CN112366705B - 一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法及系统，包括：计算交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率；计算柔直换流站的最大可支援功率；当最大可支援功率小于故障输电线路的功率时，确定目标中间交流站，目标中间交流站满足：最大可支援功率刚好大于目标中间交流站至终端交流站的负荷；将目标中间交流站与故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，由柔直给目标中间交流站至终端交流站的负荷供电。本发明在发生交流线路故障后，在柔直难以转带所有失电的负荷时，通过备自投转带一部分负荷至其他供电区，剩余负荷全部由柔性直流输电系统转带，可实现快速的转换控制模式以及减少负荷的停电时间。

Description

一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统输电技术领域，具体涉及一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法及系统。
背景技术
随着电网的负荷不断增长，特别是大城市，为了限制短路电流和更灵活的控制潮流，大多采取分片分区的运行方式，但受局部经济发展不平衡和负荷分布的影响，分片分区运行时往往存在着设备负载不均的问题，故障后存在过载的风向。而分区电网采用交流互联，则又会引起潮流控制困难和短路电流越限的问题。为此，如何提高分片分区的城市电网的供电可靠性同时提高运行的经济性成为亟需解决的关键问题之一。
多端柔性直流输电技术的发展为解决这一问题提供了新的技术手段，采用多端柔性直流输电技术实现城市电网分区互联，可以整体提高城市电网的供电能力，提高供电可靠性。但多端柔性直流输电系统应用到交流电网后，存在着与交流电网的配合问题，如时序配合不好，则可能加大了负荷损失，增加了负荷停电时间。对电网运行的经济性、可靠性极为不利。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法及系统，以解决现有的交流电网系统中，柔直与备自投装置时序配合不好而加大了负荷损失和增加了负荷停电时间的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法，应用于交流输电系统，所述交流输电系统包括等值交流站、与所述等值交流站依次串联的若干个中间交流站和终端交流站，以及与所述终端交流站母线连接的柔直换流站，所述协调方法包括：
步骤S1，计算所述交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率，其中所述故障输电线路一端连接所述等值交流站或连接靠近所述等值交流站一侧的第一中间交流站，另一端连接靠近所述终端交流站一侧的第二中间交流站；
步骤S2，计算所述柔直换流站的最大可支援功率；
步骤S3，当所述最大可支援功率小于所述故障输电线路的功率时，获取所述第二中间交流站至所述终端交流站每个交流站在线路故障前的负荷，并确定目标中间交流站，所述目标中间交流站满足：所述最大可支援功率刚好大于所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷；
步骤S4，断开所述目标中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，将所述目标中间交流站与所述故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷供电。
进一步地，所述的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，还包括：
步骤S5，当所述最大可支援功率大于所述故障输电线路的功率时，断开所述第二中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述第二中间交流站至所述终端交流站供电。
进一步地，所述步骤S2包括：
获取线路故障前所述柔直换流站给所述交流输电系统之外的另一侧的柔直换流站注入的有功；
获取所述柔直换流站的额定功率；
所述最大可支援功率等于所述额定功率减去所述有功。
进一步地，所述交流输电系统发生线路故障的判断方法为：
检测并确认故障输电线路两侧的交流站开关跳开。
一种柔直换流站与备自投装置时序协调系统，应用于交流输电系统，所述交流输电系统包括等值交流站、与所述等值交流站依次串联的若干个中间交流站和终端交流站，以及与所述终端交流站母线连接的柔直换流站，所述协调系统包括：
第一计算单元，用于计算所述交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率，其中所述故障输电线路一端连接所述等值交流站或连接靠近所述等值交流站一侧的第一中间交流站，另一端连接靠近所述终端交流站一侧的第二中间交流站；
第二计算单元，用于计算所述柔直换流站的最大可支援功率；
目标中间交流站确定单元，用于当所述最大可支援功率小于所述故障输电线路的功率时，获取所述第二中间交流站至所述终端交流站每个交流站在线路故障前的负荷，并确定目标中间交流站，所述目标中间交流站满足：所述最大可支援功率刚好大于所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷；
