CN110649630B - 抑制连续换相失败的调相机和svc协调控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法及系统，获取电网运行状态数据将电网运行状态分为：故障发生前的稳态阶段：在电网系统未发生故障时，调相机采取定无功功率控制模式，SVC采取定电压控制模式；故障发生后的暂态阶段：在电网系统发生故障后，调相机切换为定电压控制模式，根据闭锁判据或解锁判据对SVC进行控制；电网系统恢复稳定后的阶段：在电网系统恢复稳定后，根据换流站母线电压判据将调相机重新设定为定无功功率控制模式，SVC重新设定为定电压控制模式。优点：根据电网不同的运行状态，分多个阶段对调相机和SVC进行控制，充分发挥多无功源的合力作用，降低直流连续换相失败风险。

Description

抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法及系统
技术领域
本发明涉及一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，属于电力自动化技术领域。
背景技术
直流连续换相失败时的连续大额功率冲击将会对大电网安全稳定运行产生严重的威胁，研究降低直流发生连续换相失败的控制措施十分必要。
大容量调相机以其过励能力强、响应时间快等独特优势获得电网运行人员的青睐，近几年大容量调相机将在直流受端电网得到推广应用，以抑制直流连续换相失败风险。同时，随着电力电子技术的不断发展，SVC/STATCOM等无功补偿设备也会具备较大的应用前景。但是调相机和SVC/STATCOM等电力电子无功补偿装置在运行原理、响应时间、过载能力等方面均存在较大差异，若协调不当，无法充分发挥各个无功补偿设备的优势，甚至带来不好的影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对直流受端多无功源协调不当易引发的安全稳定风险，提供一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，获取电网运行状态数据；根据运行状态数据将电网运行状态分为：故障发生前的稳态阶段、故障发生后的暂态阶段以及电网系统恢复稳定后的阶段；所述故障发生前的稳态阶段为在电网系统未发生故障时，调相机采取定无功功率控制模式，SVC采取定电压控制模式；所述故障发生后的暂态阶段为在电网系统发生故障后，调相机切换为定电压控制模式，同时根据闭锁判据或解锁判据对SVC进行控制；所述电网系统恢复稳定后的阶段为在电网系统恢复稳定后，根据换流站母线电压判据将调相机重新设定为定无功功率控制模式，SVC重新设定为定电压控制模式。
进一步的，在所述故障发生前的稳态阶段，调相机的无功功率控制量由调度部门根据工程需求设定；SVC的控制电压由电网系统AVC决定。能够保证电网稳态运行时的无功需求。
进一步的，在所述故障发生后的暂态阶段，根据直流熄弧角和换流站交流母线电压对SVC进行闭锁和解锁控制。能够降低由于SVC电容投切较慢引发的交流电压超调，从而避免交流电压迅速回落引发的连续换相失败风险。
进一步的，所述闭锁判据为：
Figure GDA0003756704320000021
且γ＞γmin (1)
当直流换流站交流母线电压有效值U和直流熄弧角γ满足式(1)时，触发脉冲对SVC进行闭锁控制；
所述解锁判据为：
Figure GDA0003756704320000022
或γ＜γ0 (2)
当直流换流站交流母线电压有效值U和直流熄弧角γ满足式(2)时，触发脉冲对SVC进行解锁控制；
其中t为时间，du/dt表示直流换流站交流母线电压随时间变化率，γmin为直流换相失败临界熄弧角，γ0为正常运行时直流熄弧角。
当检测到电压上升且直流恢复时对SVC进行闭锁控制，可以降低由于SVC电容投切较慢引发的交流电压超调，从而降低后续交流电压迅速回落引发的连续换相失败风险；当检测到电压跌落或熄弧角跌落至正常值以下时，对SVC进行解锁控制，重新释放SVC的动态无功支撑能力，抑制交流电压跌落、减缓熄弧角下降，降低后续换相失败风险。
进一步的，在所述电网系统恢复稳定后的阶段，逆变侧换流站交流母线电压判据为：持续维持在[Umax，Umin]区间的时间超过Tlast，调相机重新设定为定无功功率控制模式，其中Umax为电网稳态运行最高电压、Umin为电网稳态运行最低电压、Tlast为交流母线电压维持在[Umax，Umin]区间的持续时间。通过该控制，调相机和SVC重新切换至稳态运行时的控制方式，以应对后续扰动事件，其中Umax一般可取1.1p.u.，Umin可取0.9p.u.，Tlast可取值为5s左右。
一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制系统，包括数据获取模块和电网运行状态控制模块；
