发明内容
本发明提供了一种抑制电网过电压的协调控制方法及系统,解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:
一种抑制电网过电压的协调控制方法,包括:
根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算调相机稳态置换量;
根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略;其中,无功源控制策略为:根据直流换相失败后的电网电压轨迹触发SVC协调控制;在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,根据电网电压控制调相机;
根据无功源控制策略进行电网无功源控制,抑制电网过电压。
根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算调相机稳态置换量,包括:
根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算直流故障集中各故障下的调相机最大稳态置换量,将调相机最大稳态置换量中的最小值作为调相机稳态置换量。
调相机最大稳态置换量计算模型满足以下约束:
其中,Qflt为直流无功补偿系统中换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组的总无功,Qcon为稳态置换调相机发出的无功,Qac为电网交流系统提供的无功,Qdc为直流输送功率时消耗的无功,n为换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组总个数,Nflt,min为直流输送功率所在运行区间对应的最小换流站交流滤波器组数,Vi,min为电网第i个节点电压Vi的下限,Vi,max为电网第i个节点电压Vi的上限,Qj,min为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj下限,Qj,max为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj上限。
无功源控制策略包括:
在直流故障后,若检测到电网电压小于阈值Vfail且未检测到直流闭锁信号,则直流换相失败,在直流换相失败期间向SVC发送关闭信号,当测到电网电压不小于阈值Vfail、且持续时间不小于阈值Tcom,向SVC发送恢复信号;
在直流故障后暂态过程中,若检测到电网过电压,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定电压控制模式;若检测到电网不过电压,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式;
在直流故障切除后的稳态恢复期间,经过调相机调整电网电压下降,若U≤Uset2且t≥tset2,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式,调相机的无功为U=Uset2且t=tset2时的无功;若调相机无功出力等于无功出力下限、且U>Uset2,则分轮次切除近区电容器组或投入电抗器,直至电网电压控制到正常范围内;其中,U为电网电压,t为U的持续时间,Uset2为电网正常运行时的电压上限,tset2为Uset2的持续时间。
一种抑制电网过电压的协调控制系统,包括:
置换量计算模块:根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算调相机稳态置换量;
策略构建模块:根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略;其中,无功源控制策略为:根据直流换相失败后的电网电压轨迹触发SVC协调控制;在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,根据电网电压控制调相机;
控制模块:根据无功源控制策略进行电网无功源控制,抑制电网过电压。
置换量计算模块:根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算直流故障集中各故障下的调相机最大稳态置换量,将调相机最大稳态置换量中的最小值作为调相机稳态置换量。
调相机最大稳态置换量计算模型满足以下约束:
其中,Qflt为直流无功补偿系统中换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组的总无功,Qcon为稳态置换调相机发出的无功,Qac为电网交流系统提供的无功,Qdc为直流输送功率时消耗的无功,n为换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组总个数,Nflt,min为直流输送功率所在运行区间对应的最小换流站交流滤波器组数,Vi,min为电网第i个节点电压Vi的下限,Vi,max为电网第i个节点电压Vi的上限,Qj,min为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj下限,Qj,max为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj上限。
无功源控制策略包括:
在直流故障后,若检测到电网电压小于阈值Vfail且未检测到直流闭锁信号,则直流换相失败,在直流换相失败期间向SVC发送关闭信号,当测到电网电压不小于阈值Vfail、且持续时间不小于阈值Tcom,向SVC发送恢复信号;
在直流故障后暂态过程中,若检测到电网过电压,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定电压控制模式;若检测到电网不过电压,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式;
