CN112994070B - 直流功率恢复控制优化方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直流功率恢复控制优化方法及系统，该方法根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；为第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；将第一直流功率恢复量与电压比例权重因子相乘，将第二直流功率恢复量与频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；根据直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值。本发明的有益效果是：兼顾电网电网稳定性又兼顾电网频率稳定性，能够取得最优的直流功率恢复效果。

Description

直流功率恢复控制优化方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统运行和控制技术领域，尤其涉及一种直流功率恢复控制优化方法及系统。
背景技术
高压直流输电工程中，换流站所联交流电网发生故障扰动，在交流故障清除后，若直流功率恢复速度太快，则会加剧故障后换流站近区的无功消耗量，对换流站近区的电网稳定性不利，若近区电网无功支撑不足将可能造成近区电网电压失去稳定；当若直流功率恢复速度太慢，对于异步运行的电网，则会造成直流送端电网或直流受端电网有功缺额时间延长，可能会造成直流送端频率升高或直流受端电网频率降低，对电网的频率稳定性造成不利影响。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种直流功率恢复控制优化方法及系统，旨在直流功率恢复过程中兼顾频率稳定性和电压稳定性。
为解决上述技术问题，本发明一方面提出一种直流功率恢复控制优化方法，包括以下步骤：
根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；
为所述第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为所述第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；
将所述第一直流功率恢复量与所述电压比例权重因子相乘，将所述第二直流功率恢复量与所述频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；
根据所述直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值。
本发明另一方面提出一种直流功率恢复控制优化系统，包括：
恢复量计算装置，用于根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；
权重因子设置模块，用于为所述第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为所述第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；
直流功率恢复目标值计算装置，用于将所述第一直流功率恢复量与所述电压比例权重因子相乘，将所述第二直流功率恢复量与所述频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；
功率分配装置，用于根据所述直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值。
本发明的有益效果为：本方法在换流站近区发生交流故障后，通过检测换流站交流母线电压跌落程度并按照电压跌落幅值选择直流功率恢复目标值，同时根据电网频率变化情况选择直流功率恢复目标值，达到兼顾电网电网稳定性又兼顾电网频率稳定性的目的，能够取得最优的直流功率恢复效果。
附图说明
图1为本发明实施例一公开的直流功率恢复控制优化方法的流程示意图；
图2为基于交流电压的直流功率恢复策略示意图；
图3为基于交流频率的直流功率恢复策略示意图；
图4为本发明实施例二公开的直流功率恢复控制优化系统的结构示意图；
图5为基于交流电压的直流功率恢复策略实例示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
实施例一
根据图1所示,本实施例提出了一种直流功率恢复控制优化方法，包括以下步骤：
S1，根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；
第一直流功率恢复量Pu的计算方法具体为：
Figure GDA0003579737710000031
其中，Plow为直流功率恢复下限值，Ulow为交流电压下限值，Uhigh为交流电压上限值，Uac为当前交流电压幅值。
实际上，Pu根据图2所示的恢复策略计算得到，即直流控制系统根据交流母线电压大小自动查询曲线得到相应的直流功率目标值，图2所示恢复策略中，Plow、Ulow和Uhigh根据直流工程成套系统研究分析计算得到，典型的参数Plow可选取为0.2p.u.，Ulow可选取为0.65p.u.，Uhigh可选取为0.85p.u.。
第二直流功率恢复量Pf的计算方法具体为：
Figure GDA0003579737710000041
其中，Plow为直流功率恢复下限值，f_low为交流频率下限值，f_high为交流频率上限值，f为当前交流电网频率值。
实际上，Pf根据图3的策略计算得到，即直流控制系统根据交流母线频率大小自动查询曲线得到相应的直流功率目标值。图3所示恢复策略中，Plow、f_low和f_high根据直流工程成套系统研究分析计算得到，典型的参数Plow可选取为0.85p.u.，f_low可选取为49.5p.u.，f_high可选取为50.5p.u.。
S2，为第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；
在本实施例中，其中ku取值范围为[0,1]，kf取值范围为[0,1]，且需要满足ku+kf＝1；上述权重可以任意选择，只要相加为1即可。直流功率恢复速率V单位为MW/s，根据直流工程成套系统研究分析计算，典型取值为5000MW/s。
S3，将第一直流功率恢复量与电压比例权重因子相乘，将第二直流功率恢复量与频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；
直流功率恢复目标值P的计算方法具体为：
P＝ku×Pu+kf×Pf (3)
其中，Pu为第一直流功率恢复量，Pf为第二直流功率恢复量，ku为电压比例权重因子，kf为频率比例权重因子。
S4，根据直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值。
功率分配值的计算方法具体为：
Figure GDA0003579737710000051
其中，Pi为第i个直流极的功率分配值，P为直流功率恢复目标值，Ui为第i个直流极的直流电压值，
