CN109802428B - 一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法及系统，所述方法包括：获得所述柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量；所述方法及系统通过对换流站进行闭锁操作模拟闭锁故障，以获得准确的柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量；所述方法及系统保证柔性直流电网在发生换流站闭锁故障时其安控系统可以计算得出正确的故障措施量，可以有效保障柔性直流电网的安全、稳定运行。

Description

一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法及 系统

技术领域

本发明涉及电力控制领域，更具体地，涉及一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法及系统。

背景技术

大规模新能源发电的并网传输与消纳具有重要意义。柔性直流输电是一种先进的直流输电技术，基于柔性直流输电技术组成柔性直流电网，可以实现不同地域、不同类型的新能源并网汇集，实现平抑新能源出力波动等功能。因此，柔性直流电网在新能源发电并网消纳方面具有显著优势，是未来电网发展的重要方向之一。

电力系统安控装置是随着电网的不断发展而发展出来的一种提高电网安全、稳定水平的辅助技术。电力系统安控装置以提高电网安全、稳定水平为主要目的，主要用于广域的多个厂站或单个厂站的暂态稳定控制。安控装置由一个主站和若干个子站、执行站组成，其功能实现过程包括：电网实时运行信息和故障信息采集、故障判断、故障措施量计算、指令下达、指令执行。其中，故障措施量的计算是安控装置的核心功能。

柔直电网安控系统的作用是通过采集柔直电网实时运行信息和故障信息，进行故障判别，通过切机、切负荷等措施实现柔直电网的故障穿越，保证柔直电网系统的安全稳定运行；而现有的技术，缺乏在故障情况下安控系统故障措施量的有效计算方法，尤其缺乏对于换流站闭锁故障措施量的计算，这一缺失将严重威胁柔性直流电网工程的安全、稳定运行水平。

发明内容

为了解决背景技术存在的现有技术缺失对换流站闭锁故障措施量的有效计算，使得柔直电网工程的安全和稳定的问题，本发明提供了一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法及系统，所述方法及系统根据换流站类型进行闭锁操作，进一步根据换流站的各功率参数以及预设的算法获得切机量；所述一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法包括：

获得所述柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；

实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；

确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量。

进一步的，所述换流站类型包括送端换流站以及受端换流站；所述送端换流站中包括正极层以及负极层的送端换流器；所述受端换流站中包括正极层以及负极层的受端换流器。

进一步的，当所述闭所操作的换流器为送端换流器时，所述计算获得切机量的方法包括：

获得所述闭锁操作产生的系统不平衡功率；所述系统不平衡功率为闭锁前所述正极层换流器初始运行功率与负极层换流器初始运行功率之和；

所述切机量等于所述系统不平衡功率。

进一步的，当所述闭所操作的换流器为受端换流器时，所述计算获得切机量的方法包括：

所述切机量为所述柔直环网内所有送端换流器的初始运行功率之和减去所有处于投运状态下的受端变压器的最大功率之和所获得的差值。

进一步的，若所述差值小于零，则切机量取为0。

进一步的，当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量在各送端换流站间的分配比例为各个送端换流站初始运行功率占所有送端换流站的出试运行功率总和的比例；所述送端换流站初始运行功率为其正极层和负极层换流器初始运行功率之和。

所述一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算系统包括：

功率参数获取单元，所述功率参数获取单元用于获得所述柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；

故障监控单元，所述故障监控单元用于实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；

切机量计算单元，所述切机量计算单元用于确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量。

进一步的，所述换流站类型包括送端换流站以及受端换流站；所述送端换流站中包括正极层以及负极层的送端换流器；所述受端换流站中包括正极层以及负极层的受端换流器。

进一步的，所述闭所操作的换流器为送端换流器时，所述切机量计算单元用于获得所述闭锁操作产生的系统不平衡功率；所述系统不平衡功率为闭锁前所述正极层换流器初始运行功率与负极层换流器初始运行功率之和；所述切机量等于所述系统不平衡功率。

进一步的，当所述闭所操作的换流器为受端换流器时，所述切机量计算单元用于计算所述柔直环网内所有送端换流器的初始运行功率之和减去所有处于投运状态下的受端变压器的最大功率之和所获得的差值作为切机量。