时序控制单元，用于断开所述目标中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，将所述目标中间交流站与所述故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷供电。
进一步地，所述时序控制单元，还用于当所述最大可支援功率大于所述故障输电线路的功率时，断开所述第二中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述第二中间交流站至所述终端交流站供电。
进一步地，所述第二计算单元具体用于：获取线路故障前所述柔直换流站给所述交流输电系统之外的另一侧的柔直换流站注入的有功，以及获取所述柔直换流站的额定功率，并计算所述最大可支援功率，所述最大可支援功率等于所述额定功率减去所述有功。
进一步地，所述的柔直换流站与备自投装置时序协调系统，还包括：线路故障判断单元，用于当检测并确认故障输电线路两侧的交流站开关跳开，判断所述交流输电系统发生线路故障。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，在发生交流线路故障并且交流线路跳开后，在柔直难以转带所有失电的负荷时，通过备自投转带一部分负荷至其他供电区，剩余负荷全部由柔性直流输电系统转带，可实现快速的转换控制模式以及减少负荷的停电时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法的流程示意图。
图2为本发明一种具体实施例中交流电网系统的示意图。
图3为图2的交流电网系统的时序协调逻辑图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。
请参照图1所示，本发明实施例一提供一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法，应用于交流输电系统，交流输电系统包括等值交流站、与等值交流站依次串联的若干个中间交流站和终端交流站，以及与终端交流站母线连接的柔直换流站。以图2为例，该交流输电系统A包括等值交流站A1，终端交流站A4，柔直换流站1连接终端交流站A4的母线，终端交流站A4经过交流线路依次连接中间交流站A3、中间交流站A2，最后连接等值交流站A1，构成链式输电结构。同时柔直换流站1另一端还依次连接有柔直换流站2和等值交流站B1，交流站B2。
本发明的柔直换流站与备自投装置时序协调方法包括步骤S1-S4：
步骤S1，计算所述交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率，其中所述故障输电线路一端连接所述等值交流站或连接靠近所述等值交流站一侧的第一中间交流站，另一端连接靠近所述终端交流站一侧的第二中间交流站。
具体地，交流输电系统发生线路故障时，故障输电线路可以是位于等值交流站与中间交流站之间，也可以是位于相邻的两个中间交流站之间，本发明不做限制。其中，交流输电系统发生线路故障的标志为：故障输电线路两侧的交流站开关跳开。为了方便描述，将故障输电线路靠近等值交流站一侧的中间交流站定义为第一中间交流站，靠近终端交流站一侧的中间交流站定义为第二中间交流站。在发生线路故障前，可以实时收集故障输电线路的功率，故障发生时，故障输电线路的功率可以是故障前收集的该段输电线路的一组功率数据平均值乘以一个大于1的系数，或是该组功率数据的最大值。
步骤S2，计算所述柔直换流站的最大可支援功率。
具体地，由于柔直换流站在线路故障前通常会在另一侧给其他柔直换流站注入了有功，例如图2中的柔直交流站2，因此，先获取线路故障前柔直换流站注入的这部分有功，然后采用柔直换流站的额定功率减去上述有功，得到柔直换流站的最大可支援功率。
步骤S3，当所述最大可支援功率小于所述故障输电线路的功率时，获取所述第二中间交流站至所述终端交流站每个交流站在线路故障前的负荷，并确定目标中间交流站，所述目标中间交流站满足：所述最大可支援功率刚好大于所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷。
具体地，假定有N个中间交流站，N≥3，第一中间交流站与第二中间交流站发生线路故障，当最大可支援功率小于故障输电线路的功率时，说明柔直换流站不足以负担第二中间交流站至终端交流站的负荷，此时要计算最大可支援功率能够满足多少个交流站的负荷。假设从第二中间交流站至终端交流站之间的中间交流站依次为第三中间交流站、...、第N中间交流站，可以按照以下顺序依次计算：
(1)第一计算负荷：终端交流站至第N中间交流站的负荷；
(2)第二计算负荷：终端交流站至第N-1中间交流站的负荷；
......；
(N-1)第(N-1)计算负荷：终端交流站至第2中间交流站的负荷；
前述计算过程中，只要出现最大可支援功率大于第i(1≤i≤N-2)计算负荷，而小于第(i+1)计算负荷，则停止计算，意味着最大可支援功率刚好能满足终端交流站至第(N-i+1)中间交流站的负荷要求，即第(N-i+1)中间交流站为目标中间交流。
以图2为例，假如最大可支援功率小于故障输电线路A1-A2的功率，并且经计算，最大可支援功率大于终端交流站A4至中间交流站A3的负荷，而小于终端交流站A4至中间交流站A2的负荷，则中间交流站A3确定为目标中间交流站。
