CN109193735A - 高压直流换流站多层级协调恢复控制方法及系统 - Google Patents

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CN109193735A CN201811117536.6A CN201811117536A CN109193735A CN 109193735 A CN109193735 A CN 109193735A CN 201811117536 A CN201811117536 A CN 201811117536A CN 109193735 A CN109193735 A CN 109193735A
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Shandong University
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Abstract

本发明公开了高压直流换流站多层级协调恢复控制方法及系统,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进。在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程。建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。本发明从阀控制级、极控制级、站控制级以及系统控制级等多个角度分析换流站恢复问题,在考虑优化换流站恢复过程的同时,也考虑到了缩短故障后不稳定的暂态过程。

Description

高压直流换流站多层级协调恢复控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统恢复控制技术领域,特别是涉及高压直流换流站多层级协调恢复控制方法及系统。
背景技术
近年来,我国特高压输电建设发展迅速,预计到2020年,国网特高压交流将建成四纵七横的格局,特高压直流也将达到19回,我国交直流混联大电网结构已初具规模。一方面,交直流混联电网结构提高了电网的输送容量,解决了远距离能源输送和负荷需求不均衡等问题;另一方面,交直流系统之间的相互作用使系统稳定性变得更加复杂,直流系统闭锁会给交流系统带来巨大有功冲击,电网稳定面临更大的压力。故障后,随着停电时间的增长,停电造成的不利影响将呈指数型增大,此时采取有效的恢复控制措施可以加快恢复进程,减小损失。因此,电力系统恢复应当考虑在交直流混联的电网背景下,实现大停电后的快速恢复,进一步提高现代电网的安全稳定性。
电力系统中,换流站是联系直流系统与交流系统的重要节点,在调节直流系统的电流、功率等参量的同时也会影响受端交流系统的电压、功角稳定性。因此,研究换流站的恢复控制技术对整个系统的稳定运行有重要意义。
关于换流站和直流系统的恢复控制方法已有一些研究,对于多馈入情形下的恢复,主要是从缓和恢复期间直流系统的大量无功需求方面考虑,采取措施避免直流系统同时恢复造成的不良影响。然而这些文献在研究换流站恢复问题时,关注点较为单一,没有细致考虑恢复进程以及换流站间的相互作用;对于恢复效果方面,很少有文献提出相应的指标,作为评价恢复的标准。综上,在换流站恢复这一问题上,仍有需要改进以及进一步研究的方面。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本发明第一目的是提供了高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,能够实现故障后直流系统的快速安全恢复,为大规模交直流混联系统恢复的进一步研究奠定基础。
为实现上述目的,本申请采用以下技术方案:
高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,包括:
分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;
建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
进一步的,对低压限流单元进行参数改进,约束参数取值范围:
其中,取值时,UL<UH
进一步的,在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序时,恢复顺序根据受端交流系统强度和恢复的难易程度两个方面进行综合考虑,受端交流系统强度的判别采用多馈入无功有效短路比指标,为衡量直流系统输送容量的差别,定义功率恢复系数,综合以上两个指标,定义多馈入无功协调因子,作为综合性评判依据,通过分别计算各个直流系统指标值,判断恢复的优先顺序。
