区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法和装置，方法包括：获取直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量；切除直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组，计算安控系统所需补切的区域电网机组容量和省级电网需切除的机组总量；按照省级电网切机顺序切除省内机组。本发明专利技术提供一种区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法和装置，可操作性强，可用于实际特高压/高压直流输电系统的安控措施的制定、并指导特高压/高压直流输电系统可靠运行及特高压/高压直流输电系统投运后交直流混联电网安全稳定运行具有重大的实际意义。

Optimized cutting method and device for rich power DC transmission system in regional power grid

The invention provides a method and device for optimizing the cut-off of DC outgoing system of abundant power in regional power grid, which includes: acquiring the total number of units to be removed after DC blocking fault; cutting off the wind whose transient voltage variation of generator terminal bus is greater than or equal to the ability of withstanding high voltage before and after DC blocking fault. The unit capacity of regional power grid and the total number of units that need to be cut off in provincial power grid are calculated, and the units in provincial power grid are cut off according to the order of power cut in provincial power grid. The present invention provides an optimized cut-off method and device for DC transmission system of rich power in regional power grid, which has strong operability and can be used to formulate safety control measures for practical UHV/HVDC transmission system, and to guide reliable operation of UHV/HVDC transmission system and AC/DC after operation of UHV/HVDC transmission system. The safe and stable operation of the flow hybrid power network is of great practical significance.

【技术实现步骤摘要】
区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法和装置
本专利技术涉及电力系统运行与控制
，具体涉及一种区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法和装置。
技术介绍
随着大气污染防治行动计划的实施以及国家大力发展新能源与“西电东送”能源战略的逐步推进，以风电为主要代表的新能源发电技术不断发展，远距离、大容量跨区特高压直流工程陆续投运。当前，中国处于能源结构逐步调整时期，且限于生态环保压力，火电机组能源审批较为严格，其建设及投产相对滞后，导致中国已建设投运的多回风火打捆特高压直流输电工程缺乏配套电源，特高压/高压直流输电系统外送电力需要通过区域电网富裕电力汇集；另一方面，目前中国已经规划并建设大容量特高压/高压直流输电系统用于解决某些能源省份的存量电力过剩问题，特高压/高压直流输电系统外送电力完全通过区域电网富裕电力远距离汇集而来。这些区域电网富裕电力直流外送系统对于促进中国能源资源全国范围内的优化配置、缓解大气污染防治压力、解决能源基地窝电问题、提高新能源消纳能力具有重要意义。由于特高压/高压直流输电系统外送功率大，其容量相对区域电网规模来说占比高，在特高压/高压直流输电系统发生单、双极闭锁故障后，区域电网的频率将快速大幅升高，易引发区域电网内常规机组和新能源机组无序跳闸。为保证闭锁故障后区域电网的频率稳定，需要采取一定的频率稳定控制措施，最有效的措施即为安控切机措施。由于这些特高压/高压直流输电系统配套电源较少，甚至没有配套电源，大容量直流闭锁后需要从区域电网内切除大量机组。安控切机后由于潮流大范围回退，直流换流站近区变电站母线电压升高，有可能会超过设备正常运行电压上限，损坏电气设备；另外，若区域电网内切机位置不当，会引起区域电网内薄弱断面过载，甚至造成局部地区电压失稳等风险。因此，直流闭锁故障后如何选择切机位置，使在保证区域电网频率稳定的同时，能够减轻因切机带来的大范围功率窜动后的断面过载、局部地区电压失稳、直流换流站近区的稳态过电压等一系列次生问题，对于安控切机措施的制定、指导特高压/高压直流输电系统及投运后互联电网的稳定运行具有重大的现实意义，但是目前并没有针对此问题的相关研究。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法和装置，可操作性强，可用于实际特高压/高压直流输电系统的安控措施的制定、并指导特高压/高压直流输电系统可靠运行及特高压/高压直流输电系统投运后交直流混联电网安全稳定运行具有重大的实际意义。