CN112039102A - 一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，包括：获取换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min；根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min，获取直流正常运行期间换流母线电压的控制范围U_min.opr～U_max.opr；校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2；校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2；根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min、直流正常运行期间换流母线电压的控制范围U_min.opr～U_max.opr、以及直流停运造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过程中换流母线的最大压升△U_DC1及最大压降△U_DC2，确定直流解锁前换流母线电压的控制范围，解决现有技术计算直流解锁前换流母线电压的控制范围计算量大且效率低的问题。

Description

一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法及装置

技术领域

本申请涉及大型交直流混联电网安全稳定运行领域，具体涉及一种直流解 锁前换流母线电压的控制范围确定方法，同时涉及一种直流解锁前换流母线电 压的控制范围确定装置。

背景技术

我国能源资源分布和经济发展极不均衡的基本国情，决定了能源资源必须 在全国范围内优化配置。为优化我国能源资源配置、满足东部地区的经济增长 需求，需要利用特高压交流或直流进行电力输送。特高压直流系统具有大容量、 可控、灵活的特点，目前国内已经有十四条投运的特高压直流工程，分别是± 800kV楚穗、复奉、锦苏、普侨、天中、宾金、灵绍、酒湖、锡泰、昭沂、雁 淮、扎青、澜上和±1100kV吉泉直流工程。为确保在直流解锁前发生各类交 流故障引起的换流母线电压变化不超过其稳态电压上、下限而造成设备损坏， 必须明确规定直流解锁前的换流母线的电压控制范围。目前，在计算特高压直 流解锁前的换流母线电压控制范围方法上，尚无规范的计算流程，多通过遍历 各种可能的情况总结得到电压控制范围，计算量大且效率低。

发明内容

本申请提供一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，解决现有 技术计算直流解锁前换流母线电压的控制范围计算量大且效率低的问题。

本申请提供一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，包括：

获取换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min；

校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降 △U_AC2；

校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2；

根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min、直流停运造成的换流母 线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过程中换流母线的最大压升 △U_DC1及最大压降△U_DC2，确定直流解锁前换流母线电压的控制范围。

优选的，校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2，包括：

在直流停运方式下，分别校核直流近区一、二级交流断面N-1/N-2故障后各 换流站母线电压变化，确定故障后换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2。

优选的，校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2，包 括：

根据不同直流解锁过程中换流母线的电压变化，校核不同直流解锁过程中 换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2。

优选的，确定直流解锁前换流母线电压的控制范围，包括：

直流解锁后未发生交、直流故障，则换流母线电压控制范围(U_min1～U_max1) 为：U_min-max(△U_AC2，△U_DC2)～U_max－max(△U_AC1，△U_DC1)；

校核交、直流故障后换流母线的稳态压升△U_1max与压降△U_1min；直流解锁 后发生交、直流故障，则换流母线电压控制范围为：(U_min2～U_max2)为：U_min-(△U_1min +△U_DC2)～U_max-(△U_1max+△U_DC1)。

本申请同时提供一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定装置，包括：

稳态电压的上限和下限获取单元，用于获取换流站母线稳态电压的上限 U_max和下限U_min；

交流故障最大压升和压降的确定单元，用于校核直流停运方式下，交流故 障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2；

不同解锁过程最大压升和压降的确定单元，用于校核不同直流解锁过程中 换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2；

控制范围确定单元，用于根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min、 直流停运造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过程中换 流母线的最大压升△U_DC1及最大压降△U_DC2，确定直流解锁前换流母线电压的控 制范围。

优选的，所述控制范围确定单元，包括：

换流母线电压控制范围子单元，用于当直流解锁后未发生交、直流故障， 则换流母线电压控制范围(U_min1～U_max1)为：U_min-max(△U_AC2，△U_DC2)～U_max－max (△U_AC1，△U_DC1)；

换流母线电压控制范围子单元，用于校核交、直流故障后换流母线的稳态 压升△U_1max与压降△U_1min；当直流解锁后发生交、直流故障则换流母线电压下 降，则电压控制范围为：(U_min2～U_max2)为：U_min-(△U_1min+△U_DC2)～U_max-(△U_1max+△U_DC1)。

本申请提供一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，根据直流 正常运行其间换流母线电压的控制范围，以及解锁过程的压升和压降，确定直 流解锁前母线电压控制范围，解决现有技术计算直流解锁前换流母线电压的控 制范围计算量大且效率低的问题。

附图说明

图1是本申请提供的一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法的 流程示意图；

图2是本申请例提供的一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定装置 示意图；

图3是本申请涉及的一种直流解锁前换流母线电压的控制范围的计算流程 示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请 能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背 本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

图1为本申请提供的一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法的 流程示意图。下面结合图1对本申请提供的方法进行详细说明。

步骤S101，获取换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min。

在选定初始运行方式的基础上，确定直流功率水平、近区线路潮流和机组 运行状态等。应当注意的是，交流故障后电压波动与运行方式相关，应根据实 际经验和灵敏度分析，确定相对保守的方式。同时，要考虑重要设备检修影响 (例如在初始方式中拉停1回线路)。

