一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，属于电力系统运行和控制技术领域。本发明专利技术利用发电机组的快关汽门应对高压连续换相失败所引发的电网暂态失稳情况，对包括拟定快关汽门机组，选择快关汽门机组控制方式以及快关汽门机组关闭时间进行研究设计，减少了电力系统机械功率与电磁功率的不平衡性，进而改善电力系统暂态功角稳定，可以有效地保证电力系统安全稳定性。

Control method for solving transient instability of power grid caused by HVDC commutation failure

The invention relates to a control method for solving transient instability of power network caused by HVDC commutation failure, which belongs to the technical field of power system operation and control. The invention uses continuous commutation failure caused by transient instability with fast valving high-voltage generator, fast valving unit to include the development, selection of fast valving control unit and steam valving unit closing time for the study design, reduce the power system mechanical and electrical power imbalances. In order to improve the power system transient angle stability, can effectively ensure the security and stability of power system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，属于电力系统运行和控制

技术介绍
近年来，我国的高压直流事业跨越式发展，而高压直流一旦发生换相失败或闭锁情况下，会产生暂态功角稳定问题。发电机输出的电磁功率突然产生变化，而原动机的功率几乎不变，因而在发电机轴上出现不平衡功率，使发电机产生剧烈的相对运动甚至导致系统的稳定性遭受破坏。如果原动机的调节十分灵敏、快速和准确，使原动机的功率变化能跟上电磁功率的变化，那么轴上的不平衡功率便可大大减小，从而防止暂态稳定性的破坏。但是，现有的原动机调速器都具有一定的机械惯性和失灵区，因而其调节作用总存在一定的滞迟。加之原动机本身从调节器改变输入工质的数量(如蒸汽量)到它的输出转矩发生相应的变化也要一定的时间，所以，难以满足要求。因此，快速动作汽门装置能在系统故障(大干扰)时，根据故障情况快速关闭汽门，以增大可能的减速面积，防止系统失去同步；然后逐步重新开启汽门，以减小转子的振荡幅度，是一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的经济有效的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，利用发电机组的快关汽门应对高压连续换相失败所引发的电网暂态失稳情况，分别对包括拟定快关汽门机组，选择快关汽门机组控制方式以及快关汽门机组关闭时间进行设计研究，保证电力系统安全稳定运行。本专利技术提出的解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，包括以下步骤：(1)确定用于控制电网暂态失稳所使用的带有快关汽门的汽轮机组，具体过程如下：(1-1)构建一个电网中直流输电线路的分布矩阵如下：其中，n为电网的节点数，Au为维度n×n的实数矩阵，Pba为由电网节点b向电网节点a流动的线路有功功率，Pa为流过电网节点a的有功功率，Ub为电网节点b的上游节点的集合；(1-2)利用下式计算电网中直流输电线路kD从发电机机组i获取的有功功率PkD,Gi：其中，k、D分别为直流输电线路kD的两个节点，PkD为直流输电线路kD的有功功率，PGi为发电机机组i的输出有功功率，Pk为注入直流输电线路kD的节点k的有功功率，ei为n维实数的单位列向量，其中第i个分量为1，其余分量为0，ek为n维实数的单位列向量，其中第k个分量为1，其余分量为0的单位列矢量；(1-3)重复步骤(1-2)，分别计算电网中各直流输电线路从电网中各发电机机组获取的有功功率，从发电机机组的带有快关汽门的汽轮机组中选择获取有功功率最大的汽轮机组作为控制电网暂态失稳的带有快关汽门的汽轮机组；(2)确定上述步骤(1)选择的汽轮机组的快关汽门的关闭时间，以实现对发电网暂态失稳的控制，具体过程如下：(2-1)通过电力系统暂态失稳模拟实验，得到上述步骤(1)所选定的快关汽门关闭期间的功角振荡周期T；(2-2)若电网出现永久故障，则采用“持续快关”的控制方式，即将汽轮机组的中压调节门和高压调节门同时关闭，使汽轮机组的快关汽门关闭时间t为：其中，tmax为汽轮机组中中压调节门和高压调节门的最大关闭时间，tmax为300ms，T为快关汽门关闭期间的功角振荡周期；(2-3)若电网在故障后自动重合闸成功，则采用“瞬时快关”的控制方式，即将汽轮机组的中压调节门瞬时关闭，使汽轮机组的快关汽门关闭时间t等于快关汽门关闭期间的功角振荡周期T的整数倍。