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地的集约化开发和利用，必须通过远距离大规模输电在全国范围内优化配置电力资源。
随着技术的进步与成熟，特高压直流已成为了跨区输电的重要选择。特高压直流输电规模的阶跃式提升，导致电网运行特性愈发复杂，电网安全面临突出挑战。
由于特高压直流输送容量大，一旦发生直流故障，大容量的功率变化会对送、受端电网带来巨大冲击，严重影响电网的安全稳定运行。特高压直流故障后，必须能够准确识别出直流输电系统的功率损失量，并以此作为稳控装置控制措施的基准量，迅速采取紧急控制。
目前，稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法存在以下几类风险：
1)未识别直流功率速降信息；
2)未充分考虑直流相继故障；
3)未对识别的直流功率损失量进行有效校验。
因此，亟需研究一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，准确识别各类故障导致的直流功率损失量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法和系统，当直流系统发生直流故障时，稳控装置可以快速、准确识别直流功率损失量，为进一步采取相适应的控制措施提供参考依据，有效保障电网安全稳定运行。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤S1，采集各换流器交流侧电气量信息，确定运行的换流器，计算运行换流器的输送有功功率；
步骤S2，获取直流运行信息；
步骤S3，将当前换流器交流侧电气量与系统稳定时刻换流器交流侧电气量作对比，判断是否发生换流器交流侧电气量突变，若发生了则锁存系统稳定时刻各换流器输送功率和直流运行信息，进入步骤S4；
步骤S4，根据直流运行信息和换流器交流侧电气量判断是否发生直流故障，若判出发生了直流故障，则进入步骤S5；
步骤S5，判断是否还存在运行换流器，若无运行换流器，识别直流功率损失量为系统稳定时刻运行换流器输送功率和，计算过程结束；否则，进入步骤S6；
步骤S6，计算直流故障后各运行换流器输送功率；
步骤S7，计算直流功率损失量；
步骤S8，对计算得到的直流功率损失量进行校验修正，识别直流功率损失量。
优选的，步骤S1中，确定运行的换流器的条件为：若换流器交流侧至少两相电流有效值达到投运电流定值或有功功率满足投运功率定值，则判断换流器为运行状态，否则判断为停运状态。
优选的，步骤S2中，稳控装置采用双套配置，即包括稳控装置A套和稳控装置B套，通过光纤接口方式与双套直流控保系统分别进行交叉通信连接，稳控装置与直流控保系统的通信，可采用两种连接方式：1)稳控装置与直流站控通信；2)稳控装置与直流极控通信；
稳控装置与直流站控通信连接为：稳控装置A套与直流站控A套和直流站控B套分别采用光纤通信；稳控装置B套与直流站控A套和直流站控B套分别采用光纤通信；
稳控装置与直流极控通信连接为：稳控装置A套与直流极1控保A套、直流极1控保B套、直流极2控保A套和直流极2控保B套分别采用光纤通信；稳控装置B套与直流极1控保A套、直流极1控保B套、直流极2控保A套和直流极2控保B套分别采用光纤通信。
优选的，步骤S2中，稳控装置从直流控保系统获取的直流运行信息应至少包括：1)直流输电系统功率速降信息；2)各换流器当前运行工况下最大可输送功率；3)直流控保系统下发的各换流器输送功率指令值；4)各换流器非正常停运信号；5)直流极1、极2控制模式；直流极控制模式包括双极功率控制模式、单极功率控制模式、单极电流控制模式；6)直流控保系统工作状态。
优选的，步骤S3中，所述换流器交流侧电气量突变表示任一换流器交流侧电气量变化满足电流突变或功率突变条件；
电流突变的判断条件为：当前任意一相电流瞬时值与20ms之前瞬时值差值的绝对值大于等于电流突变定值△Is且持续满足条件5ms以上；
功率突变的判断条件为：当前有功功率与200ms之前有功功率的差值的绝对值大于等于功率突变定值△Ps且持续满足条件5ms以上。
优选的，步骤S4中，直流故障包括直流功率速降以及换流器闭锁。
优选的，步骤S4中，判断换流器闭锁的条件：稳控装置通过采集的换流器交流侧电气量结合直流控保系统发出的换流器非正常停运信号判断换流器闭锁；具体判据如下：
1)接收到直流控保发送的换流器非正常停运信号；
2)换流器电流或功率突变量启动；
3)换流器突变量启动前T1时刻功率满足跳闸前功率定值PS1；
4)换流器实时功率小于跳闸后功率定值PS2；
5)换流器至少两相电流有效值小于投运电流定值IS；
6)满足以上条件并进行T2的时间确认。
优选的，判断直流功率速降的条件：稳控装置接收到直流控保系统发送的直流功率速降量ΔPD，并通过信息防误确认，则认为发生直流功率速降；否则视该直流功率速降信息无效，稳控装置输出直流功率速降信息错误告警，判断结束；