所述数据获取模块用于获取电网运行状态数据，并传输给电网运行状态控制模块；
所述电网运行状态控制模块包括故障发生前的稳态阶段模块、故障发生后的暂态阶段模块以及电网系统恢复稳定后的阶段模块；
所述故障发生前的稳态阶段模块用于在电网系统未发生故障时，调相机采取定无功功率控制模式，SVC采取定电压控制模式；所述故障发生后的暂态阶段模块用于在电网系统发生故障后，调相机切换为定电压控制模式，同时根据闭锁判据或解锁判据对SVC进行控制；所述电网系统恢复稳定后的阶段模块用于在电网系统恢复稳定后，根据换流站母线电压判据将调相机重新设定为定无功功率控制模式，SVC重新设定为定电压控制模式。
进一步的，所述故障发生前的稳态阶段模块用于调度部门根据工程需求设定调相机的无功功率控制量以及用于电网系统AVC决定SVC的控制电压。
进一步的，所述故障发生后的暂态阶段模块用于根据直流熄弧角和换流站交流母线电压对SVC进行闭锁和解锁控制。
进一步的，所述故障发生后的暂态阶段模块包括闭锁控制模块和解锁控制模块；
所述闭锁控制模块用于在满足闭锁判据时，触发脉冲对SVC进行闭锁控制，所述闭锁判据为：
Figure GDA0003756704320000031
且γ＞γmin (1)
所述解锁控制模块用于在满足解锁判据时，触发脉冲对SVC进行解锁控制，所述解锁判据为：
Figure GDA0003756704320000041
或γ＜γ0 (2)
其中，U为直流换流站交流母线电压有效值和γ为直流熄弧角，t为时间，du/dt表示直流换流站交流母线电压随时间变化率，γmin为直流换相失败临界熄弧角，γ0为正常运行时直流熄弧角。进一步的，所述电网系统恢复稳定后的阶段模块包括换流站母线电压判据模块，所述换流站母线电压判据模块用于提供逆变侧换流站交流母线电压判据，所述逆变侧换流站交流母线电压判据为持续维持在[Umax，Umin]区间的时间超过Tlast，调相机重新设定为定无功功率控制模式，其中Umax为电网稳态运行最高电压、Umin为电网稳态运行最低电压、Tlast为交流母线电压维持在[Umax，Umin]区间的持续时间。
本发明所达到的有益效果：
本发明根据电网不同的运行状态，分多个阶段对调相机和SVC进行控制，充分发挥多无功源的合力作用，降低直流连续换相失败风险。
附图说明
图1是本发明方法的工作方案图；
图2是不采取本发明的协调控制方法时，仿真得到的直流受端换流站母线电压、直流熄弧角、直流功率曲线示意图；
图3是采取本发明的协调控制方法，仿真得到的直流受端换流站母线电压、直流熄弧角、直流功率曲线示意图。
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。
如图1所示，一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，具体方法如下：
以CIGRE直流系统为例，在PSCAD软件中进行仿真。在直流受端配置1台300Mvar调相机，和1台TCR+TSC型SVC，故障发生在5s时刻。
5s之前为故障发生前的第一阶段，调相机采用定无功功率控制(调相机无功功率参考值为0)，SVC采用定电压控制(电压参考值为1.0p.u.)。
5s故障发生，调相机切换为定电压控制模式。同时，根据换流站母线电压响应，判断在5.04s时刻满足判据(1)，向SVC发送闭锁脉冲信号，SVC闭锁。在5.12s时刻满足判据(2)，向SVC发送解锁信号，SVC解锁。
继续实时检测换流站母线电压，在11s时刻，满足第三阶段控制判据，调相机重新设置为定电压控制。
从图2可以看出，在不采取控制时，第一次换相失败恢复过程中，交流母线电压超调后迅速回落，引发第二次换相失败；从图3可以看出，采取本发明的控制方法后，第一次换相失败后交流母线电压变化较为平缓，未发生后续换相失败。
采用本发明的控制方法后，直流连续换相失败次数从2次降为1次。该方法能够有效降低连续换相失败风险。
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形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，其特征在于，获取电网运行状态数据；根据运行状态数据将电网运行状态分为：故障发生前的稳态阶段、故障发生后的暂态阶段以及电网系统恢复稳定后的阶段；所述故障发生前的稳态阶段为在电网系统未发生故障时，调相机采取定无功功率控制模式，SVC采取定电压控制模式；所述故障发生后的暂态阶段为在电网系统发生故障后，调相机切换为定电压控制模式，同时根据闭锁判据或解锁判据对SVC进行控制；所述电网系统恢复稳定后的阶段为在电网系统恢复稳定后，根据换流站母线电压判据将调相机重新设定为定无功功率控制模式，SVC重新设定为定电压控制模式。
