受端電網(wǎng)直流功率緊急控制措施量化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明總體上涉及電網(wǎng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種受端電網(wǎng)直流功率緊急控制措 施量化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為解決能源資源與用電負(fù)荷分布不均衡的矛盾，2011年以來(lái)，特高壓電網(wǎng)已步入 快速發(fā)展階段，特高壓交流試驗(yàn)示范工程、淮南-皖南-浙北-滬西交流工程、±800千伏錦 蘇、復(fù)奉、溪浙等特高壓直流工程逐步建成投運(yùn)，特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)初步形成。未來(lái)我 國(guó)將逐步建成以特高壓交流和多回特高壓直流為骨干網(wǎng)架的"三華"交直流混聯(lián)電網(wǎng)；將西 部及北部火電、西南水電及西部風(fēng)電等遠(yuǎn)距離、大規(guī)模密集饋入京津冀魯、長(zhǎng)三角和華中東 部等負(fù)荷中心。
[0003] 交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)在大量接收外來(lái)廉價(jià)電力的同時(shí)，本地裝機(jī)/開機(jī)容量減少、 外受電力比重增大，承受大擾動(dòng)沖擊的能力有所降低，嚴(yán)重故障沖擊下為保證受端電網(wǎng)穩(wěn) 定運(yùn)行需采取大量切除負(fù)荷措施，經(jīng)濟(jì)社會(huì)代價(jià)較大。直流系統(tǒng)具備靈活調(diào)節(jié)控制能力，通 過(guò)靈活控制故障后直流系統(tǒng)輸送功率可以有效減小故障后所需切負(fù)荷措施，改善電網(wǎng)運(yùn)行 特性。目前對(duì)故障后直流功率緊急控制措施量的確定主要依賴事前大量人工仿真計(jì)算，并 結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定，難以匹配復(fù)雜運(yùn)行方式的穩(wěn)定控制要求。但是，目前的計(jì)算方法工作量 大、計(jì)算繁瑣，缺乏系統(tǒng)性、標(biāo)準(zhǔn)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供了一種基于故障仿真的交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)直流功率緊急控制措施 量化方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
[0005] 步驟1、交直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，計(jì)算交流系統(tǒng)有效短路比ESCRo;
[0006] 步驟2、計(jì)算第i次故障時(shí)電網(wǎng)穩(wěn)定情況，判斷電網(wǎng)在發(fā)生第i次故障時(shí)是否發(fā)生失 穩(wěn);若不失穩(wěn)，記錄故障后直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率Pi，轉(zhuǎn)步驟2，計(jì)算第i + Ι次故障；若失穩(wěn)，轉(zhuǎn)步 驟3; i的初始值為1;
[0007] 步驟3、計(jì)算第i次故障清除后的交流系統(tǒng)有效短路比ESCRi;
[0008] 步驟4、判斷交流系統(tǒng)有效短路比ESCRi與臨界有效短路比ESCRLImit的相對(duì)大小;若 ESCRi 2 ESCRlimit，轉(zhuǎn)步驟7;若ESCRi <ESCRlimit，轉(zhuǎn)步驟5; ESCRlimit取1 · 5;
[0009] 步驟5、計(jì)算第i次故障后直流功率緊急控制措施量?。。_。14，如果?。。1^。14小于最 大直流功率緊急控制措施量，則將受端電網(wǎng)的直流輸入功率降低Pc^trol-i以執(zhí)行 直流功率緊急控制，否則將受端電網(wǎng)的直流輸入功率降低P rantrcil-max執(zhí)行直流功率緊急控 制;然后轉(zhuǎn)步驟6;
[0010] 步驟6、判斷直流功率緊急控制后電網(wǎng)是否恢復(fù)穩(wěn)定;若穩(wěn)定，則記錄直流功率緊 急控制措施量，轉(zhuǎn)步驟7;若不穩(wěn)定，增大用于計(jì)算直流功率緊急控制措施量的系數(shù)L，轉(zhuǎn)步 驟5;若直流功率緊急控制措施量達(dá)到P_ trcil-max后，電網(wǎng)仍無(wú)法恢復(fù)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)步驟7;
[0011] 步驟7、結(jié)束計(jì)算。
[0012] 可選地，所述步驟1中計(jì)算交流系統(tǒng)有效短路比ESCRo，如下式所示。
[0013]
[0014] 其中，Sto為交直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下的交流系統(tǒng)短路容量，Qd為交直流系統(tǒng) 正常運(yùn)行條件下直流逆變側(cè)濾波電容的實(shí)際無(wú)功功率，Pd-o為交直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下 直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率值。
[0015] 可選地，所述步驟3中計(jì)算第i次故障清除后的交流系統(tǒng)有效短路比ESCRi，如下式 所示：
[0016]
[0017] 其中，Sw為第i次故障后的交流系統(tǒng)短路容量，Qh為第i次故障后直流逆變側(cè)濾 波電容的實(shí)際無(wú)功功率，Pd-i為第i次故障后直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率值。
[0018] 可選地，所述步驟5中計(jì)算第i次故障后直流功率緊急控制措施量 所示：
[0019]
[0020] 其中：
[0021] Ρη為第i-Ι次故障后直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率，即第i次故障發(fā)生前的直流穩(wěn)態(tài)運(yùn)行功 率；
