用於含柔性直流的交直流混聯輸電系統緊急功率控制方法與流程
2023-10-25 17:36:57 2
本發明屬於電力系統輸電領域中的柔性直流輸電（voltagesourceconverterbasedhighvoltagedirectcurrent，vsc-hvdc）技術，具體涉及一種用於含柔性直流的交直流混聯輸電系統緊急功率控制方法。
背景技術：
近年來，隨著mmc-hvdc（modularmultilevelconverter-highvoltagedirectcurrent，mmc-hvdc）朝著高電壓等級、大容量的方向發展，柔性直流輸電技術正逐漸被運用於城市輸配電網當中，並在一些工程中與交流輸電線路並列運行，構成了含柔性直流線路的交直流混聯輸電系統。
交直流混聯繫統正常運行時需考慮其經濟性，但由於柔性直流整體損耗相對較大，特別是當與之並列的交流線路較短時，其運行經濟性不佔優勢，因此柔性直流有功功率輸送值通常按經濟最優等約束條件進行設定，輸送功率往往不高。當其他交流通道出現故障時，柔性直流線路此時如不能自動快速並較為準確地調整功率，可能造成剩餘其他交流線路相繼過載，進而發展成連鎖故障。反之，如果柔性直流在安排正常運行方式時，考慮安全約束條件，則將犧牲一定的經濟性。
柔性直流輸電本身具有的快速可控的特點，可利用該特點設定恰當合理的在線緊急功率控制策略，在故障工況時，或發生運行方式安排時所預想不到的工況時，能自動迅速準確的調整輸送功率，則既可兼顧交直流混聯繫統正常運行的經濟性，又可保障故障發生時的安全性。
技術實現要素：
本發明的目的在於實現交直流混聯繫統正常運行時經濟運行，故障時快速控制潮流的目的提供一種用於含柔性直流的交直流混聯輸電系統緊急功率控制方法，該方法通過引入有功功率轉移因子，實現緊急狀態下柔性直流功率在線且較為準確的調整，以提高交直流混聯輸電系統的安全穩定性。
為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種用於含柔性直流的交直流混聯輸電系統緊急功率控制方法，包括如下步驟，
步驟s1：獲取交流線路i有功功率值pi；所述有功功率值pi，取自交流線路受端側變電站母線處，通過測量獲得，以注入受端電網為正；
步驟s2：獲取交流線路i有功功率越限值δp，即將步驟s1中獲得的交流線路i有功功率值pi與設定的交流線路有功功率限值pilim求差得到δp，當δp為正時，將δp傳入柔性直流外環控制系統；當δp為負時表示未越限，傳入0，及δp=0；
步驟s3：獲取越限支路信息i，即當步驟s2中δp為正時，將越限的交流支路編號信息i傳入有功功率轉移因子表；
步驟s4：獲取切除支路信息j，即通過監測各交流支路首末兩端開關信號，當動作時發送切除支路信息j傳入有功功率轉移因子表；
步驟s5：獲取柔性直流對交流線路有功功率轉移因子τi0，即將步驟s3和步驟s4中獲取的越限支路信息i和切除支路信息j傳入有功功率轉移因子表，通過查有功功率轉移因子表獲得柔性直流對交流線路有功功率轉移因子τi0；
步驟s6：獲取柔性直流有功功率所需增加量δp0，即將步驟s2中獲得的δp與步驟s5中獲得的柔性直流對交流線路有功功率轉移因子τi0相除，得到柔性直流有功功率所需增加量δp0；
步驟s7：獲取柔性直流外環有功功率控制命令pord，即將原外環有功功率參考值pref與步驟s6中獲取的δp0疊加，獲得柔性直流外環有功功率控制命令pord，並傳入柔性直流外環控制系統作為柔性直流外環有功功率控制的控制目標值。
在本發明一實施例中，所述步驟s5中，有功功率轉移因子表由以下方法獲得：
根據有功功率轉移因子的定義，計算正常運行方式下柔性直流線路0對交流線路i的有功功率轉移因子，柔性直流線路0對交流線路j的有功功率轉移因子，以及交流線路j向交流線路i的有功功率轉移因子；交流線路j切除後，則柔性直流線路0向交流線路i的有功功率轉移因子為由下式計算得到
按照上述方法，分別計算正常運行方式下、切除交流線路j後的有功功率轉移因子，即可得有功功率轉移因子表。
在本發明一實施例中，在所述步驟s7中，柔性直流外環有功功率控制為dq解耦控制。
相較於現有技術，本發明具有以下有益效果：本發明方法通過引入有功功率轉移因子，實現緊急狀態下柔性直流功率在線且較為準確的調整，以提高交直流混聯輸電系統的安全穩定性。
附圖說明
圖1為典型的多回交流-單回柔性直流混聯輸電系統。
圖2為本發明用於交直流混聯輸電系統的柔性直流緊急功率控制方法示意圖。
圖3為本發明柔性直流外環有功功率控制框圖。
圖4為仿真實例中廈門島進島通道接線示意圖。
圖5為仿真實例中無線路切除工況下負荷突增仿真波形圖。
圖6為仿真實例中進島通道1切除，柔性直流緊急在線功率控制投入前後仿真波形圖。
具體實施方式
下面結合附圖，對本發明的技術方案進行具體說明。
如圖2所示，本發明的一種用於含柔性直流的交直流混聯輸電系統緊急功率控制方法，包括如下步驟，
步驟s1：獲取交流線路i有功功率值pi；所述有功功率值pi，取自交流線路受端側變電站母線處，通過測量獲得，以注入受端電網為正；