在直流故障切除后的稳态恢复期间,经过调相机调整电网电压下降,若U≤Uset2且t≥tset2,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式,调相机的无功为U=Uset2且t=tset2时的无功;若调相机无功出力等于无功出力下限、且U>Uset2,则分轮次切除近区电容器组或投入电抗器,直至电网电压控制到正常范围内;其中,U为电网电压,t为U的持续时间,Uset2为电网正常运行时的电压上限,tset2为Uset2的持续时间。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行抑制电网过电压的协调控制方法。
一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行抑制电网过电压的协调控制方法的指令。
本发明所达到的有益效果:本发明根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略,在无功源控制策略中,根据直流换相失败后的电网电压轨迹触发SVC协调控制,在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,根据电网电压情况控制调相机,实现了多类无功源抑制电网全过程过电压,提高了高比例新能源直流外送系统电压综合控制水平。
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,一种抑制电网过电压的协调控制方法,包括以下步骤:
步骤1,根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算调相机稳态置换量;
步骤2,根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略;其中,无功源控制策略为:根据直流换相失败后的电网电压轨迹触发SVC协调控制;在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,根据电网电压控制调相机和SVC;
步骤3,根据无功源控制策略进行电网无功源控制,抑制电网过电压。
上述方法根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略,在无功源控制策略中,根据直流换相失败后的电网电压轨迹触发SVC协调控制,在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,根据电网电压情况控制调相机和SVC,实现了多类无功源抑制电网全过程过电压,提高了高比例新能源直流外送系统电压综合控制水平。
调相机最大稳态置换量计算模型,计算之前需要先获取引起新能源过压脱网的直流故障集和一些电网基础信息,其中电网基础信息包括直流无功补偿量、调相机出力、新能源场站SVC配置情况等,这些数据均是基于电网机电仿真数据获得;获取直流故障集时,以新能源满发和常规机组小开机为典型方式,仿真分析直流换相失败、闭锁等故障后暂态电压响应特性,得到引起新能源过压脱网的直流故障集,可以记为F。
上述计算模型为将直流无功补偿系统中用于无功补偿的电容器组置换为调相机容量后进行潮流计算,使满足约束条件,计算直流故障集中各故障下的调相机最大稳态置换量Qcon,1、...、Qcon,i,Qcon,i为F中第i个直流故障下的调相机最大稳态置换量,最后将调相机最大稳态置换量中的最小值作为调相机稳态置换量;其中,计算模型需满足以下约束:
上式中,各约束分别为:
Qflt+Qcon+Qac=Qdc:为直流无功补偿系统中的无功、调相机及电网交流系统提供的无功与直流消耗无功的等式约束;其中,Qflt为直流无功补偿系统中换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组的总无功,Qcon为稳态置换调相机发出的无功,Qac为电网交流系统提供的无功,Qdc为直流输送功率时消耗的无功;
n≥Nflt,min:被置换后直流无功补偿系统中剩余的滤波器组和电容器组总个数必须大于直流输送功率所在运行区间对应的最小滤波器组数;其中,n为换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组总个数,Nflt,min为直流输送功率所在运行区间对应的最小换流站交流滤波器组数;
Vi,min<Vi<Vi,max:电网实际运行电压必须满足上下限约束;其中,Vi,min为电网第i个节点电压Vi的下限,Vi,max为电网第i个节点电压Vi的上限;
Qj,min<Qj<Qj,max:每个无功源点均有其对应的最大、最小出力;其中,Qj,min为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj下限,Qj,max为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj上限。
根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略;无功源具体包括SVC、调相机、直流无功补偿系统的换流站滤波器和直流无功补偿电容器、电容器、电抗器。
无功源控制策略为:考虑SVC由于动作延时引起的电压反调,只在直流换相失败后,根据电网电压轨迹触发SVC协调控制;在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,使其与原有的换流站滤波器、直流无功补偿电容器协调为新的直流无功补偿系统运行,根据电网电压情况控制调相机和SVC。主要包括SVC协调控制、调相机控制及稳态时的电容电抗器控制,具体如下:
