本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)運(yùn)行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)控制方法。

背景技術(shù)：

近年來隨著我國(guó)高壓直流輸電工程的大量建設(shè)，電能需求較大的負(fù)荷中心逐漸形成有多個(gè)直流落點(diǎn)的“多直流饋入系統(tǒng)”，多直流饋入系統(tǒng)的可以很好的解決電能的長(zhǎng)距離傳輸和電力短缺問題，但多回直流與交流系統(tǒng)的混合大大增加了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，給電網(wǎng)的運(yùn)行控制帶來了很大的挑戰(zhàn)，其中多直流饋入系統(tǒng)故障后各直流子系統(tǒng)的功率恢復(fù)方案的選擇是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要問題之一。

由于多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)間的相互聯(lián)系較為緊密，當(dāng)受端交流系統(tǒng)發(fā)生故障后很可能導(dǎo)致多回直流同時(shí)或相繼的連鎖換相失敗，由于我國(guó)的高壓直流輸電系統(tǒng)直流傳輸容量很大，有很高的無功需求，故障后直流換流站的無功補(bǔ)償設(shè)備的無功出力因?yàn)閾Q流母線電壓的降低而呈平方倍降低，系統(tǒng)存在無功功率缺額，而若多個(gè)直流子系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行功率恢復(fù)則會(huì)進(jìn)一步惡化系統(tǒng)的無功不足問題，帶來后續(xù)換相失敗的危險(xiǎn)并可能危及系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性甚至導(dǎo)致電壓崩潰。

為了提高多直流饋入系統(tǒng)在故障后的恢復(fù)過程中的暫態(tài)穩(wěn)定性，減小后續(xù)換相失敗的可能性，有必要研究多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)策略。目前，對(duì)于多直流饋入系統(tǒng)故障后恢復(fù)的研究主要從直流控制方式、VDCOL參數(shù)以及直流恢復(fù)指標(biāo)三個(gè)方面入手。由于不同的直流控制方式對(duì)直流系統(tǒng)故障后恢復(fù)的無功支撐能力要求不同，直流功率的恢復(fù)速度也有所不同，因此根據(jù)實(shí)際直流系統(tǒng)的運(yùn)行情況靈活的選擇定電流、定電壓、定功率的控制方式可以更好的進(jìn)行故障后的恢復(fù)，降低連鎖換相失敗的風(fēng)險(xiǎn)，但是優(yōu)化直流控制方式?jīng)]有考慮多回直流受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度以及可能出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)無功峰值，因此有學(xué)者從VDCOL的參數(shù)出發(fā)，以直流電流I_d和逆變側(cè)熄弧角γ為研究對(duì)象設(shè)立目標(biāo)函數(shù)，優(yōu)化各回直流的VDCOL控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)多直流的協(xié)調(diào)交錯(cuò)恢復(fù)；優(yōu)化VDCOL控制參數(shù)雖然可以錯(cuò)開多回直流的動(dòng)態(tài)無功需求峰值，實(shí)現(xiàn)交替恢復(fù)，但是沒有考慮到多回直流系統(tǒng)之間的相互影響，中國(guó)專利CN105071426A提出了一種綜合考慮交流受端電網(wǎng)強(qiáng)度、多回直流相互作用、直流傳輸功率的功率恢復(fù)指標(biāo)，其指標(biāo)公式為：

該指標(biāo)值越大，則說明該回直流恢復(fù)時(shí)對(duì)受端系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響越小。然而，該指標(biāo)的功率比以多饋入直流系統(tǒng)中最大直流傳輸功率為基值，不能反映各回直流占總直流傳輸功率的比例，無法很好的體現(xiàn)各回直流對(duì)系統(tǒng)的重要性；同時(shí)，反映多回直流相互作用的MIIF值為一個(gè)試驗(yàn)值，物理概念不明確，且無法反映電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，因此該指標(biāo)值反映的直流恢復(fù)過程對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響存在一定誤差，有必要對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)控制方法，可大幅提高故障后恢復(fù)階段系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，大大降低恢復(fù)階段發(fā)生后續(xù)換相失敗甚至系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的可能性。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)控制方法，在故障清除后，按照所述多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度從大到小的次序，控制各直流子系統(tǒng)依次恢復(fù)電流；所述多直流饋入系統(tǒng)中第i個(gè)直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度MIPRS_i按照下式計(jì)算：

