一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，属于电力系统运行控制和调度的技术领域。本发明专利技术根据故障后预估的下一断面系统潮流调节UPFC所在支路的潮流以实现传输线路传输的有功恒定、传输线路送电端电压稳定的控制目标，防止故障扩大并使系统迅速恢复正常。

A method for active power control of UPFC in AC / DC system after DC blocking fault

The invention discloses a method for active control of UPFC after DC blocking fault of AC and DC system, which belongs to the technical field of power system operation control and dispatch. According to the trend of the next section after the fault prediction of regulation of UPFC branch power flow to realize transmission line transmission power, transmission line to send constant control target terminal voltage stable electricity, prevent the expansion of the fault and the system quickly returned to normal.

【技术实现步骤摘要】
一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法
本专利技术公开了一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，属于电力系统运行控制和调度的

技术介绍
随着电力系统区域间的互联加强以及输电电压等级的提高，高压直流输电技术(HVDC,High-VoltageDirectCurrent)因其控制方便以及异步联网等优点在电力系统送变电环节中扮演着越来越重要的角色，随之而来的是受端系统强度将受到越来越大的考验，不恰当的直流输电控制以及直流间的相互作用有可能造成系统不稳定甚至故障，而电力系统发生故障所承受的代价将越来越大。统一潮流控制器(UPFC,UnifiedPowerFlowController)是柔性交流输电系统(FACTS,FlexibleAlternativeCurrentTransmissionSystems)中最具代表性、功能最强大的补偿装置，可以很方便地调节输电系统中线路阻抗、电压幅值以及相位这三个参数，从而实现了输电环节高效灵活的控制，增强了系统的稳定性。广域监测系统(WAMS,WideAreaMeasurementSystem)采用同步相角测量技术，通过逐步布局全网关键测点的同步相角测量单元(PMU,PhasorMeasurementUnit)，实时地对全网同步相角及电网主要数据进行高速率的采集，提供对电网正常运行与事故扰动情况下的实时监测与分析计算，及时获得并掌握电网运行的动态过程，能够使调度人员实时监视到电网的动态过程，对于电力系统故障预防和恢复有着重要意义。高压直流输电的适用性和合理性在远距离、大容量输电中体现得十分明显，然而直流输电的控制系统非常复杂，控制策略十分多样，在电力系统电力电子化的大背景下，不恰当的直流输电控制策略有可能导致系统的不稳定甚至故障。最近几年直流闭锁故障时有发生，高压直流输电作为送受端系统功率联络的重要通道，其一旦发生直流闭锁，送受端系统失稳的发生概率将大大增加。UPFC由串联补偿的静止同步串联补偿器(SSSC,StaticSynchronousSeriesCompensator)和并联补偿的静止同步补偿器(STATCOM,StaticSynchronousCompensator)结合而成，串联补偿和并联补偿的有点兼具可方便地实现潮流控制，改善电网的潮流分布，提高线路的传输容量，快速吞吐无功，维持接入点电压恒定，提高系统的稳定性，其潮流控制功能对于交直流混联系统发生直流闭锁故障后防止故障的扩大以及系统的恢复有重要意义。因此非常有必要针对UPFC在交直流混联系统直流闭锁发生之后的潮流控制方法进行分析，以对交直流混联系统直流闭锁故障后的有功协调提供指导和参考。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供了一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，根据故障后预估的下一断面系统潮流调节UPFC所在支路的潮流以实现传输线路传输的有功恒定、传输线路送电端电压稳定的控制目标，防止故障扩大并使系统迅速恢复正常，解决了交直流混联系统直流闭锁故障后的有功控制方案在防止故障扩大以及迅速恢复上尚有不足的技术问题。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，包括如下步骤：A、在交直流系统发生直流闭锁故障后计算系统潮流；B、计算系统中所有发电机对系统的灵敏度以及系统中所有负荷对系统的灵敏度；C、根据系统中所有负荷对系统的灵敏度以及系统中所有发电机对系统的灵敏度预估负荷变化以及发电机出力，根据预估的负荷变化以及发电机出力估计下一断面系统潮流，在下一断面系统不满足安全约束要求时进入步骤D，在下一断面系统满足安全约束要求时结束有功协调控制；D、根据下一断面系统潮流调整UPFC的控制环节以调节UPFC所在支路潮流，调节UPFC所在支路潮流后系统仍不满足安全约束要求时进入步骤E，调节UPFC所在支路潮流后系统满足安全约束要求时结束有功协调控制；E、按照每次调整一个负荷且优先调整对系统灵敏度最大的负荷至允许下限值的原则调整当前断面对系统灵敏度最大的负荷至允许的下限值，返回步骤C。作为UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法进一步优化方案，步骤D中根据下一断面系统潮流调整UPFC的控制环节以调节UPFC所在支路潮流的具体方法为：以传输线路潮流跟踪其参考值为目标，采用控制律：调节UPFC串联变流器注入的补偿电压，以传输线路送电端电压跟踪其参考值为目标，采用控制律：调节UPFC并联变流器的输出电压，其中，Vid、Viq分别为UPFC串联变流器注入的补偿电压的有功分量和无功分量，Ls为UPFC并联变流器的输入电感，L为传输线路的电感，ω为系统的工作频率，id、iq分别为传输线路的有功电流、无功电流，Vrd、Vrq分别为传输线路受电端电压的有功分量和无功分量，Vs为传输线路送电端电压，U3、U4为独立控制传输线路有功电流的耦合量、独立控制传输线路无功电流的耦合量，eid、eiq分别为UPFC并联变流器输出电压的有功分量、无功分量，Vs1为注入UPFC并联变流器的电压，iid、iiq分别为输入UPFC并联变流器的有功电流、无功电流，U1为独立控制注入UPFC并联变流器的有功电流的耦合量，U2为独立控制注入UPFC并联变流器的无功电流的耦合量。作为UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法的更进一步优化方案，步骤A的具体方法为：在交直流系统发生直流闭锁故障后根据WAMS的测量值计算系统潮流。作为UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法的更进一步优化方案，步骤B计算系统中所有发电机对系统的灵敏度的表达式为：计算系统中所有负荷对系统的灵敏度的表达式为：其中，DPi、DPLi分别为第i台发电机、第L个负荷对系统的灵敏度，DPiUPFC、DPLUPFC分别为第i台发电机、第L个负荷对UPFC所在线路的潮流的灵敏度，DPilDC、DPLlDC分别为第i台发电机、第L个负荷对第l条直流线路的潮流的灵敏度，DPijAC、DPLjAC分别为第i台发电机、第L个负荷对第j条交流线路的潮流的灵敏度，n为直流线路的数目，m为交流线路的数目。作为UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法的更进一步优化方案，步骤C中根据系统中所有负荷对系统的灵敏度以及系统中所有发电机对系统的灵敏度预估负荷变化以及发电机出力的具体方法为：根据负荷出力的历史数据并采用自回归滑动平均模型预估负荷变化，根据各台发电机的特性选择参与一次调频的发电机，根据预估的负荷变化、负荷工频特性、发电机工频静特性曲线、发电机出力的历史数据估计一次调频后的发电机出力以及负荷出力。再进一步地，UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法的步骤C中，根据预估的负荷变化以及发电机出力估计下一断面系统潮流的具体方法为：采用灵敏度法并根据一次调频后发电机出力以及负荷出力的预估值估计下一断面系统潮流。本专利技术采用上述技术方案，具有以下有益效果：本专利技术提出了一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，根据故障后预估的下一断面系统潮流调节UPFC所在支路的潮流以实现传输线路传输的有功恒定、传输线路发送端电压稳定的控制目标，根据系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在交直流系统发生直流闭锁故障后计算系统潮流；B、计算系统中所有发电机对系统的灵敏度以及系统中所有负荷对系统的灵敏度；C、根据系统中所有负荷对系统的灵敏度以及系统中所有发电机对系统的灵敏度预估负荷变化以及发电机出力，根据预估的负荷变化以及发电机出力估计下一断面系统潮流，在下一断面系统不满足安全约束要求时进入步骤D，在下一断面系统满足安全约束要求时结束有功协调控制；D、根据下一断面系统潮流调整UPFC的控制环节以调节UPFC所在支路潮流，调节UPFC所在支路潮流后系统仍不满足安全约束要求时进入步骤E，调节UPFC所在支路潮流后系统满足安全约束要求时结束有功协调控制；E、按照每次调整一个负荷且优先调整对系统灵敏度最大的负荷至允许下限值的原则调整当前断面对系统灵敏度最大的负荷至允许的下限值，返回步骤C。

