CN112072676B - 面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法 - Google Patents

面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法及系统，所述方法为：获取交直流电网系统的运行状态数据，通过识别直流输电并联的交流网络发生失步振荡而非接地故障，自动屏蔽固定提高触发角的功能，防止因固定触发角而造成的直流功率波动加剧；同时启动切换检测到换相失败后的展宽时间，降低直流输电系统检测为连续换相失败的概率，从而延长因换相失败保护逻辑满足而导致的切换系统、闭锁等时间，给交流电网隔离振荡源预留充足时间，防止因直流闭锁给交流电网带来二次冲击。

Description

面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法
技术领域
本公开涉及电力系统技术领域，特别涉及一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
随着直流输电的大力发展，交流输电和直流输电紧密型日趋呈现强耦合状态，同时随着直流背靠背工程的建设，电网中逐步呈现一种交直流并联运行工况。交直流并联系统中，交流系统的振荡容易引发直流输电系统的换相失败，严重情况下可能导致直流闭锁，给交流电网带来二次冲击。
本公开发明人发现，鉴于实际大型互联电网失步振荡过程运行状态变化复杂，多通道受电断面失步过程中振荡中心存在迁移，难以应用数学解析方法；直流输电系统的非线性控制特性，数学解析方法将更加困难；在交流系统发生振荡时，缺少直流系统的控制策略支撑从而造成直流控保响应不及时，容易造成大电网失稳或崩溃。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，在并联交流系统振荡期间，屏蔽固定提高触发角功能，并缩短直流输电系统换相失败保护逻辑中判据展宽，降低系统检测为“连续换相失败”的概率，延长因换相失败保护逻辑满足而导致的切换系统、闭锁等时间，给交流电网隔离振荡源预留充足时间，极大的提高了系统的稳定性。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开第一方面提供了一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法。
一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，包括以下步骤：
获取交直流电网系统的运行状态数据；
根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
当交流振荡为振荡周期小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值。
本公开第二方面提供了一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化系统。
一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取交直流电网系统的运行状态数据；
振荡识别模块，被配置为：根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
保护控制模块，被配置为：当交流振荡为振荡周期小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值。
本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法中的步骤。
本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，在并联交流系统振荡期间，屏蔽固定提高触发角功能，并缩短直流输电系统换相失败保护逻辑中判据展宽，降低系统检测为“连续换相失败”的概率，延长因换相失败保护逻辑满足而导致的切换系统、闭锁等时间，给交流电网隔离振荡源预留充足时间，极大的提高了系统的稳定性。
2、本公开所述的方法、系统、介质及电子设备，当识别到交直流并联系统中的交流电网发生失步振荡且振荡周期小于10Hz时，通过直流控制保护系统屏蔽固定提高触发角功能，同时自动切换检测到换相失败后的展宽时间，给交流电网隔离振荡源预留充足时间，有效的避免了因直流闭锁给交流电网带来二次冲击。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1提供的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法的流程示意图。
图2为本公开实施例1提供的交直流系统的结构示意图。
图3为本公开实施例1提供的交流直流并联系统振荡控保逻辑优化前的系统响应图。
图4为本公开实施例1提供的交流直流并联系统振荡控保逻辑优化后的系统响应图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开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公开的示例性实施方式。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。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1所示，本公开实施例1提供了一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，包括以下步骤：
获取交流系统的运行状态数据；
识别交直流并联系统中的交流电网发生失步振荡，且振荡周期小于10Hz；具体的，本实施例中，通过傅里叶分析有效识别振荡周期；
通过直流控制保护系统屏蔽固定提高触发角功能，同时自动切换检测到换相失败后的展宽时间，防止因固定提高触发角而造成的直流功率波动加剧，降低直流输电系统检测为“连续换相失败”的概率，延长因换相失败保护逻辑满足而导致的切换系统、闭锁等时间，给交流电网隔离振荡源预留充足时间，防止因直流闭锁给交流电网带来二次冲击。
下面通过仿真方式进行具体介绍：
本实施例仿真研究通过实时仿真系统RTDS进行仿真，建立真实的交流电网及多馈入直流输电系统。
系统参数如表1所示。
表1：系统参数。
整流侧等值电源 8.5ohm∠83°
逆变侧等值电源 8.3ohm∠84°
整流站母线至等值母线 0.1ohm∠81°
逆变站母线至等值母线 4.0ohm∠87.4°
双回线路单回线路正序阻抗 16.9ohm∠77.7°
双回线路单回线路正序容抗 765.7ohm
双回线路线路高抗 2026ohm
RTDS是软硬件结合的仿真系统，电气量通过采集板卡进行采集。交流电网采用虚拟电网结构，如图2所示：交流线路将主要的交流通道等值为2回交流线路，阻抗、电纳也同步等值。
两侧交流系统采用等值电源；交流通道为S1—S2—S3—S4—S5—S6，每段线路长度相同。由于将多回交流线路等值为两条线路，故充电功率非常大，在每回线路两端配置高抗，以保持电压和无功的平衡。直流系统采用实际直流工程的参数，额定输送直流功率为6400MW。整流站母线通过一交流短引线连接到S1站交流母线，逆变站交流母线通过一阻抗为0.2+j*4.4欧姆的交流线路接入到S4站交流母线。