式中，S_aci為該直流子系統(tǒng)換流母線的三相短路容量；Q_ci為該直流子系統(tǒng)換流母線電壓為額定值、直流功率為額定值時(shí)，換流站交流濾波器和并聯(lián)電容器提供的三相基頻無功功率；P_dNi、P_dNj分別表示第i和第j個(gè)直流子系統(tǒng)的直流額定傳輸功率；P_i為所述多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的直流額定傳輸功率的總和與該直流子系統(tǒng)的直流額定傳輸功率之間的比值；I_TVSI,ji為在第i和第j個(gè)直流子系統(tǒng)所構(gòu)成的兩回直流系統(tǒng)中，第j個(gè)直流子系統(tǒng)的換流母線的暫態(tài)電壓支撐強(qiáng)度。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明采用系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)策略，根據(jù)系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度進(jìn)行漸進(jìn)式電流恢復(fù)，并在多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度的計(jì)算中綜合考慮了各直流子系統(tǒng)的傳輸功率、多饋入受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度、多直流饋入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及各直流子系統(tǒng)的相互作用，從而有效提高了故障后恢復(fù)階段系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，大大降低了恢復(fù)階段發(fā)生后續(xù)換相失敗甚至系統(tǒng)電壓失穩(wěn)的可能性。

附圖說明

圖1為具體實(shí)施方式中系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)控制過程的流程圖；

圖2為采用本發(fā)明方法的一個(gè)四直流饋入系統(tǒng)的電流恢復(fù)指令示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明：

本發(fā)明在多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度的計(jì)算中綜合考慮了各直流子系統(tǒng)的傳輸功率、多饋入受端交流系統(tǒng)的強(qiáng)度、多直流饋入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及各直流子系統(tǒng)的相互作用，可更準(zhǔn)確地反映各直流子系統(tǒng)在恢復(fù)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的沖擊作用。具體地，本發(fā)明多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)控制方法，在故障清除后，按照所述多直流饋入系統(tǒng)中各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度從大到小的次序，控制各直流子系統(tǒng)依次恢復(fù)電流。其中，各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度可根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際拓?fù)浠蛘叻抡婺Ｐ蛯?shí)時(shí)或預(yù)先計(jì)算得到。為了便于公眾理解，下面以一個(gè)具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

本實(shí)施例中的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度依據(jù)系統(tǒng)仿真模型實(shí)時(shí)計(jì)算得到，系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)控制過程如圖1所示，具體按照以下步驟：

步驟1、建立多直流饋入系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)仿真計(jì)算模型；

電力系統(tǒng)的仿真計(jì)算模型有電磁暫態(tài)模型以及機(jī)電暫態(tài)模型兩種，其中電磁暫態(tài)仿真能更好的反映直流系統(tǒng)閥側(cè)的參數(shù)，但是仿真規(guī)模小，不適用于大規(guī)模電網(wǎng)的仿真計(jì)算，因此本實(shí)施例中的系統(tǒng)采用機(jī)電暫態(tài)模型進(jìn)行仿真計(jì)算。發(fā)電機(jī)模型采用考慮次暫態(tài)電勢(shì)E″_q、E″_d變化，計(jì)及勵(lì)磁系統(tǒng)與電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的6階模型；負(fù)荷根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)采用不同比例恒電流、恒阻抗、恒功率靜態(tài)負(fù)荷與馬達(dá)負(fù)荷結(jié)合的模型；直流系統(tǒng)采用含直流電壓與直流電流測(cè)量環(huán)節(jié)、低壓限流環(huán)節(jié)與觸發(fā)控制環(huán)節(jié)，并采用實(shí)際直流系統(tǒng)整流側(cè)逆變側(cè)控制方式的直流準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型。

步驟2、根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的模型數(shù)據(jù)，讀取各直流子系統(tǒng)的額定直流功率，并將各直流額定功率求和得總直流傳輸功率，用總直流傳輸功率除以各直流子系統(tǒng)的額定直流功率，分別計(jì)算各直流子系統(tǒng)的功率比，計(jì)算公式如下；

式中，P_dN為直流額定傳輸功率，n為多饋入系統(tǒng)的直流落點(diǎn)數(shù)。

步驟3、根據(jù)所述多直流饋入系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真計(jì)算模型，在各直流子系統(tǒng)的逆變站換流母線處設(shè)置三相短路故障，計(jì)算短路電流，再與各換流母線的額定電壓相乘，得到各直流子系統(tǒng)的三相短路容量，公式如下：