步骤S4，断开所述目标中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，将所述目标中间交流站与所述故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷供电。
具体地，在确定目标中间交流站后，断开目标中间交流站与等值交流站一侧的连接，将故障线路隔离开，然后将目标中间交流站与故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，柔直换流站给目标中间交流站至终端交流站的负荷供电。以图2为例，将中间交流站A2备自投至其他供区，柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给中间交流站A3和终端交流站A4的负荷供电。
本发明的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，在发生交流线路故障并且交流线路跳开后，在柔直难以转带所有失电的负荷时，通过备自投转带一部分负荷至其他供电区，剩余负荷全部由柔性直流输电系统转带，可实现快速的转换控制模式以及减少负荷的停电时间。
进一步地，本发明实施例还可以包括步骤S5，当所述最大可支援功率大于所述故障输电线路的功率时，断开所述第二中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述第二中间交流站至所述终端交流站供电。
具体地，当最大可支援功率大于故障输电线路的功率时，说明柔直换流站可以负担第二中间交流站至终端交流站的负荷，此时不需要进行前述步骤S3和步骤S4的计算步骤，直接断开第二中间交流站与等值交流站一侧的连接，并将柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给第二中间交流站至终端交流站供电，以图2为例，断开中间交流站A2与等值交流站A1之间的连接，由柔直换流站给交流站A2、A3、A4供电。
相应于本发明实施例一提供的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，本发明实施例二还提供一种柔直换流站与备自投装置时序协调系统，应用于交流输电系统，所述交流输电系统包括等值交流站、与所述等值交流站依次串联的若干个中间交流站和终端交流站，以及与所述终端交流站母线连接的柔直换流站，所述协调系统包括：
第一计算单元，用于计算所述交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率，其中所述故障输电线路一端连接所述等值交流站或连接靠近所述等值交流站一侧的第一中间交流站，另一端连接靠近所述终端交流站一侧的第二中间交流站；
第二计算单元，用于计算所述柔直换流站的最大可支援功率；
目标中间交流站确定单元，用于当所述最大可支援功率小于所述故障输电线路的功率时，获取所述第二中间交流站至所述终端交流站每个交流站在线路故障前的负荷，并确定目标中间交流站，所述目标中间交流站满足：所述最大可支援功率刚好大于所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷；
时序控制单元，用于断开所述目标中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，将所述目标中间交流站与所述故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷供电。
进一步地，所述时序控制单元，还用于当所述最大可支援功率大于所述故障输电线路的功率时，断开所述第二中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述第二中间交流站至所述终端交流站供电。
进一步地，所述第二计算单元具体用于：获取线路故障前所述柔直换流站给所述交流输电系统之外的另一侧的柔直换流站注入的有功，以及获取所述柔直换流站的额定功率，并计算所述最大可支援功率，所述最大可支援功率等于所述额定功率减去所述有功。
进一步地，协调系统还包括：线路故障判断单元，用于当检测并确认故障输电线路两侧的交流站开关跳开，判断所述交流输电系统发生线路故障。
有关本实施例柔直换流站与备自投装置时序协调系统的工作原理和过程，参见前述本发明实施例一的说明，此处不再赘述。
下面结合图2以具体实施例对本发明做进一步的说明。
监控并检测等值交流站A1与中间交流站A2的线路是否发生故障，故障跳开线路两侧开关CB11、CB12实现故障的快速隔离。假定柔直换流站设计的额定容量为60MW，故障前柔直换流站1向另一侧柔直换流站2注入10MW的有功，则柔直换流站最大可支援功率为50MW，比较与故障前线路A1～A2的功率大小，若故障前线路A1～A2的功率为40MW，即柔直可向交流系统支援的功率大于线路的功率，则柔直直接切换孤岛运行模式，此时交流站A2、A3、A4的负荷均有柔直换流站转供。
若故障前线路A1～A2的功率为70MW，即线路A1～A2的功率大于柔直可最大支援的功率，则立即跳开CB13断路器，此时交流站A2为失电状态，若交流站A2的总负荷为25MW，备自投将交流站A2的负荷转供至其他供区，在检测到CB13断路器跳开后，计算交流站A3、A4的总负荷为45MW，小于柔直可最大支援的功率50MW，柔直快速切换控制模式至孤岛控制模式，此时交流站A3、A4的负荷由柔直换流站转供，由于部分负荷转走，此时柔直换流站的可支援的功率可以满足交流站A3、A4负荷需求。本实施例的时序协调逻辑见图3。