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：本专利技术提供一种区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，所述方法包括：获取直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量，并统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率；切除直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组，根据直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量计算安控系统所需补切的区域电网机组容量，并将安控系统所需补切的区域电网机组容量按照直流外送分配比分配至省级电网，并计算省级电网需切除的机组总量；按照省级电网切机顺序切除省内机组，直至省级电网实际切除的机组总量等于或大于省级电网需切除的机组总量。所述获取直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量包括：建立区域电网富裕电力直流外送系统仿真模型，并根据区域电网富裕电力直流外送系统仿真模型计算直流闭锁故障后不采取切机措施时区域电网富裕电力直流外送系统频率临界稳定所允许的最大直流功率；获取直流闭锁故障前后直流输电系统输送有功功率的变化量；根据直流闭锁故障前后直流输电系统输送有功功率的变化量计算直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量。所述直流闭锁故障后不采取切机措施时区域电网富裕电力直流外送系统频率临界稳定所允许的最大直流功率为区域电网能够承受的最大功率不平衡量。所述获取直流闭锁故障前后直流输电系统输送有功功率的变化量包括：实时监测直流输电系统的运行状态，分别记录直流闭锁故障前、后直流输电系统输送的有功功率P1、P2；根据P1和P2获取直流闭锁故障前后区域电网富裕电力直流外送系统输送有功功率的变化量ΔP，且ΔP＝P1-P2。所述计算直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量包括：直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量PΣ用下式表示：PΣ＝ΔP-P0其中，P0为区域电网能够承受的最大功率不平衡量。所述统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压暂态变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率包括：实时监测区域电网富裕电力直流外送系统中直流近区风电机组的机端母线电压，并记录直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压暂态变化量；由安控系统切除直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压暂态变化量大于等于耐高压能力的风电机组；统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压暂态变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率。所述根据直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量计算安控系统所需补切的区域电网机组容量包括：安控系统所需补切的区域电网机组容量P∑s用下式表示：P∑s＝PΣ-Pwind-off其中，Pwind-off为直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率。所述计算省级电网需切除的机组总量包括：计算省级电网需切除的机组总量P∑si用下式表示：P∑si＝kiP∑s其中，i为区域电网内省级电网索引，ki为第i个省级电网的直流外送分配比例系数。所述省级电网切机顺序包括不同类型机组的切机顺序和同类型机组的切机顺序；所述不同类型机组的切机顺序为依次切除风电机组、水电机组、火电机组；所述同类型机组的切机顺序包括：按照风电机组距离直流换流站由近至远的顺序，或按照直流闭锁故障后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量由大到小的顺序依次切除风电机组；按照水电机组的实际出力由大到小的顺序，或按照水电机组被切除后直流换流站稳态电压由小到大的顺序依次切除水电机组；按照火电机组的实际出力由大到小的顺序，或按照火电机组被切除后直流换流站稳态电压由小到大的顺序依次切除火电机组。所述按照省级电网切机顺序切除省内机组之后包括：计算省级电网实际切除的机组总量Psi，有：Psi＝Pswi+Pshi+Psgi其中，Pswi为第i个省级电网实际切除的风电机组总功率，Pshi为第i个省级电网实际切除的水电机组总功率，Psgi为第i个省级电网实际切除的火电机组总功率，分别表示为：其中，j为第i个省级电网内可切除的风电机组索引，k为第i个省级电网内可切除的水电机组索引，l为第i个省级电网内可切除的火电机组索引，且j＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m，l＝1,2,...,t，n为第i个省级电网内可切除的风电机组数量，m为第i个省级电网内可切除的水电机组数量，t为第i个省级电网内可切除的火电机组数量；为第i个省级电网内内第j台可切除的风电机组汇集线路上的有功功率，为第i个省级电网内第k台可切除的水电机组的有功功率，为第i个省级电网内第l台可切除的火电机组的有功功率。本专利技术还提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述方法包括：获取直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量，并统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率；切除直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组，根据直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量计算安控系统所需补切的区域电网机组容量，并将安控系统所需补切的区域电网机组容量按照直流外送分配比分配至省级电网，并计算省级电网需切除的机组总量；按照省级电网切机顺序切除省内机组，直至省级电网实际切除的机组总量等于或大于省级电网需切除的机组总量。

【技术特征摘要】