进一步的,所定义的多馈入无功协调因子如下:
MIQCFi=PR,i×MQESCRi
直流子系统的多馈入无功协调因子值越大,恢复时对整个系统影响越小,优先恢复。
进一步的,建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价,从恢复的安全性和效率两个方面评估恢复控制的影响;从故障后受端电压水平、换相失败以及恢复期间最大无功超调量方面,评价恢复的安全、可行性;从直流系统功率恢复速率方面,评价恢复效率;综合两者,给出恢复控制的合理性评价。
进一步的,获得恢复控制影响的综合性评估指标:
Esys=λ1·MIVE2·MIPVE3·QE-W(γ)
式中,λk为第k项指标权重系数,可以根据考虑相关性的客观赋权法确定具体权重值,k=1、2、3;W(γ)为惩罚项,当系统在恢复期间发生换相失败时,便对评估指标进行惩罚,惩罚值ω(γ)取相对较大值,具体大小取决于恢复期间换相失败的次数和换相失败的时间,综合性评估指标数值越大,换流站恢复控制技术的效果越优。
本申请第二目的是还公开了高压直流换流站多层级协调恢复控制系统。
为了实现上述目的,本申请采用以下技术方案:
高压直流换流站多层级协调恢复控制系统,包括:
多级协调恢复控制单元,分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;
综合性评价单元,建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
进一步的,多级协调恢复控制单元中,在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序时,恢复顺序根据受端交流系统强度和恢复的难易程度两个方面进行综合考虑,受端交流系统强度的判别采用多馈入无功有效短路比指标,为衡量直流系统输送容量的差别,定义功率恢复系数,综合以上两个指标,定义多馈入无功协调因子,作为综合性评判依据,通过分别计算各个直流系统指标值,判断恢复的优先顺序。
本发明的第三目的是提供一种计算机可读存储介质。
为了实现上述目的,本发明采用如下一种技术方案:
一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种高压直流换流站多层级协调恢复控制方法。
本发明的第四目的是提供一种高压直流换流站多层级协调恢复控制终端设备。
为了实现上述目的,本发明采用如下一种技术方案:
一种高压直流换流站多层级协调恢复控制终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种高压直流换流站多层级协调恢复控制方法。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明从阀控制级、极控制级、站控制级以及系统控制级等多个角度分析换流站恢复问题,在考虑优化换流站恢复过程的同时,也考虑到了缩短故障后不稳定的暂态过程。
本发明恢复控制技术记及了换流站无功需求特性,更加符合实际。本发明能够减小故障期间直流线路发生再次换相失败的可能性。本发明提出了指导多馈入系统协调恢复更客观有效的指标,恢复过程更加顺利。
本发明能够有效避免多馈入情形下的换相失败。本发明从安全性以及恢复效率两个方面提出相应的评价指标,综合指标给出更加客观全面地评价。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1本申请一些实施例子中的发明思路框图;
图2本申请一些实施例子中的不同熄弧角下直流系统功率特性曲线;
图3本申请一些实施例子中的不同熄弧角下换流站无功需求与直流电流关系曲线;
图4本申请一些实施例子中的VDCOL特性曲线。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本申请的具体实施例子中,针对高压直流换流站的恢复提出了一种多层级协调恢复控制技术,从阀控制级、极控制级、站控制级以及系统控制级等多个角度分析换流站恢复问题,能够降低故障期间换相失败的可能性,缩减故障后不稳定的暂态过程,同时协调直流系统恢复顺序,降低对受端系统无功需求,可以有效避免恢复期间换相失败的发生,使得各直流系统恢复更加顺利。另外,本发明从安全性和效率两个方面提出评估恢复控制影响的相应指标,综合这些指标实现对恢复控制技术的合理性评价。
术语解释部分:阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级,
