一种应对高压直流连续换相失败的紧急控制方法技术

本发明专利技术公开了一种应对高压直流连续换相失败的紧急控制方法，属于电力系统及其自动化技术领域。直流输电系统连续换相失败故障可能导致送端电网暂态功角失稳，连续换相失败造成系统失稳的主要原因是直流输送功率连续性骤降导致发电机累积加速面积大于减速面积，在安全稳定控制装置中采用换相失败时间的累加量作为失稳判据和切机方案的匹配依据。在临界累积换相失败时间至直流闭锁临界换相失败时间区间内，仅采用切机措施保证系统的安全稳定，如累积换相失败时间大于直流闭锁临界换相失败时间则需要闭锁相关直流后切机。本发明专利技术针对连续换相失败故障的复杂性简化判断失稳与匹配策略表的过程，可以满足实际工程的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术于电力系统及其自动化
，更准确地说本专利技术提出了一种应对高压直流连续换相失败引起送端电网发电机功角失稳的紧急控制方法。
技术介绍
直流系统大密度接入交流电网，使得交、直流系统间相互影响日益复杂，给电网的安全稳定运行带来巨大的挑战。大功率直流系统的换相失败故障比较常见，多由受端交流系统故障引发。换相失败期间直流功率大幅下降，直流送端电网的同步发电机加速，如换相失败持续时间短，直流功率能快速恢复，对系统的稳定运行影响不大，但连续换相失败对系统稳定性的影响比较严重，连续换相失败的反复冲击可能引起送端机组相对功角失稳和重要交流联络断面解列。除了接于弱交流系统的高压直流系统由于大量无功的消耗导致发生连续的换相失败外，空充主变、励磁涌流、单相故障重合闸等均有可能因为波形畸变等原因进而引起直流系统连续的换相失败。安全稳定控制装置在电网受到大扰动而出现紧急状况时，执行切机、切负荷等紧急控制措施，使系统保持安全稳定运行。目前，针对送端交流电网直流系统闭锁故障可以通过安全稳定控制装置紧急切机保证系统的安全稳定，而尚未有针对直流连续换相失败的有效控制手段。直流控保系统中的换相失败保护对于交流系统故障引起的换相失败，至少要持续2.6s才会闭锁直流，此时系统极有可能已经失去稳定性，由此给特高压交直流互联电网的安全稳定运行带来极大的安全隐患。安全稳定控制装置一般基于简单可靠的控制策略表采用“离线决策，实时匹配”的控制方式。控制策略与电网的接线方式、潮流状况和故障类型等因素有着较为复杂的关系，策略的制定基于大量离线仿真计算结果，按照最严重情况考虑。直流发生连续换相失败的情况相对复杂，换相失败次数、单次换相失
败持续时间、各次换相失败之间的时间间隔等都有可能不同，而各种因素对系统的安全稳定情况均会产生影响。如果将各种因素都纳入策略表，按照彼此之间的组合情况制定策略并进行匹配，则策略表结构过于复杂，不仅难以离线制定，也增加了在线失配的风险。由于连续换相失败情况的复杂性，为了简化判断失稳与匹配策略表的过程，需要提炼出主要特征量作为失稳判据与匹配决策的依据。
技术实现思路
本专利技术目的是：针对高压直流连续换相失败可能引起送端电网机组功角失稳问题，给出一种采用安全稳定控制装置切机及闭锁直流的紧急控制方法。本专利技术的基本原理在于：直流输电系统连续换相失败故障可能导致送端电网暂态功角失稳，连续换相失败造成系统失稳的主要原因是直流输送功率连续性的骤降使发电机加速，表现为累积加速面积过大，而累积加速面积与换相失败的累积持续时间成正相关。故考虑简化处理各次换相失败之间的短时恢复时间，采用换相失败时间的累加量作为失稳判据和切机方案的匹配依据，即相同的累积换相失败时间对应相同的失稳模式和切机方案，如此虽然带来了一定误差，但在工程允许的范围内。在临界累积换相失败时间至直流闭锁临界换相失败时间区间内，仅采用切机措施保证系统的安全稳定；如累积换相失败时间大于直流闭锁临界换相失败时间则需要闭锁相关直流后切机。该方法针对连续换相失败故障的复杂性简化判断失稳与匹配策略表的过程，可以满足实际工程的要求。具体地说，本专利技术是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：1)判断直流输电系统是否发生换相失败故障，如发生，则直流控保系统将相关的换相失败信号发送安全稳定控制装置，安全稳定控制装置中的换相失败时间累加器开始计时并累积换相失败时间；2)若安全稳定控制装置中的累积换相失败时间小于等于当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，且最近一次换相失败结
束后在大于预定门槛值的时间间隔内未再次发生换相失败，则判断直流输电系统换相失败已经恢复，输出计及最近一次换相失败的累积换相失败时间，进入步骤3)，否则，返回步骤1)；若安全稳定控制装置中的累积换相失败时间大于当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，则进入步骤4)；3)根据累积换相失败时间在控制策略表中匹配当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，确定是否需要采取相应的切机措施，如需要采取则通过安全稳定控制装置执行切机控制命令，之后将换相失败时间累加器清零，返回步骤1)，否则，直接将换相失败时间累加器清零，返回步骤1)；4)根据当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，由安全稳定控制装置向直流控保系统发出闭锁直流信号并执行相应的切机控制命令，之后将换相失败时间累加器清零，返回步骤1)。上述技术方案的进一步特征在于，步骤2)中所述当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，根据当前直流输送功率和系统运行方式匹配离线计算的控制策略表得到，具体步骤包括：1)对于不同的直流输送功率按照功率间隔进行分档，针对各档位的直流功率，选择安全稳定裕度小于相应设定门槛值的多个典型系统运行方式；2)按严重情况考虑，换相失败时直流功率设置为0，取典型的换相失败持续时间和两次换相失败时间间隔，通过调整连续换相失败的次数，基于时域仿真得到对应不同运行方式下各档位直流功率系统临界稳定的连续换相失败次数，进而得到对应不同运行方式下各档位直流功率的临界累积换相失败时间，将临界累积换相失败时间延迟，作为直流闭锁临界换相失败时间。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)中根据累积换相失败时间在控制策略表中匹配当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，包括以下过程：1)在获取不同运行方式各档位直流功率临界累积换相失败时间和直流闭锁
