一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法，屬于電力系統(tǒng)運行控制領(lǐng)域，該方法包括：當交直流混聯(lián)電網(wǎng)發(fā)生故障下，將聯(lián)絡線功率進行濾波、隔直處理后，對聯(lián)絡線功率進行二次多項式曲線擬合，判斷是否滿足功率提升或者功率回降的條件，實現(xiàn)對直流功率的提升以及回降。同時，配合PSS4B勵磁附加控制器效果更明顯。本發(fā)明可以有效地控制發(fā)電機群搖擺過程中區(qū)域間的功率平衡關(guān)系，起到抑制功角搖擺，減少切機量，提高交直流系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平以及動態(tài)穩(wěn)定水平。
【專利說明】一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運行控制領(lǐng)域，尤其涉及一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著越來越多的大功率直流輸電集中落點到負荷中心，直流輸電的龐大規(guī)模、快速控制響應能力對電網(wǎng)的動態(tài)特性、穩(wěn)定風險和控制手段帶來了一系列復雜的影響和深刻的變化。直流輸電系統(tǒng)有功功率幅度較大，調(diào)節(jié)速度快，具備短時和持續(xù)過負荷的能力，使得直流輸電系統(tǒng)的快速功率調(diào)制為改善交直流混聯(lián)大電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定裕度提供了新的有效的控制手段。通過直流功率的快速、緊急調(diào)制，有效地控制發(fā)電機群搖擺過程中區(qū)域間的功率平衡關(guān)系，起到抑制功角搖擺，提高穩(wěn)定極限的作用。
[0003]已有的研究結(jié)果表明，利用功率緊急控制能夠提供交直流電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行水平。但是對直流提升以及回降的配合研究不多。本發(fā)明利用功率的緊急提升和回降來抑制發(fā)電機功角第一擺和第二擺的幅度，減少切機量，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定水平以及動態(tài)穩(wěn)定水平。
[0004]傳統(tǒng)的局部穩(wěn)定控制措施多為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS,在某一特定的運行方式下抑制低頻振蕩的效果較好，但由于受可觀性和反饋信號的局限，在抑制大電網(wǎng)區(qū)間動態(tài)振蕩方面的作用有限。利用新型的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS4B能夠更加有效地抑制區(qū)域模式和本地模式下的低頻振蕩，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是在電力系統(tǒng)故障情況下能夠通過交直流協(xié)調(diào)控制快速恢復穩(wěn)定。本發(fā)明提供的一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法，具體采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法，所述協(xié)調(diào)控制方法用于交直流混聯(lián)電網(wǎng)；其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0007](I)當送端電網(wǎng)發(fā)生交流故障時，啟動交直流協(xié)調(diào)控制；
[0008](2)對交流、直流輸電系統(tǒng)之間的交流側(cè)聯(lián)絡線功率進行低通濾波、隔直處理；
[0009](3)對經(jīng)過低通濾波、隔直處理后的聯(lián)絡線功率進行曲線擬合；
[0010](4)根據(jù)聯(lián)絡線功率的擬合曲線判斷發(fā)電機功角第一擺是否滿足功率提升或者功率回降條件，如果滿足功率提升條件，則執(zhí)行步驟(5);如果滿足功率回降條件則執(zhí)行步驟(7);否則返回步驟(2);
[0011](5)根據(jù)功率提升比例系數(shù)進行功率提升；
[0012](6)判斷是否滿足直流功率提升結(jié)束條件，如果滿足，則直流功率提升結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟⑵；
[0013](7)根據(jù)功率回降比例系數(shù)進行功率回降；
[0014](8)判斷是否滿足功率回降結(jié)束條件，如果是，則直流回降結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟⑷。
[0015]本發(fā)明還可進一步采用以下優(yōu)選方案:
[0016]在直流提升回降的同時，配合PSS4B，根據(jù)電網(wǎng)主要的低頻振蕩頻率，整定PSS4B參數(shù)，將PSS4B安裝容量較大且靠近離振蕩中心較遠的機組上，當電網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩時，PSS4B自動就會起到抑制低頻振蕩的作用，使系統(tǒng)快速恢復穩(wěn)定，特別是在直流調(diào)制完成后，效果特別明顯。
[0017]本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0018]采用直流功率提升回降以及PSS4B控制可以有效地控制發(fā)電機群搖擺過程中區(qū)域間的功率平衡關(guān)系，起到抑制功角搖擺，減少切機量，提高交直流系統(tǒng)的的暫態(tài)穩(wěn)定水平以及動態(tài)穩(wěn)定水平。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法流程示意圖；
[0020]圖2為交直流協(xié)調(diào)控制效果對比圖。