采用等值电源的两侧交流系统中的一侧为额定频率，另一侧为受控频率。通过更改等值电源阻抗大小调整振荡中心所处的位置。采用专用的逻辑单元模拟机组失步振荡过程中的频率变化过程，该频率输出去控制受控频率侧的等值电源频率。该逻辑可模拟机组起振过程、振荡加速过程，并可通过调节参数控制稳态振荡周期、起振快慢等。
图3中示初始振荡期间直流功率的波动特性，因交流系统失步振荡和交流接地故障不同，不存在电压的突变与恢复，因此在检测到换相失败固定提高触发角的策略将会进一步加剧直流系统波动，造成直流功率波动范围在0pu-1.05pu。
同时“检测到换相失败”信号第1次和第2次间隔496ms(换相失败保护判据中该信号展宽500ms)，即间断小于展宽时间500ms被认为是连续的换相失败同时以第一次换相失败发生时间开始计时。当计时满足双桥换相失败切换段延时1.8s后，发出‘换相失败请求切换’，若后续发生多次换相失败且间隔均小于500ms，则在延时2.6s将会闭锁直流。
通过本实施例1所提出的优化控制策略，在检测到交流电网发生的为失步振荡时，自动屏蔽提高固定触发角的功能，同时将换相失败信号展宽判据缩短至450ms，其仿真结果如图4所示。
因屏蔽了固定提供触发角功能，降低了直流功率波动，从而使得“检测到换相失败”信号第1次和第2次间隔延长(间隔510ms)，同时将换相失败展宽时间预设为450ms，后续几次换相失败间隔均大于450ms，不满足连续换相失败计时逻辑，因此换相失败保护不会动作。
可以理解的，改进后两次换相失败间隔在450ms以内时，则从第一次换相失败开始计时，持续2.6s后闭锁；当两次换相失败在450ms以外时，则以第二次换相失败发生时刻开始计时，若后面几次换相失败都在450ms间隔内，2.6s后闭锁。
上述这种方式给交流电网隔离振荡源预留了充足时间，防止了因直流闭锁给交流电网带来二次冲击。
实施例2：
本公开实施例2提供了一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化系统，包括：
数据获取模块，被配置为：获取交直流电网系统的运行状态数据；
振荡识别模块，被配置为：根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
保护控制模块，被配置为：当交流振荡为振荡周期小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值。
所述系统的工作方法与实施例1提供的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法相同，这里不再赘述。
实施例3：
本公开实施例3提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例1所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法中的步骤，所述步骤为：
获取交直流电网系统的运行状态数据；
根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
当交流振荡为振荡周期小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值。
详细步骤与实施例1提供的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法相同，这里不再赘述。
实施例4：
本公开实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例1所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法中的步骤，所述步骤为：
获取交直流电网系统的运行状态数据；
根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
当交流振荡为振荡周期小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值。
详细步骤与实施例1提供的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法相同，这里不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取交直流并联系统的运行状态数据；
根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
当交流振荡为振荡频率小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值；屏蔽固定提高触发角功能后，使得检测到换相失败信号第一次和第二次间隔延长，后续换相失败间隔均大于缩短后的展宽时间，此时不满足连续换相失败保护逻辑。
2.如权利要求1所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，其特征在于，预设振荡频率为10Hz。
3.如权利要求1所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，其特征在于，两次检测到换相失败信号的时间间隔小于展宽时间时为连续的换相失败，同时以第一次换相失败发生时刻开始计时。
4.如权利要求1所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，其特征在于，检测到换相失败后的展宽时间内再次发生换相失败为换相失败保护计时的判据。
5.如权利要求1所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法，其特征在于，屏蔽固定提高触发角功能后，直流功率波动范围降低到预设阈值范围内。
6.一种面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，被配置为：获取交直流并联系统的运行状态数据；
振荡识别模块，被配置为：根据获取的运行状态数据识别交流振荡模态；
保护控制模块，被配置为：当交流振荡为振荡频率小于预设振荡频率的失步振荡时，屏蔽固定提高触发角功能，将检测到换相失败后的展宽时间缩短到预设数值；屏蔽固定提高触发角功能后，使得检测到换相失败信号第一次和第二次间隔延长，后续换相失败间隔均大于缩短后的展宽时间，此时不满足连续换相失败保护逻辑。
7.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5任一项所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法中的步骤。
8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5任一项所述的面向交流电网强振荡的交直流并联系统控制保护优化方法中的步骤。
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