信息防误确认的条件为：稳控装置收到直流控保系统发送的直流功率速降量信息后300ms内或收到直流功率速降量信息前，判出换流器交流侧电流或功率突变，则认为此直流功率速降信息有效。
优选的，步骤S5中，识别直流功率损失量PLN＝∑PT，其中，PLN为稳控装置识别的直流功率损失量，∑PT为系统稳定时刻运行换流器输送功率和。
优选的，步骤S6中，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障进行分析：
若判出换流器闭锁，直流故障后该换流器输送功率为0，对直流故障后其他运行换流器输送功率进行计算，计算原则为：闭锁换流器闭锁前输送功率优先转带至与其同属一个直流极的运行换流器；若有未转带完成的输送功率，再考虑转带至属于相邻直流极的运行换流器；
对其他运行换流器输送功率进行计算的过程包括下列步骤：
(1)先判断同一直流极的另一个换流器
1)若同一直流极的运行换流器不可转带，PR1＝PR1′，Pc＝PF，转到(2)；
2)若同一直流极的运行换流器可转带，根据其直流故障前输送功率、系统稳定T时刻最大可输送功率计算其直流故障后输送功率，并计算相邻直流极需转带功率：
若PMAX1-PR1′≥PF，表示同属一个直流极的运行换流器可以转带闭锁换流器全部输送功率，不需要对相邻直流极的运行换流器进行转带功率计算，则PR1＝PF+PR1′，PR2＝PR2′，PR3＝PR3′，本步骤计算结束；
若PMAX1-PR1′<PF，表示同属一个直流极的运行换流器仅可以转带闭锁换流器部分输送功率，需要对相邻直流极的运行换流器进行转带功率计算，则PR1＝PMAX1，Pc＝PF+PR1′-PMAX1，转到(2)；
其中，PR1′为直流故障前同直流极另一台换流器输送功率，PR1为直流故障后同直流极另一台换流器输送功率，PR2′为直流故障前相邻直流极高端换流器输送功率，PR2为直流故障后相邻直流极高端换流器输送功率，PR3′为直流故障前相邻直流极低端换流器输送功率，PR3为直流故障后相邻直流极低端换流器输送功率，Pc为相邻直流极需转带功率，PF为闭锁换流器闭锁前输送功率，PMAX1为系统稳定时刻同直流极另一台换流器最大可输送功率；
(2)再判断相邻直流极换流器
1)若相邻直流极换流器均不可转带，PR2＝PR2′，PR3＝PR3′，本步骤计算结束；
2)若相邻直流极换流器可转带，根据其直流故障前输送功率、稳定时刻最大可输送功率计算其直流故障后输送功率：
若PMAX2+PMAX3-PR2′-PR3′≤Pc，表示相邻直流极的运行换流器仅可以转带部分功率或正好可以转带全部功率，则PR2＝PMAX2，PR3＝PMAX3；
若PMAX2+PMAX3-PR2′-PR3′>Pc，表示相邻直流极的运行换流器可以转带全部功率，则继续计算，计算原则为将需转带功率均分至两台换流器承担，若其中一台换流器转带功率能力不足，将其无法转带功率由另一台换流器承担：
a)若PMAX2-PR2′≥PMAX3-PR3′，表示相邻直流极高端换流器转带功率能力不低于低端换流器转带功率能力；
如果(PMAX3-PR3′)*2<Pc，则PR2＝PR2′+PR3′+Pc-PMAX3，PR3＝PMAX3；
如果(PMAX3-PR3′)*2≥Pc，则PR2＝PR2′+PC/2，PR3＝PR3′+PC/2；
b)若PMAX2-PR2′<PMAX3-PR3′，表示相邻直流极高端换流器转带功率能力低于低端换流器转带功率能力；
如果(PMAX2-PR2′)*2<Pc，则PR2＝PMAX2，PR3＝PR2′+PR3′+Pc-PMAX2；
如果(PMAX2-PR2′)*2≥Pc，则PR2＝PR2′+PC/2，PR3＝PR3′+PC/2；
其中，若相邻直流极高端换流器不可转带则PMAX2为PR2′，否则PMAX2为稳定时刻相邻直流极高端换流器最大可输送功率，若相邻直流极低端换流器不可转带则PMAX3为PR3′，否则PMAX3为稳定时刻相邻直流极低端换流器最大可输送功率；
若判出直流功率速降，直流故障后各运行换流器输送功率为直流控保系统发送的各换流器输送功率指令值。
优选的，步骤S7中，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障进行分析：
若判出换流器闭锁，且∑PT≤(∑PY+∑PN)，表示运行换流器可转带闭锁换流器全部输送功率，直流功率损失量未增加，PLN＝PLO，计算过程结束；若判出换流器闭锁，且∑PT>(∑PY+∑PN)，表示运行换流器无法转带闭锁换流器全部输送功率，计算得到的直流功率损失量PL′＝∑PT-∑PY-∑PN；
其中，PL′为计算得到的直流功率损失量，PLO为上一次已识别直流功率损失量，∑PY为所有可转带的换流器T时刻最大可输送功率和，∑PN为所有不可转带的换流器直流故障前输送功率和；
