一种适应于异同步电网的直流功率调制方法和系统

摘要

本发明公开了一种适应于异同步电网的直流功率调制方法和系统，其包括：若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“分区异步模式”信号，所述“分区异步模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第一直流功率调制量，将所述第一直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率；若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“大区联网模式”信号，所述“大区联网模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第二直流功率调制量，将所述第二直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率。

说明书

技术领域

本发明涉及适应于异同步电网的直流功率调制方法，具体涉及一种适应于异同步电网的直流功率调制方法和系统。

背景技术

2016年南方电网已经实现了云南电网与主网通过直流连接的异步联网格局。广东电网将建设湾区中、南两个通道的背靠背柔直工程和500kV交流新外环。到2030年后广东电网可能发展为东西分区柔性直流异步联网。根据智能电网规划研究报告(送审稿)，中长期南方电网可能形成3-4个异步电网。

柔性直流具有功率快速调节且具备快速功率反转的灵活调制性能，研究实施具备交流化特性的直流调制控制功能，可模拟为交流联络线，根据双侧系统电气量状态变化，在跳机、直流闭锁、交流线路跳闸等情况下，实现直流功率快速自动控制和双侧交流系统功率互济，有利于系统恢复稳定。

然而在多分区电网建设过程中，存在着大区联网和分区异步电网的多种电网运行模式，目前现有技术无法处理两种模式的稳定切换。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种适应于异同步电网的直流功率调制方法和系统，其可以适应不同的电网运行模式，既满足大区联网模式的直流功率调制需求，也满足分区异步模式的直流功率调制需求，可以实现直流功率快速自动控制和双侧交流系统功率互济，有利于提高电网系统稳定性。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种适应于异同步电网的直流功率调制方法，其包括：

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“分区异步模式”信号，所述“分区异步模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第一直流功率调制量，将所述第一直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率；

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“大区联网模式”信号，所述“大区联网模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第二直流功率调制量，将所述第二直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率。

第二方面，本发明提供了一种适应于异同步电网的直流功率调制系统，其包括：

直流功率调制控制器，其用于执行：

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“分区异步模式”信号，所述“分区异步模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第一直流功率调制量，将所述第一直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率；

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“大区联网模式”信号，所述“大区联网模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第二直流功率调制量，将所述第二直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明可以适应不同的电网运行模式，既满足大区联网模式的直流功率调制需求，也满足分区异步模式的直流功率调制需求，可以实现直流功率快速自动控制和双侧交流系统功率互济，有利于提高电网系统稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中分区异步模式的直流功率调制控制器；

图2为本发明实施例中大区联网模式的直流功率调制控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

一种适应于异同步电网的直流功率调制方法，其包括：

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“分区异步模式”信号，所述“分区异步模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第一直流功率调制量，将所述第一直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率；

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“大区联网模式”信号，所述“大区联网模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第二直流功率调制量，将所述第二直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率。

某些实施例中，所述生成第一直流功率调制量，具体方法为：

直流测量系统实时测量计算直流输电系统的两侧频率f1、f2，计算得到△f1、△f2；

△f1、△f2作为异步电网频率同步运行控制器的输入，经过滤波、隔直、PI控制和限幅控制环节后，计算得到第一直流功率调制量，其中，△f1、△f2是背靠背换流站两侧频率f1、f2与额定频率的差值。

某些实施例中，所述生成第二直流功率调制量，具体方法为：

直流测量系统实时测量计算直流输电系统两侧的相角差φ1-φ2，并与稳态情况下两侧直流输电系统的相角差做比较作差，差值经过P控制环节和限幅控制环节，计算得到第二直流功率调制量。

某些实施例中，发送“分区异步模式”信号和“大区联网模式”信号之前，还包括：

运行人员操作界面上设置“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的投退按钮，运行人员通过该投退按钮对发送“分区异步模式”信号和“大区联网模式”信号的功能进行手动投退操作。

某些实施例中，投入“异同步电网直流功率调制功能”后，自动屏蔽柔性直流单元的FLC功能。

某些实施例中，当直流运行中稳控装置动作，则稳控装置动作后退出“异同步电网直流功率调制功能”。

某些实施例中，运行人员退出“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的按钮，则异同步电网直流功率调制功能控制器失效，其控制器输出为0。

在某个完整的实施例中，一种适应于异同步电网的直流功率调制方法，具体实现方法如下：

(1)运行人员操作界面HMI上设置“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的投退按钮，运行人员可以通过投退按钮对该功能进行手动投退操作。

