直流频率调制与低压减载配合解决电压失稳的方法和系统

摘要

本发明提供了一种直流频率调制与低压减载配合解决电压失稳的方法和系统，通过时域仿真分析，验证了该方法可以解决直流小系统弱受端电网严重故障后的电压稳定问题以及“低压高周”问题；充分发挥直流系统功率快速调整功能，在解决电压稳定问题的同时避免引入频率稳定问题；低压减载装置和直流频率调制各自检测系统电压与频率信号，不需要协调控制，可靠性高且定值整定较为简单。本发明可运用于电力系统规划和运行，利于系统分析人员合理配置电网第三道防线的控制措施的控制措施，提高直流小系统弱受端电网的稳定运行水平。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种直流频率调制与低压减载配合解 决电压失稳的方法和系统。

背景技术

高压直流输电技术具有功率调节灵活、两端系统不受同步运行约束的优点， 一方面，在远距离、大容量输电场合得到广泛应用，在全国电网互联中起着重 要作用；另一方面，在向具有弱交流电网的小系统送电中也得到较多应用。

根据实际运行经验，弱受端电网在通过直流大比例受电的情况下，容易发 生电压稳定问题。受端交流系统故障往往引起直流系统发生换相失败，吸收无 功功率进一步拉低系统电压，造成交流系统电压不能恢复，出现电压稳定问题。 对于此类问题，单纯采用低压减载的方法，在解决电压稳定问题的同时，又会 引入频率稳定问题，对于大比例受电的小系统而言更加突出。

当某一弱交流系统通过直流从主网大比例受电时，受端电网发生交流系统 故障可能引起直流发生换相失败吸收大量无功功率，系统电压不能恢复出现电 压稳定问题。此时需要作为系统第三道防线的低压减载装置动作切除部分负荷 以避免系统失去稳定。但对于小系统弱受端电网而言，低压减载装置动作切除 负荷后系统出现有功盈余，在解决了电压稳定问题的同时又引入了频率稳定问 题，低压-高周-低周问题耦合在一起，系统可控性比较差；若系统频率上升幅度 较大，则可能引起系统高周切机动作，导致电网大幅振荡甚至失去稳定。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明提供了一种直流频率调制与低压减载配合解决电 压失稳的方法和系统，可以在解决系统电压稳定问题的同时，避免系统出现频 率稳定问题，提高直流弱受端电网的稳定运行水平。

为实现上述目的，本发明提供一种直流频率调制与低压减载配合解决电压 失稳的方法和系统，其改进之处在于，所述方法包括以下步骤：

(1).直流受端系统遭遇严重故障；

(2).并行判定系统是否达到低压减载动作定值和直流频率调制动作定值，如 果达到则进入步骤5，否则进入步骤3；

(3).如果系统电压未达到低压减载动作定值，则进行低压减载动作切除负荷 操作，并进入步骤5；

(4).如果系统未达到直流频率调制动作定值，则进行直流频率调制动作调整 功率的操作，并进入步骤5；

(5).判定系统电压和频率是否均恢复，如果系统电压或频率未能恢复稳定， 则返回步骤2；否则结束。

本发明提供的优选技术方案中，严重故障，包括：线路N-2故障、主变N-2 故障、220kV线路三相短路单相开关拒动故障和连锁故障。

本发明提供的第二优选技术方案中，低压减载动作定值，为电压低于0.85p.u. 的持续时间超过2秒；直流频率调制动作定值为0.3Hz。

本发明提供的第三优选技术方案中，在所述步骤5中，电压和频率的恢复 条件为：电压恢复到0.85p.u.以上、频率恢复到49.7Hz以上。

本发明提供的第四优选技术方案中，提供一种以直流频率调制配合低压减 载解决受端电压失稳的系统，其改进之处在于，所述系统包括：依次连接的运 行状态监控单元、动作定值判断单元和恢复判定单元。

本发明提供的第五优选技术方案中，所述运行状态监控单元，监控直流受 端系统的运行状态，判断系统是否遭受遭遇严重故障。

本发明提供的第六优选技术方案中，所述动作定值判断单元，并行判定系 统是否达到低压减载动作定值和直流频率调制动作定值；如果系统电压未达到 低压减载动作定值，则进行低压减载动作切除负荷操作；如果系统未达到直流 频率调制动作定值，则进行直流频率调制动作调整功率的操作。