进一步的，若所述差值小于零，则所述切机量计算单元取切机量为0。

进一步的，所述系统包括切机量分配单元，当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量在各送端换流站间的分配比例为各个送端换流站初始运行功率占所有送端换流站的出试运行功率总和的比例；所述送端换流站初始运行功率为其正极层和负极层换流器初始运行功率之和。

本发明的有益效果为：本发明的技术方案，给出了一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法及系统，所述方法及系统通过对换流站进行闭锁操作模拟闭锁故障，通过换流站功率参数以及换流站的类型确定切机量，并进一步对切机量的分配进行设置，以获得准确的柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量；所述方法及系统保证柔性直流电网在发生换流站闭锁故障时其安控系统可以计算得出正确的故障措施量，可以有效保障柔性直流电网的安全、稳定运行。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为本发明具体实施方式的一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法的流程图；

图2为本发明具体实施方式的一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算系统的结构图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为本发明具体实施方式的一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法的流程图；如图1所示，所述方法包括：

步骤110，获得所述柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；所述一个换流站包括一个正极层换流器以及一个负极层换流器；所述同一换流站正、负极层换流器的交流侧相连。

步骤120，实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；

本实施例中，采用S_{i_x}表示所述发生闭锁故障的换流器，其中x＝P,N，并定义x′为x取反，即当x＝N时x′＝P、当x＝P时x′＝N；所述P即为正极层、N为负极层；

P_{Smax_i_x}为第i个换流器的最大功率、P_{SO_i_x}为第i个换流器的初始运行功率；

设置V_{S_i_x}作为判断对应换流器是否投运的判断，V_{S_i_x}＝1时，对应换流器投运；V_{S_i_x}＝0时，对应换流器为退出柔直环网状态；所述V_{S_i_x}作为判断对应换流器是否投运的判断。

步骤130，确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量。

进一步的，所述换流站类型包括送端换流站以及受端换流站；所述送端换流站中包括正极层以及负极层的送端换流器；所述受端换流站中包括正极层以及负极层的受端换流器。

进一步的，当所述闭所操作的换流器为送端换流器时，所述计算获得切机量的方法包括：

获得所述闭锁操作产生的系统不平衡功率；所述系统不平衡功率为闭锁前所述正极层换流器初始运行功率与负极层换流器初始运行功率之和；即系统不平衡功率ΔP＝P_{SO_i_P}+P_{SO_i_N}；

所述切机量等于所述系统不平衡功率；及所述切机量P_trip＝ΔP。

进一步的，当所述闭所操作的换流器为受端换流器时，所述计算获得切机量的方法包括：

所述切机量为所述柔直环网内所有送端换流器的初始运行功率之和减去所有处于投运状态下的受端变压器的最大功率之和所获得的差值。本实施例中，所述是否处于投运状态下通过V_{S_i_x}进行判断；

以四端真双极柔直环网为例，换流站S₁、S₂为送端换流站，换流站S₃、S₄为受端换流站；则所述在受端换流器下的切机量P_trip为

P_trip＝P_{S0_1_x}+P_{S0_2_x}-V_{S_3_x}×P_{Smax_3_x}-V_{S_4_x}×P_{Smax_4_x}+P_{S0_1_x′}+P_{S0_2_x′}-V_{S_3_x′}×P_{Smax_3_x′}-V_{S_4_x′}×P_{Smax_4_x′}

进一步的，若所述差值小于零，则切机量取为0。

进一步的，当所述闭锁操作的换流器为送端换流器时，则切故障换流站的机组；

当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量在各送端换流站间的分配比例为各个送端换流站初始运行功率占所有送端换流站的出试运行功率总和的比例；所述送端换流站初始运行功率为其正极层和负极层换流器初始运行功率之和。

仍以四端真双极柔直环网为例，当闭锁换流站为受端换流站(即S₃、S₄)时，则切机量在两个送端站(S₁、S₂)间按比例分配，该比例为两站初始功率之比，即：

站1切机

站2切机

图2为本发明具体实施方式的一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算系统的结构图，如图2所示，所述系统包括：

功率参数获取单元210，所述功率参数获取单元210用于获得所述柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；

故障监控单元220，所述故障监控单元220用于实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；

切机量计算单元230，所述切机量计算单元230用于确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量。