(2)投入“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的投退按钮后，若稳控装置根据电网运行状态，向柔性直流控制系统发送“分区异步模式”信号，则直流功率调制控制器选择如下：

直流测量系统实时测量计算直流输电系统两侧频率f1、f2，计算得到△f1、△f2，并作为图1所示的异步电网频率同步运行控制器的输入，经过图1所示控制器一系列的滤波、隔直、PI控制、限幅等控制环节，计算得到直流功率调制量，并叠加到直流功率参考值上，自动调节柔性直流的实际运行功率。

图1中：△f1、△f2是背靠背换流站两侧频率f1、f2与额定频率的差值，ΔP为直流功率调制量；T1为滤波时间常数，取6ms；K为放大系数，取15；Kp和Ki为比例常数和积分常数，该两个常数通过系统仿真分析研究确定，对鲁西背靠背直流，Kp＝0.045，Ki＝36时。

(3)投入“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的投退按钮后，若稳控装置根据电网运行状态，向柔性直流控制系统发送“大区联网模式”信号，则直流功率调制控制器选择如下：

直流测量系统实时测量计算直流输电系统两侧的相角差(φ1-φ2)，并与稳态情况下两侧系统相角差做比较作差，差值经过一个P控制环节、限幅等控制环节，计算得到直流功率调制量，并叠加到直流功率参考值上，自动调节柔性直流的实际运行功率。

图2中φ1和φ2为背靠背柔直两侧的相角，可采用类似PMU的算法来获取，φ0为稳态情况下(两侧功率各自处在平衡状态，东西部的功率交换、各交直流联络线功率处在平稳状态)的两侧系统相角差，ΔP为控制器输出的柔直调制功率。

(4)投入“异同步电网直流功率调制功能”后，自动屏蔽柔直单元的FLC功能。

(5)若直流运行中稳控装置动作，则采取稳控优先原则，稳控动作后退出“异同步电网直流功率调制功能”，同时“异同步电网直流功率调制功能”(不退“异同步电网直流功率调制功能”控制压板，HMI界面手动复位稳控动作告警信号延时3秒后重新使能“异同步电网直流功率调制功能”)。

(6)运行人员退出“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的按钮，则异同步电网直流功率调制功能控制器失效，控制器输出为0。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种适应于异同步电网的直流功率调制系统，其包括：

直流功率调制控制器，其用于执行：

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“分区异步模式”信号，所述“分区异步模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第一直流功率调制量，将所述第一直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率；

若稳控装置根据电网运行状态向柔性直流控制系统发送“大区联网模式”信号，所述“大区联网模式”信号用于控制直流功率调制控制器生成第二直流功率调制量，将所述第二直流功率调制量叠加到直流功率参考值上，自动调节所述柔性直流控制系统的实际运行功率。

某些实施例中，所述生成第一直流功率调制量，具体方法为：

直流测量系统实时测量计算直流输电系统的两侧频率f1、f2，计算得到△f1、△f2；

△f1、△f2作为异步电网频率同步运行控制器的输入，经过滤波、隔直、PI控制和限幅控制环节后，计算得到第一直流功率调制量，其中，△f1、△f2是背靠背换流站两侧频率f1、f2与额定频率的差值。

某些实施例中，所述生成第二直流功率调制量，具体方法为：

直流测量系统实时测量计算直流输电系统两侧的相角差φ1-φ2，并与稳态情况下两侧直流输电系统的相角差做比较作差，差值经过P控制环节和限幅控制环节，计算得到第二直流功率调制量。

某些实施例中，发送“分区异步模式”信号和“大区联网模式”信号之前，还包括：

运行人员操作界面上设置“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的投退按钮，运行人员通过该投退按钮对发送“分区异步模式”信号和“大区联网模式”信号的功能进行手动投退操作。

某些实施例中，投入“异同步电网直流功率调制功能”后，自动屏蔽柔性直流单元的FLC功能。

某些实施例中，当直流运行中稳控装置动作，则稳控装置动作后退出“异同步电网直流功率调制功能”。

某些实施例中，运行人员退出“异同步电网直流功率调制功能”控制功能的按钮，则异同步电网直流功率调制功能控制器失效，其控制器输出为0。

由于该系统是本发明实施例的适应于异同步电网的直流功率调制方法对应的系统，并且该系统解决问题的原理与该方法相似，因此该系统的实施可以参见上述方法实施例的实施过程，重复之处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。