Figure GDA0003579737710000052
为参与功率分配的第i至第j个极的直流电压总和。
运行人员操作界面HMI上设置该直流功率恢复策略控制功能的投退按钮，运行人员可以通过投退按钮对该功能进行手动投退操作。HMI上投入该功能后，运行人员在直流控制系统界面HMI上设置电压比例权重因子ku、频率比例权重因子kf和直流功率恢复速率V。
本方法在换流站近区发生交流故障后，通过检测换流站交流母线电压跌落程度并按照电压跌落幅值选择直流功率恢复目标值，同时根据电网频率变化情况选择直流功率恢复目标值，达到兼顾电网电网稳定性又兼顾电网频率稳定性的目的，能够取得最优的直流功率恢复效果。
实施例二
根据图4所示,一种直流功率恢复控制优化系统，包括：
恢复量计算装置，用于根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；
权重因子设置模块，用于为第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；
直流功率恢复目标值计算装置，用于将第一直流功率恢复量与电压比例权重因子相乘，将第二直流功率恢复量与频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；
功率分配装置，用于根据直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值。
直流功率恢复目标值P的计算方法具体为：
P＝ku×Pu+kf×Pf
其中，Pu为第一直流功率恢复量，Pf为第二直流功率恢复量，ku为电压比例权重因子，kf为频率比例权重因子。
第一直流功率恢复量Pu的计算方法具体为：
Figure GDA0003579737710000061
其中，Plow为直流功率恢复下限值，Ulow为交流电压下限值，Uhigh为交流电压上限值，Uac为当前交流电压幅值。
第二直流功率恢复量Pf的计算方法具体为：
Figure GDA0003579737710000062
其中，Plow为直流功率恢复下限值，f_low为交流频率下限值，f_high为交流频率上限值，f为当前交流电网频率值。
功率分配值的计算方法具体为：
Figure GDA0003579737710000071
其中，Pi为第i个直流极的功率分配值，P为直流功率恢复目标值，Ui为第i个直流极的直流电压值，
Figure GDA0003579737710000072
为参与功率分配的第i至第j个极的直流电压总和。
本系统的应用举例如下：
对某双极直流工程(额定直流功率为5000MW)，投入该直流功率恢复策略控制功能的投退按钮，并设置kf＝0，ku＝1，直流功率恢复速率V设置为5000MW/s，基于交流电压的直流功率恢复策略图5所示，则换流站近区交流故障导致换流母线电压低于0.6pu时，以5000MW/s的速度快速降功率至1000MW，交流电压高于0.6pu后以5000MW/s的速度按照图5的曲线恢复直流功率。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种直流功率恢复控制优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；
为所述第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为所述第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；
将所述第一直流功率恢复量与所述电压比例权重因子相乘，将所述第二直流功率恢复量与所述频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；
根据所述直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值；
所述第一直流功率恢复量Pu的计算方法具体为：
Figure FDA0003579737700000011
其中，Plow为直流功率恢复下限值，Ulow为交流电压下限值，Uhigh为交流电压上限值，Uac为当前交流电压幅值；
所述第二直流功率恢复量Pf的计算方法具体为：
Figure FDA0003579737700000012
其中，Plow为直流功率恢复下限值，f_low为交流频率下限值，f_high为交流频率上限值，f为当前交流电网频率值。
2.如权利要求1所述的直流功率恢复控制优化方法，其特征在于，所述直流功率恢复目标值P的计算方法具体为：
P＝ku×Pu+kf×Pf
其中，Pu为第一直流功率恢复量，Pf为第二直流功率恢复量，ku为电压比例权重因子，kf为频率比例权重因子。
3.如权利要求1所述的直流功率恢复控制优化方法，其特征在于，所述功率分配值的计算方法具体为：
Figure FDA0003579737700000021
其中，Pi为第i个直流极的功率分配值，P为直流功率恢复目标值，Ui为第i个直流极的直流电压值，
Figure FDA0003579737700000022
为参与功率分配的第i至第j个极的直流电压总和。
4.一种直流功率恢复控制优化系统，其特征在于，包括：
恢复量计算装置，用于根据当前交流电压幅值获取第一直流功率恢复量，根据当前交流电网频率值获取第二直流功率恢复量；
权重因子设置模块，用于为所述第一直流功率恢复量设置电压比例权重因子，为所述第二直流功率恢复量设置频率比例权重因子；
直流功率恢复目标值计算装置，用于将所述第一直流功率恢复量与所述电压比例权重因子相乘，将所述第二直流功率恢复量与所述频率比例权重因子相乘，两乘积求和后得到直流功率恢复目标值；
功率分配装置，用于根据所述直流功率恢复目标值调节直流系统中各个参与功率分配的直流极的功率分配值；
所述第一直流功率恢复量Pu的计算方法具体为：
Figure FDA0003579737700000031
其中，Plow为直流功率恢复下限值，Ulow为交流电压下限值，Uhigh为交流电压上限值，Uac为当前交流电压幅值；
所述第二直流功率恢复量Pf的计算方法具体为：
Figure FDA0003579737700000032
其中，Plow为直流功率恢复下限值，f_low为交流频率下限值，f_high为交流频率上限值，f为当前交流电网频率值。
5.如权利要求4所述的直流功率恢复控制优化系统，其特征在于，所述直流功率恢复目标值P的计算方法具体为：
P＝ku×Pu+kf×Pf
其中，Pu为第一直流功率恢复量，Pf为第二直流功率恢复量，ku为电压比例权重因子，kf为频率比例权重因子。
6.如权利要求4所述的直流功率恢复控制优化系统，其特征在于，所述功率分配值的计算方法具体为：
Figure FDA0003579737700000041
其中，Pi为第i个直流极的功率分配值，P为直流功率恢复目标值，Ui为第i个直流极的直流电压值，
Figure FDA0003579737700000042
为参与功率分配的第i至第j个极的直流电压总和。
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