1.区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述方法包括：获取直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量，并统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率；切除直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组，根据直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量计算安控系统所需补切的区域电网机组容量，并将安控系统所需补切的区域电网机组容量按照直流外送分配比分配至省级电网，并计算省级电网需切除的机组总量；按照省级电网切机顺序切除省内机组，直至省级电网实际切除的机组总量等于或大于省级电网需切除的机组总量。2.根据权利要求1所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述获取直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量包括：建立区域电网富裕电力直流外送系统仿真模型，并根据区域电网富裕电力直流外送系统仿真模型计算直流闭锁故障后不采取切机措施时区域电网富裕电力直流外送系统频率临界稳定所允许的最大直流功率；获取直流闭锁故障前后直流输电系统输送有功功率的变化量；根据直流闭锁故障前后直流输电系统输送有功功率的变化量计算直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量。3.根据权利要求2所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述直流闭锁故障后不采取切机措施时区域电网富裕电力直流外送系统频率临界稳定所允许的最大直流功率为区域电网能够承受的最大功率不平衡量。4.根据权利要求3所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述获取直流闭锁故障前后直流输电系统输送有功功率的变化量包括：实时监测直流输电系统的运行状态，分别记录直流闭锁故障前、后直流输电系统输送的有功功率P1、P2；根据P1和P2获取直流闭锁故障前后区域电网富裕电力直流外送系统输送有功功率的变化量ΔP，且ΔP＝P1-P2。5.根据权利要求4所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述计算直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量包括：直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量PΣ用下式表示：PΣ＝ΔP-P0其中，P0为区域电网能够承受的最大功率不平衡量。6.根据权利要求4所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率包括：实时监测区域电网富裕电力直流外送系统中直流近区风电机组的机端母线电压，并记录直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量；由安控系统切除直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组；统计直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率。7.根据权利要求5所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述根据直流闭锁故障后区域电网需切除的机组总量计算安控系统所需补切的区域电网机组容量包括：安控系统所需补切的区域电网机组容量P∑s用下式表示：P∑s＝PΣ-Pwind-off其中，Pwind-off为直流闭锁故障前后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量大于等于耐高压能力的风电机组在直流闭锁故障前的并网功率。8.根据权利要求7所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述计算省级电网需切除的机组总量包括：计算省级电网需切除的机组总量P∑si用下式表示：P∑si＝kiP∑s其中，i为区域电网内省级电网索引，ki为第i个省级电网的直流外送分配比例系数。9.根据权利要求8所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述省级电网切机顺序包括不同类型机组的切机顺序和同类型机组的切机顺序；所述不同类型机组的切机顺序为依次切除风电机组、水电机组、火电机组；所述同类型机组的切机顺序包括：按照风电机组距离直流换流站由近至远的顺序，或按照直流闭锁故障后直流近区风电机组机端母线暂态电压变化量由大到小的顺序依次切除风电机组；按照水电机组的实际出力由大到小的顺序，或按照水电机组被切除后直流换流站稳态电压由小到大的顺序依次切除水电机组；按照火电机组的实际出力由大到小的顺序，或按照火电机组被切除后直流换流站稳态电压由小到大的顺序依次切除火电机组。10.根据权利要求8所述的区域电网富裕电力直流外送系统的优化切机方法，其特征在于，所述按照省级电网切机顺序切除省内机组之后包括：计算省级电网实际切除的机组总量Psi，有：Psi＝Pswi+Pshi+Psgi其中，Pswi为第i个省级电网实际切除的风电机组总功率，Pshi为第i个省级电网实际切除的水电机组总功率，Psgi为第i个省级电网实际切除的火电机组总功率，分别表示为：其中，j为第i个省级电网内可切除的风电机组索引，k为第i个省级电网内可切除的水电机组索引，l为第i个省级电网内可切除的火电机组索引，且j＝1,2,...,n，k＝1,2,...,m，l＝1,2,...,t，n为第i个省级电网内可切除的风电机组数量，m为第i个省级电网内可切除的水电机组数量，t为第i个省级电网内可切除的火电机组数量；为第i个省级电网内内第j台可切除的风电机组汇集线路上的有功功率，为第i个省级电网内第k台可切除的水电机组的有功功率，为第i个省级电网内第l台可切除的火电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾俊川，于强，仲悟之，张健，张立波，易俊，高鹏飞，邵瑶，屠竞哲，贺庆，云雷，刘丽平，王歆，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网山东省电力公司烟台供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11