【具體實施方式】
[0021 ] 下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步詳細介紹。
[0022]本發(fā)明公開的提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其流程如附圖1所示，具體包括以下步驟:(I)當送端電網(wǎng)發(fā)生交流故障情況下，啟動交直流協(xié)調(diào)控制。
[0023](2)對聯(lián)絡線功率進行低通濾波、隔直處理。
[0024](3)在步驟(2)中曲線使用二次多項式進行擬合。將曲線擬合為y = ax2+bx+c的二次多項式，具體步驟:數(shù)據(jù)點不會全部落在擬合曲線上，如果第k個點落在擬合曲線上，則第k個點的坐標滿足二次曲線方程，即:
[0025]yk = axk2+bxk+c
[0026]其中，a、b、c分別為擬合曲線的待定系數(shù)，yk聯(lián)絡線第k個點的功率值，Xk代表第k個點的時間。
[0027](4)根據(jù)聯(lián)絡線功率的擬合曲線判斷發(fā)電機功角第一擺是否滿足功率提升或者功率回降條件，如果滿足功率提升條件，則執(zhí)行步驟(5);如果滿足功率回降條件則執(zhí)行步驟
(7);否則返回步驟(2);
[0028]如果某個采樣點的功率值不在曲線上，則它的坐標不滿足曲線方程，有一個殘差。所有點的殘差用殘差平方和表不:


η
[0029]F(a,h,c)-[[(似廠 + hxi, +.(.) — Λ]2


k 二I
[0030]其中，F(xiàn)(a，b，c)代表η個采樣點的殘差平方和。yk第k個點的功率值，Xk代表第k個采樣點的采樣時刻。
[0031]目標是求得參數(shù)a,b, c,使得這個函數(shù)取最小值。
[0032]令^ c^r = O ^ = O 得:
οα , OD ，CO ，