本发明提供的第七优选技术方案中，所述恢复判定单元，对系统电压与频 率是否均恢复稳定进行判定。

与现有技术比，本发明提供的一种直流频率调制与低压减载配合解决电压 失稳的方法和系统，对大容量直流受电的弱受端电网的电压稳定问题进行深入 分析，提出利用直流频率调制配合低压减载解决直流小系统弱受端电网电压稳 定问题的方法；解决了严重故障后系统电压不能恢复，则低压减载动作切除部 分负荷，同时直流系统开放频率调制功能，快速调整直流功率以解决频率稳定 问题；再者，可运用于电力系统规划和运行，利于系统分析人员合理配置电网 第三道防线，提高直流小系统弱受端电网的稳定运行水平。

附图说明

图1为以直流频率调制配合低压减载解决受端电压失稳的方法的流程图。

具体实施方式

一种采用直流频率调制配合低压减载解决直流小系统弱受端电网电压稳定 问题的方法，该方法可以在解决系统电压稳定问题的同时，避免系统出现频率 稳定问题，提高直流弱受端电网的稳定运行水平。

一种采用直流频率调制配合低压减载解决直流小系统弱受端电网电压稳定 问题的方法，该方法包括以下步骤：

步骤A：直流受端系统初始稳定运行，之后遭遇严重故障。

步骤B：系统并行判定是否达到低压减载动作定值以及直流频率调制动作定 值。

步骤C：系统电压达到低压减载动作定值，低压减载动作切除负荷，否则进 入下一步判定；系统达到直流频率调制动作定值，直流频率调制动作调整功率， 否则进入下一步判定。

步骤D：判定系统电压与频率是否均恢复稳定。

步骤E：系统电压或电压未能恢复稳定，则返回步骤B；否则结束。

以直流频率调制配合低压减载解决受端电压失稳的系统，包括：依次连接 的运行状态监控单元、动作定值判断单元和恢复判定单元。

所述运行状态监控单元，监控直流受端系统的运行状态，判断系统是否遭 受遭遇严重故障。

所述动作定值判断单元，并行判定系统是否达到低压减载动作定值和直流 频率调制动作定值；如果系统电压未达到低压减载动作定值，则进行低压减载 动作切除负荷操作；如果系统未达到直流频率调制动作定值，则进行直流频率 调制动作调整功率的操作。

所述恢复判定单元，对系统电压与频率是否均恢复稳定进行判定。

通过以下实施例对以直流频率调制配合低压减载解决受端电压失稳的方法 作进一步说明。

实施例1：一种以直流频率调制配合低压减载解决受端电压失稳的方法，所 述方法包括以下步骤：

(1).直流受端系统遭遇严重故障；

(2).并行判定系统是否达到低压减载动作定值和直流频率调制动作定值，如 果达到则进入步骤5，否则进入步骤3；

(3).如果系统电压未达到低压减载动作定值，则进行低压减载动作切除负荷 操作，并进入步骤5；

(4).如果系统未达到直流频率调制动作定值，则进行直流频率调制动作调整 功率的操作，并进入步骤5；

(5).判定系统电压和频率是否均恢复，如果系统电压或频率未能恢复稳定， 则返回步骤2；否则结束。

严重故障，包括：线路N-2故障、主变N-2故障、220kV线路三相短路单相 开关拒动故障和连锁故障。

低压减载动作定值，为电压低于0.85p.u.的持续时间超过2秒；直流频率调 制动作定值为0.3Hz。

在所述步骤5中，电压和频率的恢复条件为：电压恢复到0.85p.u.以上、频 率恢复到49.7Hz以上。

实施例2：某受端系统为弱交流电网，直流双极运行从主网大比例受电。以 该受端电网为例，分析利用直流延时闭锁作为三道防线解决电压稳定问题的方 法有效性。

如图1所示，该分析方法通过以下步骤实现：

第一步：初始工况为弱受端系统直流受电比例为53％，满足N-1校核。

第二步：系统某支撑电厂出线发生单回三永跳双回故障，电压持续跌落无 法恢复。

第三步：直流系统检测系统频率处于正常范围内，频率调制不动作；系统 低压减载检测电压达到动作定值，动作切除负荷。

第四步：低压减载装置与直流系统各自分别检测母线电压与系统频率。

第五步：系统电压恢复，低压减载不动作；系统频率上升超过频率调制定 值，直流频率调制动作回降功率。

第六步：直流回降功率至系统恢复有功平衡，频率恢复至稳定运行范围内， 直流频率调制停止动作；低压减载装置检测系统电压在稳定运行范围内，低压 减载不动作，结束。

在以上示例中，低压减载动作切除负荷，系统电压恢复后频率上升，直流 频率调制动作快速回降直流功率，避免事故后引入频率稳定问题。

需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方 案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发 明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修 改均在申请待批的保护范围内。