若判出直流功率速降，则计算得到的直流功率损失量PL′＝PLO+ΔPD。
优选的，步骤S8中，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量PLN：
若判出换流器闭锁，对计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量的方法如下：
1)若PL′≤PLO+PF，则PLN＝PL′，计算过程结束；
2)若PL′>PLO+PF，则PLN＝PLO+PF，稳控装置报直流功率损失量计算异常，计算过程结束；
若判出直流功率速降，对计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量的方法如下：
1)若PL′≤∑PT-∑PMIN，则PLN＝PL′，计算过程结束；
2)若PL′>∑PT-∑PMIN，则PLN＝∑PT-∑PMIN，稳控装置报直流功率损失量计算异常，计算过程结束；
其中，∑PMIN为当前时刻所有运行换流器理论最低输送功率和。
相应的，本发明还提供了一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的系统，其包括通信接口、存储器和处理器，其中：
通信接口用于系统在与其它外部系统之间进行通信过程中，信息的接收和发送；
存储器用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序指令；
处理器用于在运行所述计算机程序指令时，执行上述一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法的步骤。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在特高压直流输电系统发生单一或相继故障情况下，稳控装置通过计算获取故障前后各运行换流器输送功率，快速、可靠识别特高压直流输电系统功率损失量，有效保证了稳控装置控制措施的准确性，提高了特高压直流输电系统大功率运行方式下的安全裕度，降低了交直流电网发生连锁故障的风险，有利于保障交直流电网的安全稳定运行，具有显著的经济及社会效益。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明中稳控装置与直流控保系统通信连接图；
图3为换流器闭锁后稳控装置判断运行换流器是否具备转带直流功率能力逻辑图；
图4为换流器闭锁后稳控装置计算直流功率损失量逻辑图；
图5为稳控装置接收直流控保发送的直流功率速降量信息后计算直流功率损失量逻辑图；
图6为稳控装置计算直流故障后各运行换流器输送功率逻辑图；
图7为稳控装置对计算得到的直流功率损失量进行校验修正逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
针对电网目前对于稳控装置快速、准确识别特高压直流输电系统功率损失量的需求，提供一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，在直流系统发生单一或相继故障时，稳控装置可以快速、准确识别直流功率损失量，为进一步采取相适应的控制措施提供参考依据，有效保障电网安全稳定运行。
本发明的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，稳控装置通过采集、计算换流器电气量信息以及接收直流控保系统发送的直流运行信息，判断直流输电系统发生直流功率速降或换流器闭锁，并识别直流输电系统功率损失量。
如图1所示，本发明方法具体包括以下步骤：
步骤S1，稳控装置采集各换流器交流侧电气量信息，计算各换流器的输送有功功率。
特高压直流输电系统一般为双直流极输电系统，每个直流极包含2个换流器(高端换流器和低端换流器)，共4个换流器。稳控装置采集4个换流器交流侧的A、B、C三相电流，A、B、C三相电压，计算各换流器输送有功功率(即电压与电流的乘积)，判断换流器是否为运行状态，统计运行状态换流器的输送有功功率和。
若换流器交流侧至少两相电流有效值达到投运电流定值IS或有功功率满足投运功率定值PS，判断换流器为运行状态，否则判断为停运状态。
相关参数的应用原则为：投运电流定值IS为0.02倍CT的一次侧额定电流，投运功率定值PS为0.1倍换流器额定功率。
步骤S2，稳控装置与直流控保系统通信，获取直流运行信息。
本发明中稳控装置采用双套配置(即包括稳控装置A套和稳控装置B套)，通过光纤接口方式与双套直流控保系统分别进行交叉通信连接。稳控装置与直流控保系统的通信，如图2所示，可采用两种连接方式：1)稳控装置与直流站控通信；2)稳控装置与直流极控通信；