进一步的，所述换流站类型包括送端换流站以及受端换流站；所述送端换流站中包括正极层以及负极层的送端换流器；所述受端换流站中包括正极层以及负极层的受端换流器。

进一步的，所述闭所操作的换流器为送端换流器时，所述切机量计算单元230用于获得所述闭锁操作产生的系统不平衡功率；所述系统不平衡功率为闭锁前所述正极层换流器初始运行功率与负极层换流器初始运行功率之和；所述切机量等于所述系统不平衡功率。

进一步的，当所述闭所操作的换流器为受端换流器时，所述切机量计算单元230用于计算所述柔直环网内所有送端换流器的初始运行功率之和减去所有处于投运状态下的受端变压器的最大功率之和所获得的差值作为切机量。

进一步的，若所述差值小于零，则所述切机量计算单元230取切机量为0。

进一步的，所述系统包括切机量分配单元，当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量在各送端换流站间的分配比例为各个送端换流站初始运行功率占所有送端换流站的出试运行功率总和的比例；所述送端换流站初始运行功率为其正极层和负极层换流器初始运行功率之和。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。本说明书中涉及到的步骤编号仅用于区别各步骤，而并不用于限制各步骤之间的时间或逻辑的关系，除非文中有明确的限定，否则各个步骤之间的关系包括各种可能的情况。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本公开的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本公开的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本公开还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本公开的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本公开进行说明而不是对本公开进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开精神的前提下，可以作出若干改进、修改、和变形，这些改进、修改、和变形都应视为落在本申请的保护范围内。

Claims (6)

1.一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算方法，所述方法包括：

获得柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；

实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；

确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量；

所述换流站类型包括送端换流站以及受端换流站；所述送端换流站中包括正极层以及负极层的送端换流器；所述受端换流站中包括正极层以及负极层的受端换流器；

当所述闭锁操作的换流器为送端换流器时，所述计算获得切机量的方法包括：

获得所述闭锁操作产生的系统不平衡功率；所述系统不平衡功率为闭锁前所述正极层换流器初始运行功率与负极层换流器初始运行功率之和；

所述切机量等于所述系统不平衡功率；

当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述计算获得切机量的方法包括：

所述切机量为所述柔直环网内所有送端换流器的初始运行功率之和减去所有处于投运状态下的受端变压器的最大功率之和所获得的差值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：若所述差值小于零，则切机量取为0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量在各送端换流站间的分配比例为各个送端换流站初始运行功率占所有送端换流站的出试运行功率总和的比例；所述送端换流站初始运行功率为其正极层和负极层换流器初始运行功率之和。

4.一种柔直电网安控系统换流站闭锁故障措施量计算系统，所述系统包括：

功率参数获取单元，所述功率参数获取单元用于获得柔直环网的换流站功率参数，所述换流站功率参数包括各换流器的最大功率以及初始运行功率；

故障监控单元，所述故障监控单元用于实时确认位于柔直环网的一个换流站的正极层以及负极层上相对应的两个换流器是否均发生闭锁故障；

切机量计算单元，所述切机量计算单元用于确认进行闭锁操作的换流站类型，根据换流站类型以及换流站功率参数计算获得切机量；

所述换流站类型包括送端换流站以及受端换流站；所述送端换流站中包括正极层以及负极层的送端换流器；所述受端换流站中包括正极层以及负极层的受端换流器；

所述闭锁操作的换流器为送端换流器时，所述切机量计算单元用于获得所述闭锁操作产生的系统不平衡功率；所述系统不平衡功率为闭锁前所述正极层换流器初始运行功率与负极层换流器初始运行功率之和；所述切机量等于所述系统不平衡功率；

当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量计算单元用于计算所述柔直环网内所有送端换流器的初始运行功率之和减去所有处于投运状态下的受端变压器的最大功率之和所获得的差值作为切机量。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：若所述差值小于零，则所述切机量计算单元取切机量为0。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：所述系统包括切机量分配单元，当所述闭锁操作的换流器为受端换流器时，所述切机量在各送端换流站间的分配比例为各个送端换流站初始运行功率占所有送端换流站的出试运行功率总和的比例；所述送端换流站初始运行功率为其正极层和负极层换流器初始运行功率之和。

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