式中，U_ni、I_si分別為換流母線i的額定電壓以及在換流母線i處發(fā)生三相短路故障后短路電流的有效值。

步驟4、根據(jù)所述多直流饋入系統(tǒng)仿真計(jì)算模型，設(shè)置各換流站換流母線電壓為額定值、直流功率為額定值，計(jì)算各換流站交流濾波器和并聯(lián)電容器提供的三相基頻無功功率Q_ci。

步驟5、根據(jù)戴維南等效定理，針對(duì)要研究的兩回直流，以直流子系統(tǒng)i,j為例，僅保留所述多直流饋入系統(tǒng)中的換流母線i,j，將剩余外部系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)等值電源、阻抗支路，利用此等值網(wǎng)絡(luò)計(jì)算換流母線j的暫態(tài)電壓支撐強(qiáng)度，公式如下：

式中，X_eij和X_ej分別為僅保留母線i,j的等值網(wǎng)中i,j節(jié)點(diǎn)間的轉(zhuǎn)移阻抗和節(jié)點(diǎn)j與等值電源間的支路阻抗，I_TVSI,ji表示換流母線i故障后，換流母線j維持自身暫態(tài)電壓水平能力的指標(biāo)值。按照同樣的方法可以計(jì)算所有直流子系統(tǒng)的暫態(tài)電壓支撐強(qiáng)度。

多直流饋入系統(tǒng)受端電網(wǎng)故障后導(dǎo)致直流連鎖換相失敗的根本原因是換流母線電壓的大幅下降，而換流母線電壓跌落主要和短路節(jié)點(diǎn)與換流母線間的等值電氣距離以及換流母線與電源點(diǎn)間的等值電氣距離兩個(gè)因素有關(guān)，而暫態(tài)電壓支撐強(qiáng)度很好的體現(xiàn)了上述兩個(gè)因素，是一個(gè)清晰的物理概念，既體現(xiàn)了多直流饋入系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，也很好的衡量了各直流子系統(tǒng)間的相互作用。

步驟6、根據(jù)步驟2至步驟5所得各直流子系統(tǒng)額定功率、功率比、換流母線三相短路容量、三相基頻無功功率、暫態(tài)電壓支撐強(qiáng)度，分別計(jì)算各直流子系統(tǒng)的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度，計(jì)算公式如下：

本發(fā)明的多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度由各直流子系統(tǒng)的功率比與用暫態(tài)電壓支撐強(qiáng)度作為直流功率加權(quán)系數(shù)的多饋入短路比相乘得到，同時(shí)反映了受端交流電網(wǎng)的強(qiáng)度、各直流子系統(tǒng)的額定傳輸功率大小、各直流子系統(tǒng)間的相互作用；多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度越大，則表明該直流子系統(tǒng)在恢復(fù)時(shí)對(duì)系統(tǒng)的沖擊越小。

步驟7、對(duì)由步驟6計(jì)算所得多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度從大到小進(jìn)行排序，功率恢復(fù)強(qiáng)度值越大，則說明該回直流在故障后的恢復(fù)過程中對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響越小，可以優(yōu)先恢復(fù)該回直流并利用其對(duì)電壓的支撐作用帶動(dòng)剩余直流系統(tǒng)更好的恢復(fù)。根據(jù)多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度的排序結(jié)果確定各回直流系統(tǒng)故障后的恢復(fù)順序，并生成各直流子系統(tǒng)在故障清除后電流恢復(fù)階段的電流恢復(fù)指令：多饋入直流功率恢復(fù)強(qiáng)度最大的直流子系統(tǒng)按照原有控制參數(shù)設(shè)定的電流恢復(fù)速度進(jìn)行故障后的優(yōu)先恢復(fù)，其余直流子系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上，按照故障后的恢復(fù)順序依次將電流恢復(fù)至額定值的時(shí)間往后延遲100ms，以不同的恢復(fù)速度，實(shí)現(xiàn)多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)。為更好的表達(dá)多直流饋入系統(tǒng)故障后的協(xié)調(diào)恢復(fù)策略，圖2給出了一個(gè)四饋入系統(tǒng)的電流恢復(fù)指令示意圖。