2.根据权利要求1所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，其特征在于，在所述故障发生前的稳态阶段，调相机的无功功率控制量由调度部门根据工程需求设定；SVC的控制电压由电网系统AVC决定。
3.根据权利要求1所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，其特征在于，在所述故障发生后的暂态阶段，根据直流熄弧角和换流站交流母线电压对SVC进行闭锁和解锁控制。
4.根据权利要求1所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，其特征在于，所述闭锁判据为：
Figure FDA0002198824450000011
当直流换流站交流母线电压有效值U和直流熄弧角γ满足式(1)时，触发脉冲对SVC进行闭锁控制；
所述解锁判据为：
Figure FDA0002198824450000012
当直流换流站交流母线电压有效值U和直流熄弧角γ满足式(2)时，触发脉冲对SVC进行解锁控制；
其中t为时间，du/dt表示直流换流站交流母线电压随时间变化率，γmin为直流换相失败临界熄弧角，γ0为正常运行时直流熄弧角。
5.根据权利要求1所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制方法，其特征在于，在所述电网系统恢复稳定后的阶段，逆变侧换流站交流母线电压判据为：持续维持在[Umax，Umin]区间的时间超过Tlast，调相机重新设定为定无功功率控制模式，其中Umax为电网稳态运行最高电压、Umin为电网稳态运行最低电压、Tlast为交流母线电压维持在[Umax，Umin]区间的持续时间。
6.一种抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制系统，其特征在于，包括数据获取模块和电网运行状态控制模块；
所述数据获取模块用于获取电网运行状态数据，并传输给电网运行状态控制模块；
所述电网运行状态控制模块包括故障发生前的稳态阶段模块、故障发生后的暂态阶段模块以及电网系统恢复稳定后的阶段模块；
所述故障发生前的稳态阶段模块用于在电网系统未发生故障时，调相机采取定无功功率控制模式，SVC采取定电压控制模式；所述故障发生后的暂态阶段模块用于在电网系统发生故障后，调相机切换为定电压控制模式，同时根据闭锁判据或解锁判据对SVC进行控制；所述电网系统恢复稳定后的阶段模块用于在电网系统恢复稳定后，根据换流站母线电压判据将调相机重新设定为定无功功率控制模式，SVC重新设定为定电压控制模式。
7.根据权利要求6所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制系统，其特征在于，所述故障发生前的稳态阶段模块用于调度部门根据工程需求设定调相机的无功功率控制量以及用于电网系统AVC决定SVC的控制电压。
8.根据权利要求6所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制系统，其特征在于，所述故障发生后的暂态阶段模块用于根据直流熄弧角和换流站交流母线电压对SVC进行闭锁和解锁控制。
9.根据权利要求6所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制系统，其特征在于，所述故障发生后的暂态阶段模块包括闭锁控制模块和解锁控制模块；
所述闭锁控制模块用于在满足闭锁判据时，触发脉冲对SVC进行闭锁控制，所述闭锁判据为：
Figure FDA0002198824450000031
所述解锁控制模块用于在满足解锁判据时，触发脉冲对SVC进行解锁控制，所述解锁判据为：
Figure FDA0002198824450000032
其中，U为直流换流站交流母线电压有效值和γ为直流熄弧角，t为时间，du/dt表示直流换流站交流母线电压随时间变化率，γmin为直流换相失败临界熄弧角，γ0为正常运行时直流熄弧角。
10.根据权利要求6所述的抑制连续换相失败的调相机和SVC协调控制系统，其特征在于，所述电网系统恢复稳定后的阶段模块包括换流站母线电压判据模块，所述换流站母线电压判据模块用于提供逆变侧换流站交流母线电压判据，所述逆变侧换流站交流母线电压判据为持续维持在[Umax，Umin]区间的时间超过Tlast，调相机重新设定为定无功功率控制模式，其中Umax为电网稳态运行最高电压、Umin为电网稳态运行最低电压、Tlast为交流母线电压维持在[Umax，Umin]区间的持续时间。
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