本专利技术提出的解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，其优点是：本专利技术利用发电机组的快关汽门应对高压连续换相失败所引发的电网暂态失稳情况，对包括拟定快关汽门机组，选择快关汽门机组控制方式以及快关汽门机组关闭时间进行研究设计，减少了电力系统机械功率与电磁功率的不平衡性，进而改善电力系统暂态功角稳定，可以有效地保证电力系统安全稳定性。具体实施方式本专利技术提出的解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，包括以下步骤：(1)确定用于控制电网暂态失稳所使用的带有快关汽门的汽轮机组，利用电网潮流跟踪法，计算出电网中直流输电线路从电网中各台发电机获取的功率，从带有快关汽门的汽轮机组中选择获取有功功率最多的汽轮机组。具体过程如下：(1-1)构建一个电网中直流输电线路的分布矩阵如下：其中，n为电网的节点数，Au为维度n×n的实数矩阵，Pba为由电网节点b向电网节点a流动的线路有功功率，Pa为流过电网节点a的有功功率，Ub为电网节点b的上游节点的集合；(1-2)利用下式计算电网中直流输电线路kD从发电机机组i获取的有功功率PkD，Gi：其中，k、D分别为直流输电线路kD的两个节点，PkD为直流输电线路kD的有功功率，PGi为发电机机组i的输出有功功率，Pk为注入直流输电线路kD的节点k的有功功率，ei为n维实数的单位列向量，其中第i个分量为1，其余分量为0，ek为n维实数的单位列向量，其中第k个分量为1，其余分量为0的单位列矢量；(1-3)重复步骤(1-2)，分别计算电网中各直流输电线路从电网中各发电机机组获取的有功功率，从发电机机组的带有快关汽门的汽轮机组中选择获取有功功率最大的汽轮机组作为控制电网暂态失稳的带有快关汽门的汽轮机组；(2)确定上述步骤(1)选择的汽轮机组的快关汽门的关闭时间，以实现对发电网暂态失稳的控制，具体过程如下：(2-1)通过电力系统暂态失稳模拟实验，得到上述步骤(1)所选定的快关汽门关闭期间的功角振荡周期T；(2-2)若电网出现永久故障，则采用“持续快关”的控制方式，“持续快关”控制方式，可迅速降低汽轮机出力，稳定效果好，但对锅炉及其控制系统的冲击大。将汽轮机组的中压调节门和高压调节门同时关闭，使汽轮机组的快关汽门关闭时间t为：其中，tmax为汽轮机组中中压调节门和高压调节门的最大关闭时间，tmax为300ms，T为快关汽门关闭期间的功角振荡周期；(2-3)若电网在故障后自动重合闸成功，则采用“瞬时快关”的控制方式，“瞬时快关”控制方式，保证汽轮机组在故障后能够迅速恢复出力。即将汽轮机组的中压调节门瞬时关闭，使汽轮机组的快关汽门关闭时间t等于快关汽门关闭期间的功角振荡周期T的整数倍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)确定用于控制电网暂态失稳所使用的带有快关汽门的汽轮机组，具体过程如下：(1‑1)构建一个电网中直流输电线路的分布矩阵如下：其中，n为电网的节点数，Au为维度n×n的实数矩阵，Pba为由电网节点b向电网节点a流动的线路有功功率，Pa为流过电网节点a的有功功率，Ub为电网节点b的上游节点的集合；(1‑2)利用下式计算电网中直流输电线路kD从发电机机组i获取的有功功率PkD,Gi：其中，k、D分别为直流输电线路kD的两个节点，PkD为直流输电线路kD的有功功率，PGi为发电机机组i的输出有功功率，Pk为注入直流输电线路kD的节点k的有功功率，ei为n维实数的单位列向量，其中第i个分量为1，其余分量为0，ek为n维实数的单位列向量，其中第k个分量为1，其余分量为0的单位列矢量；(1‑3)重复步骤(1‑2)，分别计算电网中各直流输电线路从电网中各发电机机组获取的有功功率，从发电机机组的带有快关汽门的汽轮机组中选择获取有功功率最大的汽轮机组作为控制电网暂态失稳的带有快关汽门的汽轮机组；(2)确定上述步骤(1)选择的汽轮机组的快关汽门的关闭时间，以实现对发电网暂态失稳的控制，具体过程如下：(2‑1)通过电力系统暂态失稳模拟实验，得到上述步骤(1)所选定的快关汽门关闭期间的功角振荡周期T；(2‑2)若电网出现永久故障，则采用“持续快关”的控制方式，即将汽轮机组的中压调节门和高压调节门同时关闭，使汽轮机组的快关汽门关闭时间t为：其中，tmax为汽轮机组中中压调节门和高压调节门的最大关闭时间，tmax为300ms，T为快关汽门关闭期间的功角振荡周期；(2‑3)若电网在故障后自动重合闸成功，则采用“瞬时快关”的控制方式，即将汽轮机组的中压调节门瞬时关闭，使汽轮机组的快关汽门关闭时间t等于快关汽门关闭期间的功角振荡周期T的整数倍。...

【技术特征摘要】
1.一种解决高压直流换相失败引发电网暂态失稳的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)确定用于控制电网暂态失稳所使用的带有快关汽门的汽轮机组，具体过程如下：(1-1)构建一个电网中直流输电线路的分布矩阵如下：其中，n为电网的节点数，Au为维度n×n的实数矩阵，Pba为由电网节点b向电网节点a流动的线路有功功率，Pa为流过电网节点a的有功功率，Ub为电网节点b的上游节点的集合；(1-2)利用下式计算电网中直流输电线路kD从发电机机组i获取的有功功率PkD,Gi：其中，k、D分别为直流输电线路kD的两个节点，PkD为直流输电线路kD的有功功率，PGi为发电机机组i的输出有功功率，Pk为注入直流输电线路kD的节点k的有功功率，ei为n维实数的单位列向量，其中第i个分量为1，其余分量为0，ek为n维实数的单位列向量，其中第k个分量为1，其余分量为0的单位列矢量；(1-3)重复步骤(1-2)，分别计算电网...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国力，陈颖，张静怡，陆超，陈肖璐，吴晓丹，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，清华大学，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15