确定换流站母线稳态电压上限/下限(U_max/U_min)，U_max及U_min通常由特高压部 在投产前给出并经设备部认可。直流《成套设计书》中给出的各种电压范围， 在计算过程中有时会被参考采用。但不应作为调度进行稳定计算、出限额的最 终依据。

步骤S102，校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2。

在直流停运方式下，分别校核直流近区一、二级交流断面N-1/N-2故障后各 换流站母线电压变化，确定故障后换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2。

步骤S103，校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2。

根据不同直流解锁过程中换流母线的电压变化，校核不同直流解锁过程中 换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2。

其中，针对常规直流，应综合比较单换流器解锁与多换流器解锁两种不同 方式下换流母线电压变化大小；针对分层直流，还应进一步考虑受端高、低端 换流器解锁对换流母线电压变化带来的影响。根据计算结果及控制难度，考虑 按照解锁换流器个数不同给出控制要求，或对计算结果进行合并简化。

步骤S104，根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min、直流停运造 成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过程中换流母线的最 大压升△U_DC1及最大压降△U_DC2，确定不同控制原则的直流解锁前换流母线电压 的控制范围。

直流解锁前未发生交、直流故障，也就是不考虑解锁后发生交、直流故障。 换流母线电压控制范围(U_min1～U_max1)为：U_min-max(△U_AC2，△U_DC2)～U_max－max(△U_AC1， △U_DC1)。

确定正常运行方式，直流功率、近区线路潮流和机组运行状态等。校核交、 直流故障后换流母线的稳态压升△U_1max与压降△U_1min。考虑直流解锁后发生交、 直流故障，，则换流母线电压控制范围为：(U_min2～U_max2)为：U_min-(△U_1min+△U_DC2)～ U_max-(△U_1max+△U_DC1)。

考虑解锁后发生交、直流故障的换流母线电压控制要求，适用于特高压直 流投产初期、接入方式特别薄弱、电压控制困难的情况。保证直流解锁后，即 便立刻发生各类交、直流故障，造成的稳态压升或压降也不会超出设备电压上、 下限(即考虑双重故障)。但某些直流考虑解锁后发生交、直流故障的换流母 线电压控制要求无电压运行范围时，需采用给出解锁前换流母线电压控制范围。

与本申请提供的一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，相对 应的，本申请同时提供一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定装置200， 包括：

稳态电压的上限和下限获取单元210，用于获取换流站母线稳态电压的上 限U_max和下限U_min；

交流故障最大压升和压降的确定单元220，用于校核直流停运方式下，交 流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2；

不同解锁过程最大压升和压降的确定单元230，用于校核不同直流解锁过 程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2；

控制范围确定单元240，用于根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限 U_min、直流停运造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过 程中换流母线的最大压升△U_DC1及最大压降△U_DC2，确定不同控制原则的直流解 锁前换流母线电压的控制范围。

优选的，所述控制范围确定单元，包括：

换流母线电压控制范围子单元，用于当直流解锁后未发生交、直流故障， 则换流母线电压控制范围(U_min1～U_max1)为：U_min-max(△U_AC2，△U_DC2)～U_max－max (△U_AC1，△U_DC1)；

换流母线电压控制范围子单元，用于校核交、直流故障后换流母线的稳态 压升△U_1max与压降△U_1min；当直流解锁后发生交、直流故障则换流母线电压下 降，则电压控制范围为：(U_min2～U_max2)为：U_min-(△U_1min+△U_DC2)～U_max-(△U_1max+△U_DC1)。

下面以实际案例对本申请提供的方法进一步详细说明。

以某特高压分层直流受端为例，实际计算中需分别计算不同数量换流器解 锁情况。此处以双极4换流器解锁为例，最终控制要求可以根据计算结果考虑 简化合并，也可以分别给出，计算流程可参看图3。

第1步：根据特高压部在投产前给出并经设备部认可的电压控制范围相关 文件，确定直流换流站母线最高、最低运行电压U_max及U_min。

高端500kV换流站母线最高运行电压U_Hmax＝525kV，最低运行电压U_Hmin＝490kV； 低端1000kV母线最高运行电压U_Lmax＝1100kV，最低运行电压U_Lmin＝1000kV；并计 算直流停运运行方式。

第2步：计算直流停运方式下，交流故障造成的换流站母线电压最大变化 量。

计算直流停运方式下，各类交流故障下，高端500kV换流站母线最大压升 U_HAC1＝2kV，最大压降U_HAC2＝7kV；低端1000kV母线最大压升U_LAC1＝18kV， 最大压降U_LAC2＝10kV。第3步：确定双极4换流器同时解锁方式下，解锁过程 造成的换流站母线电压变化。