1)在直流故障后,若检测到电网电压小于阈值Vfail且未检测到直流闭锁信号,则直流换相失败,在直流换相失败期间(Ti,Ti+Tset]向SVC发送关闭信号,当测到电网电压不小于阈值Vfail、且持续时间(电网电压不小于阈值Vfail的持续时间)不小于阈值Tcom,向SVC发送恢复信号;其中,Ti为发生首次换相失败的开始时间,Tset直流连续L次换相失败持续时间,L为预设次数,工程实际中一般为3次。
2)如图2所示,正常运行情况下,调相机运行在定无功控制模式;在故障后暂态过程中,若检测到电网过电压,即U≤Uset2且t≥tset2,则调相机仍然运行在定无功控制模式;其中,U为电网电压,t为U的持续时间,Uset1为可能引起新能源脱网的暂态过电压判断值,tset2为Uset1的持续时间,(Uset1,tset1)通常由新能源特性决定。
3)如图2所示,在直流故障切除后的稳态恢复期间,经过调相机调整电网电压下降,若U≤Uset2且t≥tset2,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式,调相机的无功为U=Uset2且t=tset2时的无功;若调相机无功出力等于无功出力下限Qcon,min(一般为负值,表示吸收无功)、且U>Uset2,则分轮次切除近区电容器组或投入电抗器,直至电网电压控制到正常范围内;其中,U为电网电压,t为U的持续时间,Uset2为电网正常运行时的电压上限,tset2为Uset2的持续时间。
最后按照构建的策略,进行电网无功源控制,从而可抑制电网过电压。
新能源的大规模投入电网,为避免直流故障后暂态过电压导致新能源大规模脱网,需控制电网电压;电网中的SVC、调相机等动态无功调节电源可以很好的调节暂态过电压,但SVC在直流换相失败故障时存在延时特性,反而会导致过电压更加严重,因此为充分发挥SVC、调相机、电容电抗器作用,上述方法从故障后电压控制的暂态过电压阶段、安控动作后的恢复阶段、准稳态电压恢复阶段等不同时间序列出发,充分发挥SVC、调相机暂态调节能力,减少容抗器投切,SVC、调相机、电容电抗器等无功源的协调控制实现了电网直流故障后过电压的全过程控制,解决了高比例新能源直流外送系统故障后过电压问题,提高了电网电压综合控制水平。
基于相同的技术方案,本发明还公开了上述方法的软件系统,即一种抑制电网过电压的协调控制系统,包括:
置换量计算模块:根据引起新能源过压脱网的直流故障集和调相机最大稳态置换量计算模型,计算直流故障集中各故障下的调相机最大稳态置换量,将调相机最大稳态置换量中的最小值作为调相机稳态置换量。
调相机最大稳态置换量计算模型满足以下约束:
其中,Qflt为直流无功补偿系统中换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组的总无功,Qcon为稳态置换调相机发出的无功,Qac为电网交流系统提供的无功,Qdc为直流输送功率时消耗的无功,n为换流站交流滤波器组和直流无功补偿电容器组总个数,Nflt,min为直流输送功率所在运行区间对应的最小换流站交流滤波器组数,Vi,min为电网第i个节点电压Vi的下限,Vi,max为电网第i个节点电压Vi的上限,Qj,min为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj下限,Qj,max为电网第j个无功源的稳态无功出力Qj上限。
策略构建模块:根据电网电压和调相机稳态置换量,构建抑制电网过电压的无功源控制策略;其中,无功源控制策略为:根据直流换相失败后的电网电压轨迹触发SVC协调控制;在电网过电压的情况下,将调相机加入直流无功补偿系统,根据电网电压控制调相机。
无功源控制策略包括:
在直流故障后,若检测到电网电压小于阈值Vfail且未检测到直流闭锁信号,则直流换相失败,在直流换相失败期间向SVC发送关闭信号,当测到电网电压不小于阈值Vfail、且持续时间不小于阈值Tcom,向SVC发送恢复信号;
在直流故障后暂态过程中,若检测到电网过电压,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定电压控制模式;若检测到电网不过电压,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式;
在直流故障切除后的稳态恢复期间,经过调相机调整电网电压下降,若U≤Uset2且t≥tset2,则向调相机发送模式调整指令,使调相机运行在定无功控制模式,调相机的无功为U=Uset2且t=tset2时的无功;若调相机无功出力等于无功出力下限、且U>Uset2,则分轮次切除近区电容器组或投入电抗器,直至电网电压控制到正常范围内;其中,U为电网电压,t为U的持续时间,Uset2为电网正常运行时的电压上限,tset2为Uset2的持续时间。
控制模块:根据无功源控制策略进行电网无功源控制,抑制电网过电压。
基于相同的技术方案,本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质,所述一个或多个程序包括指令,所述指令当由计算设备执行时,使得所述计算设备执行抑制电网过电压的协调控制方法。
基于相同的技术方案,本发明还公开了一种计算设备,包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序,其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行抑制电网过电压的协调控制方法的指令。
本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本发明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,本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。