阀控制级为对换流阀进行控制,控制换流阀的熄弧角、触发角信号;极控制极上则是对直流系统一个极的控制层次,可以控制直流电流大小,也用于故障后的处理过程;站控制级上能够选择直流系统的运行控制方式,优化整个系统的运行;系统控制级上通过分析整个系统的信息,给每个直流系统下发直流功率控制指令,保证整个系统稳定运行。各个控制级对直流系统控制能力等级的高低不同,由低到高分别为阀控制级、极控制级、站控制级、系统控制级,并且高等级的可以单向控制作用于附属的低等级控制层级。
本申请的一种典型的实施方式中,如图1所示,提供了一种高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,包括以下过程:
(1)首先,阀控制级上考虑换流站无功需求的熄弧角控制改进方法,具体的,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,同时为了避免故障后换相失败的发生,对熄弧角控制加以改进,使恢复更加顺利。
逆变侧直流电压:
其中,Ud、Id为直流电压和直流电流,E为交流系统空载线电压,γ为熄弧角,Xc为换相电抗。对于相同的直流电流,熄弧角增大导致直流电压降低,直流输送功率减小。逆变侧功率因数为:
式中,φ为功率因数角,μ为换相角。熄弧角增大将导致功率因数减小,相同情况下换流站消耗的无功功率增加。图2、图3为不同熄弧角下,直流输送功率曲线和换流站无功需求曲线,可以看出随着熄弧角的增大,直流输送功率降低,换流站无功需求增加。因此对熄弧角控制进行改进,使熄弧角增益在稳态期间取较小值,减少熄弧角(熄弧角控制在15°左右),提高系统稳态性能;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值,增大熄弧角(熄弧角不能超过46°),来避免换相失败的发生。熄弧角增益大小需要满足的条件是:基于对应的熄弧角大小确定熄弧角增益,保证直流系统不发生换相失败以及正常运行。
(2)其次,极控制级上使故障后直流电流尽早稳定在较低水平的VDCOL装置改进方法;在极控制级上,考虑低压限流单元(VDCOL)的电压电流特性,对VDCOL装置进行参数改进,使VDCOL装置在故障后能够尽早投入,把直流电流尽快限制在较低水平,降低故障后换流站无功需求。
受端交流系统故障时,逆变侧交流电压和直流电压迅速下降,如果直流输送功率仍保持不变,则直流电流激增,引起后续换相失败,对系统造成严重危害。VDCOL的作用是当直流电压降低到一定值时,限制输出直流电流的大小,从而减小直流线路上输送的有功功率,减小换流站的无功需求,有利于受端系统的电压稳定。
VDCOL的U—I特性曲线如图4所示。其中,UH、UL、IH、IL为VDCOL装置参数,分别表示低压限流单元输入直流电压的上下限和输出直流电流的上下限。为了使直流电流故障后尽早维持在较低水平,可以采取以下措施:
A、适当提高UH,降低VDCOL投入门槛;
B、适当降低IL,以降低直流输送功率,减少换流站无功需求;
C、适当提高UL,使得尽早运行于最小电流阶段。
同时注意到,采用上述措施时直流输送功率会降低,不利于系统的功角稳定性,而且,直流电流过低,可能发生直流电流断续,将在直流系统中引起暂态过电压,因此需要约束参数取值范围。根据工程经验,IH可取1.0,UL<UH,其余参数取值范围如式(3)。(该取值范围根据工程经验限定参数取值范围)
(3)然后,站控制级上确定恢复期间最合理的直流系统控制方式;横向比较整流侧定电流控制和定功率控制,逆变侧定电压控制和定熄弧角控制在故障后对换流站吸收无功功率的影响,得到故障后最有有利于系统稳定的运行方式。
具体的,在站控制级上,考虑直流运行控制方式对故障后换流站无功需求的影响,选择最优的运行控制方式,减少换流站无功需求。
直流系统运行方式有以下几种:整流侧定电流(定功率),逆变侧定熄弧角(定电压);整流侧定最小触发角控制,逆变侧定电流控制;整流侧定最小触发角控制,逆变侧定βN控制。后两种运行方式适用于直流系统出现极端不正常运行状况,在恢复期间,系统一般运行于第一种方式。以下简要说明在恢复期间,整流、逆变侧控制方式对换流站无功需求的影响。
整流侧定电流与定功率:直流电压恒定时,两种运行方式效果相同。然而当故障导致直流电压降低时,定电流控制下直流输送功率更低,换流站的无功需求更少,更有利于系统电压的稳定。
逆变侧有:
β=γ+μ (5)
式中,n为换流变压器变比,β为触发超前角,V为换流母线电压,μ为换相角。逆变侧直流电压和功率因数的表达式见式(1)(2)。
定熄弧角时,故障导致换流母线电压V降低,为维持γ不变,需减小cosβ,此时逆变侧功率因数减小,换流站消耗的无功功率增大,加剧了电压恢复的困难性;对于定电压控制,当V减小时,为维持直流电压恒定,需要增大cosβ,此时逆变侧功率因数增大,换流站消耗的无功功率减小,有利于交流电压的恢复。