稳控装置与直流站控通信连接为：稳控装置A套与直流站控A套和直流站控B套分别采用光纤通信；稳控装置B套与直流站控A套和直流站控B套分别采用光纤通信；
稳控装置与直流极控通信连接为：稳控装置A套与直流极1控保A套、直流极1控保B套、直流极2控保A套和直流极2控保B套分别采用光纤通信；稳控装置B套与直流极1控保A套、直流极1控保B套、直流极2控保A套和直流极2控保B套分别采用光纤通信。
稳控装置与直流控保系统采用FT3传输帧格式，曼彻斯特编码，IEC60044-8通信规约，传输速率为5Mbit/s，传输介质为多模光纤，ST接口。
稳控装置接收直流控保系统的信息应至少包括：1)直流输电系统功率速降信息；2)各换流器当前运行工况下最大可输送功率；3)直流控保系统下发的各换流器输送功率指令值；4)各换流器非正常停运信号；5)直流极1、极2控制模式；6)直流控保系统工作状态。
其中，4)中各换流器非正常停运信号是由直流保护动作或其他紧急情况引起的关闭换流器的操作信号，5)中直流极控制模式包括双极功率控制模式、单极功率控制模式、单极电流控制模式；6)中直流控保系统工作状态包括值班状态和监视状态；稳控装置仅识别处于值班状态的直流控保系统发送的信息，对于处于非值班状态的直流控保系统，稳控装置仅监视与其通信是否正常。
步骤S3，将系统当前时刻换流器交流侧电气量与稳定时刻换流器交流侧电气量作对比，判断是否发生换流器交流侧电气量突变，若发生了则锁存系统稳定时刻各换流器输送功率和直流运行信息，进入步骤S4；若未发生则计算过程结束。
若之前已经判断出换流器交流侧电气量突变且电气量突变未消失，则直接进入步骤S4。若之前未判断出换流器交流侧电气量突变或电气量突变消失，则重新判断是否发生了换流器交流侧电气量突变，若重新判断发生了突变，则锁存系统稳定运行T时刻各换流器输送功率、直流运行信息，若重新判断没有发生突变，则此计算过程结束。
换流器交流侧电气量突变表示任一换流器交流侧电气量变化满足电流突变或功率突变条件；
电流突变的判断条件为：当前任意一相电流瞬时值与20ms之前瞬时值差值的绝对值大于等于电流突变定值△Is且持续满足条件5ms以上；
功率突变的判断条件为：当前有功功率与200ms之前有功功率的差值的绝对值大于等于功率突变定值△Ps且持续满足条件5ms以上；
为躲开由于系统正常波动引起的电流变化并考虑一定的裕度，电流突变定值△Is为0.05～0.1倍CT一次侧额定电流值，功率突变定值△Ps为50MW。
为保证T时刻可以准确、有效反应系统稳定运行时的实际工况，系统稳定时刻(T时刻)选取首次判出换流器交流侧电气量突变前10个工频周波即200ms时刻。
上述时间数值20ms、5ms和200ms均是经过经验确定的值，也可以设定为其他值。
步骤S4，稳控装置根据直流运行信息和换流器交流侧电气量信息判断是否发生直流故障，若未判出直流故障，则计算过程结束；否则，进入步骤S5。
在本发明实施例中，直流故障包括直流功率速降以及换流器闭锁。直流功率速降对应的系统故障包括但不限于以下几种情况：绝对最小滤波器不满足、保护启动极平衡、接地极引线过负荷保护和共用接地极电流越限。
判断换流器闭锁的条件：为避免短时故障导致误判换流器闭锁，稳控装置通过采集的换流器交流侧电气量结合直流控保系统发出的换流器非正常停运信号判断换流器闭锁；具体判据如下：
1)接收到直流控保发送的换流器非正常停运信号；
2)换流器电流或功率突变量启动；
3)换流器突变量启动前T1时刻功率满足跳闸前功率定值PS1；
4)换流器实时功率小于跳闸后功率定值PS2；
5)换流器至少两相电流有效值小于投运电流定值IS；
6)满足以上条件并进行T2的时间确认。
换流器闭锁判据中相关参数的应用原则为：T1为200ms，PS1为本元件跳闸对系统稳定有影响的最小功率值，PS2为40～50MW，IS为0.02倍CT的一次侧额定电流，T2为40～60ms，上述参数一般由方式运行专业根据系统需求具体整定。
判断直流功率速降的条件：如图5所示，稳控装置接收到直流控保系统发送的直流功率速降量ΔPD，并通过信息防误确认，则认为发生直流功率速降；否则视该直流功率速降信息无效，稳控装置输出直流功率速降信息错误告警，判断结束。其中，ΔPD为直流控保系统发送的直流功率速降量；
信息防误确认的条件为：稳控装置收到直流控保系统发送的直流功率速降量信息后300ms内或收到直流功率速降量信息前，判出换流器交流侧电流或功率突变，则认为此直流功率速降信息有效。
步骤S5，判出直流故障后，再判断是否还存在运行换流器，若无运行换流器，计算直流功率损失量，计算过程结束；否则，进入步骤S6。
如图4和图5所示，判出直流故障后，再判断是否还有运行换流器，若无运行换流器，则识别直流功率损失量PLN＝∑PT。其中，PLN为稳控装置识别的直流功率损失量，∑PT为T时刻运行换流器输送功率和。
步骤S6，稳控装置计算直流故障后各运行换流器输送功率。