临界换相失败时间的基础上，在临界累积换相失败时间至直流闭锁临界换相失败时间的时间区间内，通过模拟增加连续换相失败次数基于时域仿真求取不同累积换相失败时间下的切机台数和切机量；2)按系统运行方式、直流输送功率、直流累积换相失败时间区间和包括切机台数和切机量在内的控制措施组织策略表，当实际运行中某直流发生连续换相失败时，在预先制定的策略表中匹配相应的控制策略。上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)中当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，是通过以下过程制定的：1)对基于不同运行方式下各档位直流功率下累积换相失败时间大于直流闭锁临界换相失败时间的情况，基于时域仿真求取直流闭锁故障后的切机台数和切机量；2)按系统运行方式、直流输送功率、直流闭锁临界换相失败时间和包括切机台数和切机量在内的控制措施组织策略表，当实际运行中某直流发生连续换相失败且累积换相失败时间大于直流闭锁临界换相失败时间时，在预先制定的策略表中匹配相应的控制策略。本专利技术的有益效果如下：本专利技术针对直流输电系统连续换相失败故障可能导致送端电网暂态功角失稳问题，在安全稳定控制装置中采用换相失败时间的累加量作为失稳判据和切机方案的匹配依据，可以简化判断失稳与匹配策略表的过程，解决策略表结构过于复杂难以离线制定的困难，有效提升了应对特高压大功率直流系统连续换相失败的紧急控制能力，降低了大功率直流系统连续换相失败导致电网失稳的风险。总而言之，本专利技术提出了一种应对高压直流连续换相失败的切机及闭锁直流紧急控制方法，可满足实际工程的要求。附图说明图1为本专利技术方法的流程图。图2为累积换相失败时间的失稳判据原理图。具体实施方式下面参照附图并结合实例对本专利技术作进一步详细描述。实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应对高压直流连续换相失败的紧急控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1）判断直流输电系统是否发生换相失败故障，如发生，则直流控保系统将相关的换相失败信号发送安全稳定控制装置，安全稳定控制装置中的换相失败时间累加器开始计时并累积换相失败时间；2）若安全稳定控制装置中的累积换相失败时间小于等于当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，且最近一次换相失败结束后在大于预定门槛值的时间间隔内未再次发生换相失败， 则判断直流输电系统换相失败已经恢复，输出计及最近一次换相失败的累积换相失败时间，进入步骤3），否则，返回步骤1）；若安全稳定控制装置中的累积换相失败时间大于当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，则进入步骤4）；3）根据累积换相失败时间在控制策略表中匹配当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，确定是否需要采取相应的切机措施，如需要采取则通过安全稳定控制装置执行切机控制命令，之后将换相失败时间累加器清零，返回步骤1），否则，直接将换相失败时间累加器清零，返回步骤1）；4）根据当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，由安全稳定控制装置向直流控保系统发出闭锁直流信号并执行相应的切机控制命令，之后将换相失败时间累加器清零，返回步骤1）。...

【技术特征摘要】
1. 一种应对高压直流连续换相失败的紧急控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1）判断直流输电系统是否发生换相失败故障，如发生，则直流控保系统将相关的换相失败信号发送安全稳定控制装置，安全稳定控制装置中的换相失败时间累加器开始计时并累积换相失败时间；2）若安全稳定控制装置中的累积换相失败时间小于等于当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，且最近一次换相失败结束后在大于预定门槛值的时间间隔内未再次发生换相失败， 则判断直流输电系统换相失败已经恢复，输出计及最近一次换相失败的累积换相失败时间，进入步骤3），否则，返回步骤1）；若安全稳定控制装置中的累积换相失败时间大于当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，则进入步骤4）；3）根据累积换相失败时间在控制策略表中匹配当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，确定是否需要采取相应的切机措施，如需要采取则通过安全稳定控制装置执行切机控制命令，之后将换相失败时间累加器清零，返回步骤1），否则，直接将换相失败时间累加器清零，返回步骤1）；4）根据当前直流输送功率和系统运行方式对应的控制策略，由安全稳定控制装置向直流控保系统发出闭锁直流信号并执行相应的切机控制命令，之后将换相失败时间累加器清零，返回步骤1）。2.根据权利要求1所述的应对高压直流连续换相失败的紧急控制方法，其特征在于，步骤2）中所述当前直流输送功率和系统运行方式对应的直流闭锁临界换相失败时间值，根据当前直流输送功率和系统运行方式匹配离线计算的控制策略表得到，具体步骤包括：1）对于不同的直流输送功率按照功率间隔进行分档，针对各档位的直流功率，选择安全稳定裕度小于相应设定门槛值的多个典型系统运行方式；...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍颜红，刘映尚，徐泰山，黄河，任先成，苏寅生，张金龙，徐光虎，刘韶峰，姚海成，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，中国南方电网有限责任公司，南京南瑞集团公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32