因此,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制,能够减小换流站无功需求,更有利于后续恢复进行。
(4)最后,系统控制级上提出协调各直流系统恢复的方法;对于多馈入情形,若多个直流系统同时恢复,将对受端交流系统产生大量的无功需求,然而此时受端交流系统无功不足,可能导致换相失败的发生。为了避免这种情况,需要协调多馈入直流系统恢复过程,因此,提出协调直流系统恢复顺序的指标,确定各个直流系统恢复顺序,使得恢复过程更加顺利。
根据受端交流系统强度和恢复的难易程度两个方面确定直流系统的恢复顺序。使用多馈入无功短路比来表征受端交流系统强度,定义功率因子来表明恢复的难易程度,综合两个指标,提出多馈入无功协调因子,作为综合性评判依据。分别计算各个直流系统指标值,判断恢复的优先顺序。
恢复顺序根据受端交流系统强度和恢复的难易程度两个方面进行综合考虑。受端交流系统强度越大,交流系统对换流母线电压提供的无功支撑越充足,稳定受端换流母线电压的能力越强;直流传输功率越小,恢复中所消耗的无功越小,越易恢复。
系统强度的判别采用多馈入无功有效短路比指标,如式(6)所示。
式中,Qdi和Qdj为直流系统i和j实际消耗的无功功率;Pdi为直流系统i的实际输送有功功率,MIIFj,i为两直流系统间的多馈入相互作用因子,Saci为直流系统i在对应运行方式下的三相短路容量,Qci为直流系统i换流站交流滤波器和并联电容器提供的实际无功功率。多馈入无功有效短路比更能全面反映系统的特性,表征系统强度更加明确。其数值越大,受端交流系统强度越强,越易恢复。
系统恢复难易程度的判别从直流系统输送功率的角度加以分析。考虑到直流输送功率Pd越大,直流系统恢复越困难,因此,用作为评价恢复难易程度的指标更为准确。为了方便后期数据处理,避免参数单位带来的影响,因此定义直流系统i的功率恢复系数(PR,i)为
式中,PdN,i为直流系统i的额定直流输送功率。PR,i数值越大,直流系统额定输送功率值越小,恢复更容易。
综合以上两个指标,定义直流系统i的多馈入无功协调因子(MIQCF)如下:
MIQCFi=PR,i×MQESCRi (8)
MIQCF这一指标同时记及了受端交流系统强度、直流系统间相互作用、直流运行特性、无功需求以及直流输送功率等量对多馈入系统恢复特性的影响。从上述分析可知,直流系统的MIQCF值越大,恢复时对整个系统影响越小,可以优先恢复。
(5)另外,本实施例子从恢复的安全性和效率两个方面评估恢复控制技术的影响。从安全性以及恢复效率方面建立一系列评价恢复影响的指标,并将这些指标综合起来评价恢复效果。如果评估不符合要求,说明采用的恢复控制技术不具有实用性价值。
具体的,从故障后受端电压水平、换相失败以及恢复期间最大无功超调量等方面,评价恢复的安全、可行性;从直流系统功率恢复速率方面,评价恢复效率。综合两者,给出恢复控制技术的合理性评价。
对于故障下的交直流系统,故障后换流母线的电压水平越高,交流系统的电压稳定性越强,换相失败的可能性越低。因此,定义故障后电压评估因子(VE)为控制后的系统故障期间电压水平与未加控制技术时故障期间电压水平的比值,如式(9)所示。
式中,Vs,c为采用控制后故障期间换流母线电压的稳态值,Vs,o为未采用控制时故障期间换流母线电压的稳态值。VE越大,表明控制后对于整个系统电压的提升越大,系统的稳定性越强,发生换相失败的危险程度越低。
上述定义仅是单馈入直流的情形,当系统为多馈入系统时,应该对每一个换流母线电压进行评估,综合考虑所有子系统的电压情况,给出表征整个系统电压的量纲。因此,定义多馈入系统的电压评估因子(MIVE)为
式中,VE,i为直流系统i的故障后电压评估因子,n为直流系统的总数,ωi表示直流系统i的电压权重系数,与受端子系统短路容量成正比,且有
故障消失后,故障点处交流电压迅速恢复,换流母线电压迅速抬升,此时直流电流还维持在较低水平,熄弧角迅速增大。随着换流母线电压缓慢上升到额定值,直流电流逐渐恢复,熄弧角减小,熄弧角整体经历一个先增大后减小的过程。考虑到熄弧角与换流站无功需求的关系:对于相同的直流输送功率,随着熄弧角的增加,换流站无功需求增加。因此,在直流功率恢复的过程中,换流站的无功需求先增加,后减小,存在峰值,即存在无功功率超调量。
恢复中的最大无功超调量反映了换流母线电压的振荡程度,其值越大,母线电压振荡越剧烈,对换流器的冲击越大,影响装置使用寿命。
定义直流系统i的最大无功超调量为:
其中,Qi,max表示直流系统i恢复过程中的无功需求峰值,Qi,ste为正常运行时直流系统i的无功需求。因此,系统的无功超调量评价指标(QE)定义为