[0022] ESCRi為第i次故障后交流系統(tǒng)有效短路比；
[0023] ESCRref為故障后可接受的最低有效短路比；
[0024] Ki為控制系數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)Ki來(lái)調(diào)節(jié)直流功率緊急控制措施量。
[0025] 可選地，ESCRref為經(jīng)驗(yàn)值。
[0026] 可選地，Ki取0.7~1.0之間的值。
[0027] 可選地，最大直流功率緊急控制措施量P_trca-max取值為受交直流系統(tǒng)交互影響約 束直流系統(tǒng)所能采取的最大調(diào)節(jié)量，當(dāng)直流控制功率超過(guò)此量時(shí)將導(dǎo)致交流系統(tǒng)發(fā)生連鎖 故障。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在將參考結(jié)合附圖的以下描述，其中：
[0029] 圖1是本發(fā)明一種受端電網(wǎng)直流功率緊急控制措施量化方法流程圖。
[0030]圖2示意性示出了一個(gè)交直流混聯(lián)電網(wǎng)的示例。
[0031] 圖3示出了 500KV母線電壓恢復(fù)情況對(duì)比圖。
[0032] 圖4示出了 220KV母線電壓恢復(fù)情況對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]根據(jù)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明示例性實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它方面、優(yōu)勢(shì) 和突出特征對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。
[0034] 在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)"包括"和"含有"及其派生詞意為包括而非限制；術(shù)語(yǔ)"或"是包 含性的，意為和/或。
[0035] 在本說(shuō)明書中，下述用于描述本發(fā)明原理的各種實(shí)施例只是說(shuō)明，不應(yīng)該以任何 方式解釋為限制發(fā)明的范圍。參照附圖的下述描述用于幫助全面理解由權(quán)利要求及其等同 物限定的本發(fā)明的示例性實(shí)施例。下述描述包括多種具體細(xì)節(jié)來(lái)幫助理解，但這些細(xì)節(jié)應(yīng) 認(rèn)為僅僅是示例性的。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在不背離本發(fā)明的范圍和精神 的情況下，可以對(duì)本文中描述的實(shí)施例進(jìn)行多種改變和修改。此外，為了清楚和簡(jiǎn)潔起見， 省略了公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。此外，貫穿附圖，相同參考數(shù)字用于相似功能和操作。
[0036] 圖1是本發(fā)明一種基于故障仿真的交直流混聯(lián)受端電網(wǎng)直流功率緊急控制措施量 化方法流程圖。通過(guò)對(duì)受端電網(wǎng)的一個(gè)或多個(gè)故障進(jìn)行仿真，得到系統(tǒng)失穩(wěn)情況下交流系 統(tǒng)有效短路比與相應(yīng)的直流功率緊急控制措施量之間的關(guān)系，從而在電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn) 故障時(shí)，可以直接應(yīng)用該直流功率緊急控制措施量降低受端電網(wǎng)的直流輸入功率，快速減 小故障對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。
[0037] 如圖1所示，該方法啟動(dòng)后，在步驟1，交直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下，計(jì)算交流系統(tǒng) (母線)有效短路比ESCRo。
[0038] 根據(jù)下式（1)計(jì)算交流系統(tǒng)有效短路比ESCRo:
[0039]
[0040] 其中，Sto為交直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下的交流系統(tǒng)短路容量，Qd為交直流系統(tǒng) 正常運(yùn)行條件下直流逆變側(cè)濾波電容的實(shí)際無(wú)功功率，Pd-o為交直流系統(tǒng)正常運(yùn)行條件下 直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率值。
[0041] 然后，在步驟2,計(jì)算第i次故障時(shí)電網(wǎng)穩(wěn)定情況，判斷電網(wǎng)在發(fā)生第i次故障時(shí)是 否發(fā)生失穩(wěn);若不失穩(wěn)，記錄故障后直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率Pi，轉(zhuǎn)步驟2,計(jì)算第i+Ι次故障;若失 穩(wěn)，轉(zhuǎn)步驟3。i的初始值為1。
[0042]在步驟3,根據(jù)下式(2)計(jì)算第i次故障清除后的交流系統(tǒng)有效短路比ESCR1:
[0043]
[0044] 其中，S^i為第i次故障后的交流系統(tǒng)短路容量，Qd為第i次故障后直流逆變側(cè)濾 波電容的實(shí)際無(wú)功功率，Pd-i為第i次故障后直流穩(wěn)態(tài)恢復(fù)功率值。
[0045]在步驟4,判斷交流系統(tǒng)有效短路比ESCRi與臨界有效短路比ESCRLImit的相對(duì)大??； 若ESCRi 2 ESCRl皿τ，轉(zhuǎn)步驟7;若ESCRi <ESCRl皿τ，轉(zhuǎn)步驟5; ESCRlimit取1 · 5。
[0046] 在步驟5,計(jì)算第i次故障后直流功率緊急控制措施量?。。_。1^，如果?。。_。14小于 最大直流功率緊急控制措施量，則將受端電網(wǎng)的直流輸入功率降低Pc^trol-i以執(zhí) 行直流功率緊急控制，否則將受端電網(wǎng)的直流輸入功率降低P_ trcaiax以執(zhí)行直流功率緊急 控制;然后轉(zhuǎn)步驟6。根據(jù)下式(3)計(jì)算第i次故障后直流功率緊急控制措施量p_ trcil-1