当换流器发生故障时，现有控制方案中直流控保系统会自动更新各运行换流器的输送功率，但是更新后的功率信息稳控装置无法及时获取，尤其是当直流发生相继故障时，无法精确确定故障前换流器的输送功率。本发明中为保证稳控装置在特高压直流输电系统发生相继故障情况下识别直流输电系统功率损失量的精准有效，需要对每次直流故障后各运行换流器当前输送功率进行更新计算。
若发生相继故障，则本次直流故障前各运行换流器输送功率等于上一次直流故障后计算得到的各运行换流器输送功率；若未发生相继故障，则本次直流故障前各运行换流器输送功率等于系统稳定T时刻各运行换流器输送功率。
分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障进行分析：
若判出换流器闭锁，可根据直流极控制模式判断其他换流器是否可以转带闭锁换流器直流输送功率，如图3所示，具体判断过程如下：1)未运行的换流器不可转带；2)若运行换流器所在直流极为双极功率控制模式，可转带；3)若运行换流器所在直流极为单极电流控制模式，不可转带；4)若运行换流器所在直流极为单极功率控制模式，且与闭锁换流器不属于同一个直流极，不可转带；5)若运行换流器所在直流极为单极功率控制模式，且与闭锁换流器在同一个直流极，可转带。
如图6所示，若判出换流器闭锁，直流故障后该换流器输送功率为0，对直流故障后其他运行换流器输送功率进行计算，计算原则为：闭锁换流器闭锁前输送功率优先转带至与其同属一个直流极的运行换流器；若有未转带完成的输送功率，再考虑转带至属于相邻直流极的运行换流器。
对其他运行换流器输送功率进行计算的过程包括下列步骤：
(1)先判断同一直流极的另一个换流器
1)若同一直流极的运行换流器不可转带，PR1＝PR1′，Pc＝PF，转到(2)；
2)若同一直流极的运行换流器可转带，根据其直流故障前输送功率、系统稳定T时刻最大可输送功率计算其直流故障后输送功率，并计算相邻直流极需转带功率：
若PMAX1-PR1′≥PF，表示同属一个直流极的运行换流器可以转带闭锁换流器全部输送功率，不需要对相邻直流极的运行换流器进行转带功率计算，则PR1＝PF+PR1′，PR2＝PR2′，PR3＝PR3′，本步骤计算结束；
若PMAX1-PR1′<PF，表示同属一个直流极的运行换流器仅可以转带闭锁换流器部分输送功率，需要对相邻直流极的运行换流器进行转带功率计算，则PR1＝PMAX1，Pc＝PF+PR1′-PMAX1，转到(2)；
其中，PR1′为直流故障前同直流极另一台换流器输送功率，PR1为直流故障后同直流极另一台换流器输送功率，PR2′为直流故障前相邻直流极高端换流器输送功率，PR2为直流故障后相邻直流极高端换流器输送功率，PR3′为直流故障前相邻直流极低端换流器输送功率，PR3为直流故障后相邻直流极低端换流器输送功率，Pc为相邻直流极需转带功率，PF为闭锁换流器闭锁前输送功率，PMAX1为T时刻同直流极另一台换流器最大可输送功率；
(2)再判断相邻直流极换流器
1)若相邻直流极换流器均不可转带，PR2＝PR2′，PR3＝PR3′，本步骤计算结束；
2)若相邻直流极换流器可转带，根据其直流故障前输送功率、T时刻最大可输送功率计算其直流故障后输送功率：
若PMAX2+PMAX3-PR2′-PR3′≤Pc，表示相邻直流极的运行换流器仅可以转带部分功率或正好可以转带全部功率，则PR2＝PMAX2，PR3＝PMAX3；
若PMAX2+PMAX3-PR2′-PR3′>Pc，表示相邻直流极的运行换流器可以转带全部功率，则继续计算，计算原则为将需转带功率均分至两台换流器承担，若其中一台换流器转带功率能力不足，将其无法转带功率由另一台换流器承担：
a)若PMAX2-PR2′≥PMAX3-PR3′，表示相邻直流极高端换流器转带功率能力不低于低端换流器转带功率能力；
如果(PMAX3-PR3′)*2<Pc，则PR2＝PR2′+PR3′+Pc-PMAX3，PR3＝PMAX3；
如果(PMAX3-PR3′)*2≥Pc，则PR2＝PR2′+PC/2，PR3＝PR3′+PC/2；
b)若PMAX2-PR2′<PMAX3-PR3′，表示相邻直流极高端换流器转带功率能力低于低端换流器转带功率能力；
如果(PMAX2-PR2′)*2<Pc，则PR2＝PMAX2，PR3＝PR2′+PR3′+Pc-PMAX2；
如果(PMAX2-PR2′)*2≥Pc，则PR2＝PR2′+PC/2，PR3＝PR3′+PC/2；
其中，若相邻直流极高端换流器不可转带则PMAX2为PR2′，否则PMAX2为T时刻相邻直流极高端换流器最大可输送功率，若相邻直流极低端换流器不可转带则PMAX3为PR3′，否则PMAX3为T时刻相邻直流极低端换流器最大可输送功率。
如图6所示，若判出直流功率速降，直流故障后各运行换流器输送功率为直流控保系统发送的各换流器输送功率指令值。
步骤S7，计算直流功率损失量。