η
Σ2[(αΛν2 H- hxk + c) - ν, ]xf = O

k—l

η
[0033]J X 2[(i/.'vA 2 + Ixxk + c) - yk ].ν, = O
Σ 2[(叫3+ln' +c)—.ν? ]=ο
>1
[0034]方程式求解a、b、c的線性方程組，寫成等價形式為:
aYj4+xI + cE xI=Σ xIyk
k:1k=iA-1k=\
ηηηn
[0035]IaYjXl^bYj Xk + Xk = ^ xkyk
k^l k^l k^\ k^l
ηηn
?Σχ*2+xk+nc=Σ λ
Jir-1Jir-1Jir-1
[0036]求解方程組，得到a、b、c三個待定參數(shù)。
[0037]當a小于O時，則判斷滿足直流功率提升條件，進入步驟(5)；
[0038]當a大于O時，則判斷滿足直流功率回降條件，進入步驟(7)；
[0039]否則，返回步驟(2)。
[0040](5)根據(jù)功率提升比例系數(shù)進行功率提升。在聯(lián)絡線功率波峰前后的兩個過零點處進行功率提升，在第一個過零點即第一個波峰前的第一個過零點起至第二個過零點即波峰后的第一個過零點止進行功率提升，提升功率的最大值在擬合曲線的波峰處，為KupPO，其中，PO是穩(wěn)態(tài)時聯(lián)絡線功率值，Kup取0.85。
[0041](6)判斷是否滿足功率提升結(jié)束條件，判斷條件為:①上次擬合曲線的幅值與本次擬合曲線的幅值差小于門檻值Up_End_Thrdl，Up_End_Thrdl取值為0.0lkff ;②本次擬合曲線的幅值與第一擺的幅值的比小于Up_End_Thrd2，Up_End_Thrd2取值為30%，如果①、②兩個條件均滿足時，則直流提升結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟(2)。
[0042](7)根據(jù)功率回降比例系數(shù)進行功率回降，在聯(lián)絡線功率波谷前后的兩個過零點處進行功率提升，在第一個過零點即第一個波谷前的第一個過零點起至第二個過零點即波谷后的第一個過零點止進行功率回降，回降功率的最大值在曲線的極值即波谷處，為KdownPO, Kdown取0.5，PO是指穩(wěn)態(tài)時聯(lián)絡線功率值。
[0043](8)判斷是否滿足功率回降結(jié)束條件，判斷條件為:①上次擬合曲線的幅值與本次擬合曲線的幅值差小于門檻值Down_End_Thrdl，Down_End_Thrdl取值為0.0lkff ;②本次擬合曲線的幅值與第一擺的幅值的比小于Down_End_Thrd2,Down_End_Thrd2取值為30%,如果①、②兩個條件均滿足時，則直流回降結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟(2)。
[0044]另外，本申請在直流提升回降的同時，配合PSS4B效果會加速系統(tǒng)的穩(wěn)定。根據(jù)電網(wǎng)主要的低頻振蕩頻率，整定PSS4B參數(shù)，將PSS4B安裝容量較大且靠近離振蕩中心較遠的機組上，當電網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩時，PSS4B自動就會起到抑制低頻振蕩的作用，使系統(tǒng)快速恢復穩(wěn)定，特別是在直流調(diào)制完成后，效果特別明顯，可以參考附圖2的對比圖，通過對某交直流混聯(lián)電網(wǎng)做N-1故障后，采取各種措施后聯(lián)絡線功率的曲線，具體為:①切機+直流提升，可以快速使功率平穩(wěn)。
[0045]②切機+直流提升+直流回降，在第二擺以及第三擺中，②的振幅比①的振幅小，說明直流提升+直流回降的沖擊比單純直流提升的小，更有利于系統(tǒng)的恢復。③切機+直流提升+直流回降+PSS4B，曲線5秒前主要是直流在起調(diào)節(jié)作用，與③差別不大，在5s以后，體現(xiàn)為頻率為0.26Hz振蕩，PSS4B對其進行快速有效地抑制，最終在直流和PSS4B的作用下，系統(tǒng)恢復正常。
[0046]以上給出的實施例用以說明本發(fā)明和它的實際應用，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何一個本專業(yè)的技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)，依據(jù)以上技術(shù)和方法作一定的修飾和變更當視為等同變化的等效實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于:當交直流混聯(lián)電網(wǎng)發(fā)生故障下，將聯(lián)絡線功率進行濾波、隔直處理后，對聯(lián)絡線功率進行二次多項式曲線擬合，判斷是否滿足功率提升或者功率回降的條件，實現(xiàn)對直流功率的提升以及回降。
2.一種提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的交直流協(xié)調(diào)控制方法，所述協(xié)調(diào)控制方法用于交直流混聯(lián)電網(wǎng)；其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)當送端電網(wǎng)發(fā)生交流故障時，啟動交直流協(xié)調(diào)控制； (2)對交流、直流輸電系統(tǒng)之間的交流側(cè)聯(lián)絡線功率進行低通濾波、隔直處理； (3)對經(jīng)過低通濾波、隔直處理后的聯(lián)絡線功率進行曲線擬合； (4)根據(jù)聯(lián)絡線功率的擬合曲線判斷發(fā)電機功角第一擺是否滿足功率提升或者功率回降條件，如果滿足功率提升條件，則執(zhí)行步驟(5)；如果滿足功率回降條件則執(zhí)行步驟(7)；否則返回步驟⑵； (5)根據(jù)功率提升比例系數(shù)進行功率提升； (6)判斷是否滿足直流功率提升結(jié)束條件，如果滿足，則直流功率提升結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟⑵； (7)根據(jù)功率回降比例系數(shù)進行功率回降； (8)判斷是否滿足功率回降結(jié)束條件，如果是，則直流回降結(jié)束，否則，執(zhí)行步驟(4)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于: 在步驟(3)中，聯(lián)絡線功率擬合曲線為: 其中分別為擬合曲線的待定系數(shù)，^聯(lián)絡線第&個采樣點的功率值，^代表第匕個采樣點的采樣時刻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于: 在步驟(4)中，首先根據(jù)以下方程組求解得到待定系數(shù)
II打 卜1左，1卜1卜1 VI^打VI
1-1 1-1 1-1 其中，^為第&個采樣點的采樣時刻，7,為聯(lián)絡線第&個采樣點的功率值，II為采樣點數(shù)； 當3小于0時，則判斷滿足直流功率提升條件，進入步驟(5)； 當3大于0時，則判斷滿足直流功率回降條件，進入步驟(7)； 否則，返回步驟(2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于: 在步驟(5)中，在聯(lián)絡線功率波峰前后的兩個過零點處進行功率提升，在第一個過零點即第一個波峰前的第一個過零點起至第二個過零點即波峰后的第一個過零點止進行功率提升，提升功率的最大值在擬合曲線的波峰處，為X即?0，其中，？0是穩(wěn)態(tài)時聯(lián)絡線功率值，85。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于: 在步驟(6)中，判斷是否滿足功率提升結(jié)束條件，判斷條件為:①上次擬合曲線的幅值與本次擬合曲線的幅值差小于門檻值口1^1(1^11^(11，其中^311(1^11^(11取值為0.01欣；②本次擬合曲線的幅值與第一擺的幅值的比小于邱31111111X12，其中^311(1^1111X12取值為.30% ；如果①、②兩個條件均滿足時，則直流提升結(jié)束，否則，返回步驟(2).
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于: 在步驟(7)中，在聯(lián)絡線功率波谷前后的兩個過零點處進行功率提升，在第一個過零點即第一個波谷前的第一個過零點起至第二個過零點即波谷后的第一個過零點止進行功率回降，回降功率的最大值在曲線的極值即波谷處，為％冊11？0，^0^X1取0.5，？0是指穩(wěn)態(tài)時聯(lián)絡線功率值。8、根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的交直流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于: 在步驟(8)中，判斷是否滿足功率回降結(jié)束條件，判斷條件為:①上次擬合曲線的幅值與本次擬合曲線的幅值差小于門檻值取值為0.01欣德本次擬合曲線的幅值與第一擺的幅值的比小于取值為.30%，如果①、②兩個條件均滿足時，則直流回降結(jié)束，否則，返回步驟(2)。
【文檔編號】H02J3/24GK104319794SQ201410643026
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】姚秀萍, 李暉, 常喜強, 時伯年, 趙明君, 邱富東, 王衡, 瞿艷霞, 郭小龍, 張鋒 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)新疆電力公司, 國網(wǎng)北京經(jīng)濟技術(shù)研究院, 國網(wǎng)河南省電力公司, 北京四方繼保自動化股份有限公司