根据成套设计书，确定解锁逻辑及整个过程，直流解锁过程按照如下顺序 操作：①高低端各投入1组滤波器；②双极4换流器解锁；③高低端再各投入 一组滤波器。计算①～③全部操作完成后的换流站母线电压变化△U’。

由附表1可知，直流解锁过程中，高端500kV换流站母线压升U_HDC1＝5kV； 低端1000kV母线压升U_LDC1＝10kV。

第4步：不考虑解锁后发生交、直流故障，确定解锁前换流母线电压控制 范围。

解锁前500kV母线电压控制下限及上限分别为：

U_Hmin-min(ΔU_HAC2，ΔU_HDC2)＝490-(-7)＝497kV

U_hmax-max(ΔU_HAC1，ΔU_HDC1)＝525-5＝520kV

解锁前1000kV母线电压下限及上限分别为：

U_Lmin-min(ΔU_LAC2，ΔU_LDC2)＝1000-(-10)＝1010kV

U_Lmax-max(ΔU_LAC1，ΔU_LDC1)＝1100-18＝1082kV6第5步：考虑解锁后发生交、直 流故障，确定解锁前换流母线电压控制范围

考虑各种相对保守的运行方式，校核交直流故障后换流母线的稳态压升与 压降。确定直流正常运行期间换流母线500kV稳态压升△U_1Hmax＝4kV，压降△ U_1Hmin＝15kV；确定直流正常运行期间换流母线1000kV稳态压升△U_1Lmax＝11kV， 压降△U_1Lmin＝24kV；

则应在直流解锁控制范围的基础上，再考虑发生交直流故障的稳态电压变 化。

考虑解锁后发生交、直流故障。换流母线电压控制范围

解锁前500kV母线电压控制下限及上限分别为：

U_Hmin-(△U_1Hmin+△U_HDC2)＝490-(-15+0)＝505kV

U_Hmax-(△U_1Hmax+△U_HDC1)＝525-(4+5)＝516kV

解锁前1000kV母线电压控制下限及上限分别为：

U_Lmin-(△U_1Lmin+△U_LDC2)＝1000-(-24+0)＝1024kV

U_Lmax-(△U_1Lmax+△U_LDC1)＝1100-(11+10)＝1079kV

第6步：在计算结论基础上，适当保留裕度。

附表1直流解锁过程母线电压变化

本申请提供一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，根据直流 正常运行其间换流母线电压的控制范围、解锁过程的压升和压降，确定直流解 锁前母线电压控制范围，解决现有技术计算直流解锁前换流母线电压的控制范 围计算量大且效率低的问题。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限 制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人 员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱 离本发明精神和范围的任何修改或者等同替代，其均应涵盖在本发明的权利要 求范围当中。

Claims (6)

1.一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定方法，其特征在于，包括：

获取换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min；

校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2；

校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2；

根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min、直流停运造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过程中换流母线的最大压升△U_DC1及最大压降△U_DC2，确定直流解锁前换流母线电压的控制范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2，包括：

在直流停运方式下，分别校核直流近区一、二级交流断面N-1/N-2故障后各换流站母线电压变化，确定故障后换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2，包括：

根据不同直流解锁过程中换流母线的电压变化，校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定直流解锁前换流母线电压的控制范围，包括：

直流解锁后未发生交、直流故障，则换流母线电压控制范围(U_min1～U_max1)为：U_min-max(△U_AC2，△U_DC2)～U_max－max(△U_AC1，△U_DC1)；

校核交、直流故障后换流母线的稳态压升△U_1max与压降△U_1min；直流解锁后发生交、直流故障，则换流母线电压控制范围为：(U_min2～U_max2)为：U_min-(△U_1min+△U_DC2)～U_max-(△U_1max+△U_DC1)。

5.一种直流解锁前换流母线电压的控制范围确定装置，其特征在于，包括：

稳态电压的上限和下限获取单元，用于获取换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min；

交流故障最大压升和压降的确定单元，用于校核直流停运方式下，交流故障造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2；

不同解锁过程最大压升和压降的确定单元，用于校核不同直流解锁过程中换流母线的压升△U_DC1及压降△U_DC2；

控制范围确定单元，用于根据换流站母线稳态电压的上限U_max和下限U_min、直流停运造成的换流母线最大压升△U_AC1及最大压降△U_AC2及直流解锁过程中换流母线的最大压升△U_DC1及最大压降△U_DC2，确定直流解锁前换流母线电压的控制范围。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述控制范围确定单元，包括：

换流母线电压控制范围子单元，用于当直流解锁后未发生交、直流故障，则换流母线电压控制范围(U_min1～U_max1)为：U_min-max(△U_AC2，△U_DC2)～U_max－max(△U_AC1，△U_DC1)；

换流母线电压控制范围子单元，用于校核交、直流故障后换流母线的稳态压升△U_1max与压降△U_1min；当直流解锁后发生交、直流故障则换流母线电压下降，则电压控制范围为：(U_min2～U_max2)为：U_min-(△U_1min+△U_DC2)～U_max-(△U_1max+△U_DC1)。

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