分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障进行计算：
如图4所示，若判出换流器闭锁，且∑PT≤(∑PY+∑PN)，表示运行换流器可转带闭锁换流器全部输送功率，直流功率损失量未增加，PLN＝PLO，计算过程结束；若判出换流器闭锁，且∑PT>(∑PY+∑PN)，表示运行换流器无法转带闭锁换流器全部输送功率，计算得到的直流功率损失量PL′＝∑PT-∑PY-∑PN。其中，PL′为计算得到的直流功率损失量，PLO为上一次已识别直流功率损失量，∑PY为所有可转带的换流器T时刻最大可输送功率和，∑PN为所有不可转带的换流器直流故障前输送功率和；
因为直流故障有可能是短时间内发生多次，每一次直流故障计算出的损失量均作为下次故障的PLO。可转带换流器最大可输送功率采用稳定时刻的数值，表示直流故障后换流器输送功率可以达到的最大值；不可转带换流器采用故障前功率是因为对于相继故障，前一次故障后换流器运行功率可能已经发生了变化。
如图5所示，若判出直流功率速降，则计算得到的直流功率损失量PL′＝PLO+ΔPD。
步骤S8，稳控装置对计算得到的直流功率损失量进行校验修正，识别直流功率损失量。
为避免稳控装置采集的换流器交流侧电气量错误或直流控保系统发送的换流器运行信息错误导致计算得到的直流功率损失量失真，稳控装置需要对计算得到的直流功率损失量进行校验。
如图7所示，若计算得到的直流功率损失量PL′≤上一次已识别直流功率损失量PLO，则直流功率损失量无增加，PLN＝PLO，计算过程结束。这是运算的正常校验步骤，因为对于相继故障，理论上，功率损失累加量不可能比前面一次计算得到的数值更小，此判断过程是一种计算的防误考虑。
否则，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量PLN：
若判出换流器闭锁，对计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量的方法如下：
1)若PL′≤PLO+PF，则PLN＝PL′，计算过程结束；
2)若PL′>PLO+PF，则PLN＝PLO+PF，稳控装置报直流功率损失量计算异常，计算过程结束；
上面判断关系小于等于说明计算结果未失真；大于说明计算结果失真，因为本次闭锁故障计算得到的总损失量不可能超过上一次直流故障计算得到的总损失量加上闭锁换流器闭锁前运行功率。
若判出直流功率速降，对计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量的方法如下：
1)若PL′≤∑PT-∑PMIN，则PLN＝PL′，计算过程结束；
2)若PL′>∑PT-∑PMIN，则PLN＝∑PT-∑PMIN，稳控装置报直流功率损失量计算异常，计算过程结束；
其中，∑PMIN为当前时刻所有运行换流器理论最低输送功率和。每台换流器的理论最低输送功率为换流器固有参数，稳控装置通过定值形式将该数值存储在装置内部。
上面判断关系小于等于说明计算结果未失真；大于说明计算结果失真，因为本次闭锁故障计算得到的总损失量不可能大于(稳态时直流功率减去故障后运行换流器最低输送功率)。
相应的，基于与上述方法同样的发明构思，本发明实施例为一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的系统，其包括通信接口、存储器和处理器，其中：
通信接口用于系统在与其它外部系统之间进行通信过程中，信息的接收和发送；
存储器用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序指令；
处理器用于在运行所述计算机程序指令时，执行上述稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法的步骤。
本发明根据特高压直流输电系统的运行特性以及交直流电网安全稳定运行的需求，提出并实现了一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法。在特高压直流输电系统发生单一或相继故障情况下，稳控装置通过计算获取故障前后各运行换流器直流输送功率，快速、可靠识别特高压直流输电系统功率损失量，有效保证了稳控装置控制措施的准确性，提高了特高压直流输电系统大功率运行方式下的安全裕度，降低了交直流电网发生连锁故障的风险，有利于保障交直流电网的安全稳定运行，具有显著的经济及社会效益。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤S1，采集各换流器交流侧电气量信息，确定运行的换流器，计算运行换流器的输送有功功率；
步骤S2，获取直流运行信息；
步骤S3，将当前换流器交流侧电气量与系统稳定时刻换流器交流侧电气量作对比，判断是否发生换流器交流侧电气量突变，若发生了则锁存系统稳定时刻各换流器输送功率和直流运行信息，进入步骤S4；