通过上述说明可知，与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，在发生交流线路故障并且交流线路跳开后，在柔直难以转带所有失电的负荷时，通过备自投转带一部分负荷至其他供电区，剩余负荷全部由柔性直流输电系统转带，可实现快速的转换控制模式以及减少负荷的停电时间。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种柔直换流站与备自投装置时序协调方法，应用于交流输电系统，所述交流输电系统包括等值交流站、与所述等值交流站依次串联的若干个中间交流站和终端交流站，以及与所述终端交流站的母线连接的柔直换流站，其特征在于，所述协调方法包括：
步骤S1，计算所述交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率，其中所述故障输电线路一端连接所述等值交流站或连接靠近所述等值交流站一侧的第一中间交流站，另一端连接靠近所述终端交流站一侧的第二中间交流站；在发生线路故障前，实时收集故障输电线路的功率，故障发生时，故障输电线路的功率是故障前收集的该段输电线路的一组功率数据平均值乘以一个大于1的系数，或是该组功率数据的最大值；
步骤S2，计算所述柔直换流站的最大可支援功率；
步骤S3，当所述最大可支援功率小于所述故障输电线路的功率时，获取所述第二中间交流站至所述终端交流站每个交流站在线路故障前的负荷，并确定目标中间交流站，所述目标中间交流站满足：所述最大可支援功率刚好大于所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷；
步骤S4，断开所述目标中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，将所述目标中间交流站与所述故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷供电。
2.根据权利要求1所述的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，其特征在于，还包括：
步骤S5，当所述最大可支援功率大于所述故障输电线路的功率时，断开所述第二中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述第二中间交流站至所述终端交流站供电。
3.根据权利要求1所述的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
获取线路故障前所述柔直换流站给所述交流输电系统之外的另一侧的柔直换流站注入的有功；
获取所述柔直换流站的额定功率；
所述最大可支援功率等于所述额定功率减去所述有功。
4.根据权利要求1所述的柔直换流站与备自投装置时序协调方法，其特征在于，所述交流输电系统发生线路故障的判断方法为：
检测并确认故障输电线路两侧的交流站开关跳开。
5.一种柔直换流站与备自投装置时序协调系统，应用于交流输电系统，所述交流输电系统包括等值交流站、与所述等值交流站依次串联的若干个中间交流站和终端交流站，以及与所述终端交流站母线连接的柔直换流站，其特征在于，所述协调系统包括：
第一计算单元，用于计算所述交流输电系统发生线路故障前故障输电线路的功率，其中所述故障输电线路一端连接所述等值交流站或连接靠近所述等值交流站一侧的第一中间交流站，另一端连接靠近所述终端交流站一侧的第二中间交流站；
第二计算单元，用于计算所述柔直换流站的最大可支援功率；
目标中间交流站确定单元，用于当所述最大可支援功率小于所述故障输电线路的功率时，获取所述第二中间交流站至所述终端交流站每个交流站在线路故障前的负荷，并确定目标中间交流站，所述目标中间交流站满足：所述最大可支援功率刚好大于所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷；
时序控制单元，用于断开所述目标中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，将所述目标中间交流站与所述故障输电线路之间的中间交流站备自投至其他供区，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述目标中间交流站至所述终端交流站的负荷供电。
6.根据权利要求5所述的柔直换流站与备自投装置时序协调系统，其特征在于，所述时序控制单元，还用于当所述最大可支援功率大于所述故障输电线路的功率时，断开所述第二中间交流站与所述等值交流站一侧的连接，并将所述柔直换流站切换控制模式至孤岛运行模式，给所述第二中间交流站至所述终端交流站供电。
7.根据权利要求5所述的柔直换流站与备自投装置时序协调系统，其特征在于，所述第二计算单元具体用于：获取线路故障前所述柔直换流站给所述交流输电系统之外的另一侧的柔直换流站注入的有功，以及获取所述柔直换流站的额定功率，并计算所述最大可支援功率，所述最大可支援功率等于所述额定功率减去所述有功。
8.根据权利要求5所述的柔直换流站与备自投装置时序协调系统，其特征在于，还包括：线路故障判断单元，用于当检测并确认故障输电线路两侧的交流站开关跳开，判断所述交流输电系统发生线路故障。
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