式中,ΔQi,o表示未采用恢复控制技术时直流系统i的最大无功超调量,ΔQi,c为采用恢复控制技术后直流系统i的最大无功超调量。QE值越大,表明恢复控制技术对系统最大无功超调量的降低程度越明显,越有利于系统稳定和设备安全。
直流系统运行时,会从交流系统中吸收大量无功功率,如果交流系统强度不够,系统将发生换相失败,可能引发一系列的故障,影响系统正常运行。换相失败本质上是由于熄弧角较小导致的,通过比较熄弧角与极限熄弧角γmin(一般取7°)的大小关系,判断系统是否发生换相失败,评估恢复效果。
从直流系统功率恢复速率角度,评价恢复效率。
直流系统功率恢复时间的长短决定了受端系统的恢复时间。在保证安全的情况下,直流系统功率恢复速率越快,系统恢复能力越强。定义直流功率恢复平均速率(PV)为
式中,t为直流线路功率从恢复开始到恢复额定值所经历的时间,PO为恢复初期直流系统功率,PN为直流系统额定功率,功率取标么值。
对于多馈入系统,系统直流功率恢复平均速率定义为
式中,n为直流系统的总数,PV,i表示直流系统i的直流功率恢复平均速率。因此,恢复速率评价指标(MIPVE)定义为
式中,MIPV,c表示采用恢复控制技术后的系统直流功率恢复平均速率,MIPV,o表示未采用恢复控制技术时系统直流功率恢复平均速率。
考虑到换相失败后果的严重性,本发明主要目标是恢复控制技术能够有效地避免换相失败的发生,其次再是对直流功率恢复,无功超调量等方面带来的有利影响。因此,综合上述指标得到以下恢复控制影响的综合性评估指标:
Esys=λ1·MIVE2·MIPVE3·QE-W(γ) (16)
式中,λk为第k项指标权重系数,可以根据考虑相关性的客观赋权法确定具体权重值,k=1、2、3;W(γ)为惩罚项,当系统在恢复期间发生换相失败时,便对评估指标进行惩罚,惩罚值ω(γ)取相对较大值,具体大小取决于恢复期间换相失败的次数和换相失败的时间。可以看出,指标Esys数值越大,换流站恢复控制技术的效果越优。
在本申请实施例子中,从多个层级对换流站运行控制方式进行改进,提出考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子(MIQCF)指导协调恢复进程,并且提出一系列评估指标对恢复控制技术进行综合性评价是本发明技术方案的关键点。
本申请的实施例子采用所提出的换流站恢复控制技术后,能够缩减故障后不稳定的暂态过程,有效地避免换相失败的发生,直流功率恢复更加顺利,有利于系统的稳定运行。
实施例2:
本实施例2的目的是提供一种计算机可读存储介质。
为了实现上述目的,本发明采用如下一种技术方案:
一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,所述指令适于由终端设备设备的处理器加载并执行以下处理:
分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
实施例3:
本实施例3的目的是提供一种高压直流换流站多层级协调恢复控制终端设备。
为了实现上述目的,本发明采用如下一种技术方案:
一种高压直流换流站多层级协调恢复控制终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行以下处理:
分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;
建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
这些计算机可执行指令在设备中运行时使得该设备执行根据本公开中的各个实施例所描述的方法或过程。
实施例4:
本实施例4的目的是提供一种高压直流换流站多层级协调恢复控制系统。
为了实现上述目的,本发明采用如下一种技术方案:
高压直流换流站多层级协调恢复控制系统,包括:
多级协调恢复控制单元,分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;
综合性评价单元,建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
应当注意,尽管在上文的详细描述中提及了设备的若干模块或子模块,但是这种划分仅仅是示例性而非强制性的。实际上,根据本公开的实施例,上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之,上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,其特征是,包括:
分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;
建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
2.如权利要求1所述的高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,其特征是,对低压限流单元进行参数改进,约束参数取值范围:
其中,取值时,UL<UH
3.如权利要求1所述的高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,其特征是,在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序时,恢复顺序根据受端交流系统强度和恢复的难易程度两个方面进行综合考虑,受端交流系统强度的判别采用多馈入无功有效短路比指标,为衡量直流系统输送容量的差别,定义功率恢复系数,综合以上两个指标,定义多馈入无功协调因子,作为综合性评判依据,通过分别计算各个直流系统指标值,判断恢复的优先顺序。
4.如权利要求1所述的高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,其特征是,所定义的多馈入无功协调因子如下:
MIQCFi=PR,i×MQESCRi
直流子系统的多馈入无功协调因子值越大,恢复时对整个系统影响越小,优先恢复。
5.如权利要求1所述的高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,其特征是,建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价,从恢复的安全性和效率两个方面评估恢复控制的影响;从故障后受端电压水平、换相失败以及恢复期间最大无功超调量方面,评价恢复的安全、可行性;从直流系统功率恢复速率方面,评价恢复效率;综合两者,给出恢复控制的合理性评价。
6.如权利要求1所述的高压直流换流站多层级协调恢复控制方法,其特征是,获得恢复控制影响的综合性评估指标:
Esys=λ1·MIVE2·MIPVE3·QE-W(γ)
式中,λk为第k项指标权重系数,可以根据考虑相关性的客观赋权法确定具体权重值,k=1、2、3;W(γ)为惩罚项,当系统在恢复期间发生换相失败时,便对评估指标进行惩罚,惩罚值ω(γ)取相对较大值,具体大小取决于恢复期间换相失败的次数和换相失败的时间,综合性评估指标数值越大,换流站恢复控制技术的效果越优。
7.高压直流换流站多层级协调恢复控制系统,其特征是,包括:
多级协调恢复控制单元,分别从阀控制级、极控制级、站控制级及系统控制级上对高压直流换流站进行协调恢复控制;
其中,在阀控制级上,考虑到逆变站熄弧角大小与换流站无功需求存在相应的关系,使熄弧角增益在稳态期间取较小值;而在暂态期间,熄弧角增益取相对较大值;
在极控制级上,对低压限流单元进行参数改进,达到降低低压限流单元投入门槛,降低直流输送功率,减少换流站无功需求,尽早运行于最小电流阶段。
在站控制级上,在故障后,选择整流侧定电流控制,逆变侧定电压控制;
在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序,利用考虑换流站无功需求的多馈入无功协调因子指导协调恢复进程;
综合性评价单元,建立评估指标对恢复控制结果进行综合性评价。
8.如权利要求7所述的高压直流换流站多层级协调恢复控制系统,其特征是,多级协调恢复控制单元中,在系统控制级上,协调各直流系统的恢复顺序时,恢复顺序根据受端交流系统强度和恢复的难易程度两个方面进行综合考虑,受端交流系统强度的判别采用多馈入无功有效短路比指标,为衡量直流系统输送容量的差别,定义功率恢复系数,综合以上两个指标,定义多馈入无功协调因子,作为综合性评判依据,通过分别计算各个直流系统指标值,判断恢复的优先顺序。
9.一种计算机可读存储介质,其中存储有多条指令,其特征是,所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-6任一所述的一种高压直流换流站多层级协调恢复控制方法。
10.一种高压直流换流站多层级协调恢复控制终端设备,包括处理器和计算机可读存储介质,处理器用于实现各指令;计算机可读存储介质用于存储多条指令,所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-6任一所述的一种高压直流换流站多层级协调恢复控制方法。
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