步骤S4，根据直流运行信息和换流器交流侧电气量判断是否发生直流故障，所述直流故障包括直流功率速降以及换流器闭锁；若判出发生了直流故障，则进入步骤S5；
步骤S5，判断是否还存在运行换流器，若无运行换流器，识别直流功率损失量为系统稳定时刻运行换流器输送功率和，计算过程结束；否则，进入步骤S6；
步骤S6，计算直流故障后各运行换流器输送功率；
步骤S7，计算直流功率损失量；
步骤S8，对计算得到的直流功率损失量进行校验修正，识别直流功率损失量。
2.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S1中，确定运行的换流器的条件为：若换流器交流侧至少两相电流有效值达到投运电流定值或有功功率满足投运功率定值，则判断换流器为运行状态，否则判断为停运状态。
3.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S2中，直流运行信息应至少包括：1)直流输电系统功率速降信息；2)各换流器当前运行工况下最大可输送功率；3)直流控保系统下发的各换流器输送功率指令值；4)各换流器非正常停运信号；5)直流极1、极2控制模式；直流极控制模式包括双极功率控制模式、单极功率控制模式、单极电流控制模式；6)直流控保系统工作状态。
4.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S3中，所述换流器交流侧电气量突变表示任一换流器交流侧电气量变化满足电流突变或功率突变条件；
电流突变的判断条件为：当前任意一相电流瞬时值与20ms之前瞬时值差值的绝对值大于等于电流突变定值△Is且持续满足条件5ms以上；
功率突变的判断条件为：当前有功功率与200ms之前有功功率的差值的绝对值大于等于功率突变定值△Ps且持续满足条件5ms以上。
5.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S4中，判断换流器闭锁的条件：通过采集的换流器交流侧电气量结合直流控保系统发出的换流器非正常停运信号判断换流器闭锁；
判断直流功率速降的条件：稳控装置接收到直流控保系统发送的直流功率速降量，并通过信息防误确认，则认为发生直流功率速降；否则视该直流功率速降信息无效，稳控装置输出直流功率速降信息错误告警，判断结束；
信息防误确认的条件为：稳控装置收到直流控保系统发送的直流功率速降量信息后300ms内或收到直流功率速降量信息前，判出换流器交流侧电流或功率突变，则认为此直流功率速降信息有效。
6.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S5中，识别直流功率损失量PLN＝∑PT，其中，PLN为稳控装置识别的直流功率损失量，∑PT为系统稳定时刻运行换流器输送功率和。
7.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S6中，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障进行分析：
若判出换流器闭锁，直流故障后该换流器输送功率为0，对直流故障后其他运行换流器输送功率进行计算，计算原则为：闭锁换流器闭锁前输送功率优先转带至与其同属一个直流极的运行换流器；若有未转带完成的输送功率，再考虑转带至属于相邻直流极的运行换流器；
对其他运行换流器输送功率进行计算的过程包括下列步骤：
(1)先判断同一直流极的另一个换流器
1)若同一直流极的运行换流器不可转带，PR1＝PR1′，Pc＝PF，转到(2)；
2)若同一直流极的运行换流器可转带，根据其直流故障前输送功率、系统稳定时刻最大可输送功率计算其直流故障后输送功率，并计算相邻直流极需转带功率：
若PMAX1-PR1′≥PF，表示同属一个直流极的运行换流器可以转带闭锁换流器全部输送功率，不需要对相邻直流极的运行换流器进行转带功率计算，则PR1＝PF+PR1′，PR2＝PR2′，PR3＝PR3′，本步骤计算结束；
若PMAX1-PR1′<PF，表示同属一个直流极的运行换流器仅可以转带闭锁换流器部分输送功率，需要对相邻直流极的运行换流器进行转带功率计算，则PR1＝PMAX1，Pc＝PF+PR1′-PMAX1，转到(2)；
其中，PR1′为直流故障前同直流极另一台换流器输送功率，PR1为直流故障后同直流极另一台换流器输送功率，PR2′为直流故障前相邻直流极高端换流器输送功率，PR2为直流故障后相邻直流极高端换流器输送功率，PR3′为直流故障前相邻直流极低端换流器输送功率，PR3为直流故障后相邻直流极低端换流器输送功率，Pc为相邻直流极需转带功率，PF为闭锁换流器闭锁前输送功率，PMAX1为系统稳定时刻同直流极另一台换流器最大可输送功率；