步驟s2：獲取交流線路i有功功率越限值δp，即將步驟s1中獲得的交流線路i有功功率值pi與設定的交流線路有功功率限值pilim求差得到δp，當δp為正時，將δp傳入柔性直流外環控制系統；當δp為負時表示未越限，傳入0，及δp=0；
步驟s3：獲取越限支路信息i，即當步驟s2中δp為正時，將越限的交流支路編號信息i傳入有功功率轉移因子表；
步驟s4：獲取切除支路信息j，即通過監測各交流支路首末兩端開關信號，當動作時發送切除支路信息j傳入有功功率轉移因子表；
步驟s5：獲取柔性直流對交流線路有功功率轉移因子τi0，即將步驟s3和步驟s4中獲取的越限支路信息i和切除支路信息j傳入有功功率轉移因子表，通過查有功功率轉移因子表獲得柔性直流對交流線路有功功率轉移因子τi0；
步驟s6：獲取柔性直流有功功率所需增加量δp0，即將步驟s2中獲得的δp與步驟s5中獲得的柔性直流對交流線路有功功率轉移因子τi0相除，得到柔性直流有功功率所需增加量δp0；
步驟s7：獲取柔性直流外環有功功率控制命令pord，即將原外環有功功率參考值pref與步驟s6中獲取的δp0疊加，獲得柔性直流外環有功功率控制命令pord，並傳入柔性直流外環控制系統作為柔性直流外環有功功率控制的控制目標值。
所述步驟s5中，有功功率轉移因子表由以下方法獲得：
根據有功功率轉移因子的定義，計算正常運行方式下柔性直流線路0對交流線路i的有功功率轉移因子，柔性直流線路0對交流線路j的有功功率轉移因子，以及交流線路j向交流線路i的有功功率轉移因子；交流線路j切除後，則柔性直流線路0向交流線路i的有功功率轉移因子為由下式計算得到
按照上述方法，分別計算正常運行方式下、切除交流線路j後的有功功率轉移因子，即可得如表1所示的有功功率轉移因子表。
如圖3所示，在所述步驟s7中，柔性直流外環有功功率控制為dq解耦控制。
以下為本發明的具體實施過程。
本發明的目的是，針對如圖1所示的交直流混聯輸電系統，提出故障情況下柔性直流功率在線功率調增的控制目標，以及為達到控制目標所採用的控制策略。以圖4廈門電網為例進行仿真計算。
1.仿真主電路的建立。
在pscad/emtdc中搭建了含廈門柔性直流線路的廈門交直流電網。廈門電網現由3座500kv變電站、2座接入220kv電壓等級的電廠（總裝機1920mw）供電，仿真中對於廈門以外的電網採用ward等值方法進行等值，等值為三個無窮大電源分別注入3座500kv變電站500kv母線；保留廈門220kv電網，其中第一通道的雙回交流海纜線路在柔性線路投運後將停運一回。進島交流第一~四通道的熱穩定限額如表2所示，柔性直流輸電系統仿真參數如表3所示。
2.潮流轉移因子表的計算
利用說明書中步驟s5所述方法，可計算出柔性直流線路不同工況下對於其他交流潮流轉移因子，計算結果如表4所示。
可見，在無交流線路切除、切除進島通道1、切除進島通道2、切除進島通道3的工況下，柔直線路對進島通道4的支援作用最強，而對其他進島通道的支援能力作用較弱。在切除進島通道4的工況下，柔性直流緊急提升功率對其他交流進島通道有一定的支援作用。
3.無線路切除工況下負荷突增仿真
在某一運行方式下（僅作為算例，非實際運行方式），島外送端電源滿發，初始狀態下柔性直流輸送有功功率400mw，進島通道1～4分別輸送有功功率341mw、725mw、1012mw、878mw。
0.1s時，島內負荷突增，至0.2s時進島通道4輸送功率達到952mw，超過其熱穩定極限（892mw），功率越限值為60mw。
0.2s時柔性直流緊急在線功率控制動作。查表4可知，無交流線路切除時，柔性直流對交流通道1的有功功率轉移因子為0.809，大於設定的0.1限值，優先採用柔性直流控制，在進島通道4越限60mw的情況下，柔性直流至少需多送74mw才能消除過載。柔性直流有功功率按此命令值疊加迅速提升後，進島通道4有功功率迅速降至限值。
上述過程仿真波形如圖5所示，圖中由上到下依次給出了交流通道1～4及柔性直流線路的功率仿真波形，可見，該工況下本文提出的控制策略有效。
4.交流線路因故障切除工況下仿真
在某一運行方式下（僅作為算例，非實際運行方式），島外送端電源滿發，初始狀態下柔性直流輸送有功功率400mw，進島通道1～4分別輸送有功功率341mw、725mw、1012mw、878mw。
0.1s時，進島通道1發生故障被切除後，進島通道1潮流轉移至其他交流通道。轉移後其中進島通道4潮流升至1043mw，超過其熱穩定極限（891mw）功率越限值151mw。
0.2s時柔性直流緊急在線功率控制動作。查表4可知，切除進島通道1時，柔性直流對交流通道4的有功功率轉移因子為0.848，大於設定的0.1限值，優先採用柔性直流控制，柔性直流至少需多送178mw才能消除過載。柔性直流有功功率按此命令值迅速提升後，進島通道4功率迅速降至熱穩定限值。
上述過程仿真波形如圖6所示。圖中由上到下依次給出了交流通道1～4及柔性直流線路的功率仿真波形，可見，該工況下本文提出的控制策略有效。
上述示例性的實施例僅僅是例證性的，而不是對本發明的範圍的限制，本發明的範圍由所附的權利要求定義。
以上是本發明的較佳實施例，凡依本發明技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本發明技術方案的範圍時，均屬於本發明的保護範圍。