(2)再判断相邻直流极换流器
1)若相邻直流极换流器均不可转带，则PR2＝PR2′，PR3＝PR3′，本步骤计算结束；
2)若相邻直流极换流器可转带，根据其直流故障前输送功率、系统稳定时刻最大可输送功率计算其直流故障后输送功率：
若PMAX2+PMAX3-PR2′-PR3′≤Pc，表示相邻直流极的运行换流器仅可以转带部分功率或正好可以转带全部功率，则PR2＝PMAX2，PR3＝PMAX3；
若PMAX2+PMAX3-PR2′-PR3′>Pc，表示相邻直流极的运行换流器可以转带全部功率，则继续计算，计算原则为将需转带功率均分至两台换流器承担，若其中一台换流器转带功率能力不足，将其无法转带功率由另一台换流器承担：
a)若PMAX2-PR2′≥PMAX3-PR3′，表示相邻直流极高端换流器转带功率能力不低于低端换流器转带功率能力；
如果(PMAX3-PR3′)*2<Pc，则PR2＝PR2′+PR3′+Pc-PMAX3，PR3＝PMAX3；
如果(PMAX3-PR3′)*2≥Pc，则PR2＝PR2′+PC/2，PR3＝PR3′+PC/2；
b)若PMAX2-PR2′<PMAX3-PR3′，表示相邻直流极高端换流器转带功率能力低于低端换流器转带功率能力；
如果(PMAX2-PR2′)*2<Pc，则PR2＝PMAX2，PR3＝PR2′+PR3′+Pc-PMAX2；
如果(PMAX2-PR2′)*2≥Pc，则PR2＝PR2′+PC/2，PR3＝PR3′+PC/2；
其中，若相邻直流极高端换流器不可转带则PMAX2为PR2′，否则PMAX2为系统稳定时刻相邻直流极高端换流器最大可输送功率，若相邻直流极低端换流器不可转带则PMAX3为PR3′，否则PMAX3为系统稳定时刻相邻直流极低端换流器最大可输送功率；
若判出直流功率速降，直流故障后各运行换流器输送功率为直流控保系统发送的各换流器输送功率指令值。
8.根据权利要求1所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S7中，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障进行分析：
若判出换流器闭锁，且∑PT≤(∑PY+∑PN)，表示运行换流器可转带闭锁换流器全部输送功率，直流功率损失量未增加，PLN＝PLO，计算过程结束；若判出换流器闭锁，且∑PT>(∑PY+∑PN)，表示运行换流器无法转带闭锁换流器全部输送功率，计算得到的直流功率损失量PL′＝∑PT-∑PY-∑PN；
其中，PLN为稳控装置识别的直流功率损失量，∑PT为系统稳定时刻运行换流器输送功率和，PL′为计算得到的直流功率损失量，PLO为上一次已识别直流功率损失量，∑PY为所有可转带的换流器稳定时刻最大可输送功率和，∑PN为所有不可转带的换流器直流故障前输送功率和；
若判出直流功率速降，则计算得到的直流功率损失量PL′＝PLO+ΔPD，其中ΔPD为直流功率速降量。
9.根据权利要求8所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法，其特征是，步骤S8中，分别就换流器闭锁以及直流功率速降这两种直流故障计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量PLN：
若判出换流器闭锁，对计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量的方法如下：
1)若PL′≤PLO+PF，则PLN＝PL′，计算过程结束；
2)若PL′>PLO+PF，则PLN＝PLO+PF，稳控装置报直流功率损失量计算异常，计算过程结束；
若判出直流功率速降，对计算得到的直流功率损失量PL′进行校验修正并识别直流功率损失量的方法如下：
1)若PL′≤∑PT-∑PMIN，则PLN＝PL′，计算过程结束；
2)若PL′>∑PT-∑PMIN，则PLN＝∑PT-∑PMIN，稳控装置报直流功率损失量计算异常，计算过程结束；
其中，∑PMIN为当前时刻所有运行换流器理论最低输送功率和。
10.一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的系统，其包括通信接口、存储器和处理器，其中：
通信接口用于系统在与其它外部系统之间进行通信过程中，信息的接收和发送；
存储器用于存储能够在所述处理器上运行的计算机程序指令；
处理器用于在运行所述计算机程序指令时，执行权利要求1至9任一项所述的一种稳控装置识别特高压直流输电系统功率损失量的方法的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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