【技术特征摘要】
1.一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，其特征在于，包括如下步骤：A、在交直流系统发生直流闭锁故障后计算系统潮流；B、计算系统中所有发电机对系统的灵敏度以及系统中所有负荷对系统的灵敏度；C、根据系统中所有负荷对系统的灵敏度以及系统中所有发电机对系统的灵敏度预估负荷变化以及发电机出力，根据预估的负荷变化以及发电机出力估计下一断面系统潮流，在下一断面系统不满足安全约束要求时进入步骤D，在下一断面系统满足安全约束要求时结束有功协调控制；D、根据下一断面系统潮流调整UPFC的控制环节以调节UPFC所在支路潮流，调节UPFC所在支路潮流后系统仍不满足安全约束要求时进入步骤E，调节UPFC所在支路潮流后系统满足安全约束要求时结束有功协调控制；E、按照每次调整一个负荷且优先调整对系统灵敏度最大的负荷至允许下限值的原则调整当前断面对系统灵敏度最大的负荷至允许的下限值，返回步骤C。2.根据权利要求1所述一种UPFC参与交直流系统直流闭锁故障后有功控制的方法，其特征在于，步骤D中根据下一断面系统潮流调整UPFC的控制环节以调节UPFC所在支路潮流的具体方法为：以传输线路潮流跟踪其参考值为目标，采用控制律：调节UPFC串联变流器注入的补偿电压，以传输线路送电端电压跟踪其参考值为目标，采用控制律：调节UPFC并联变流器的输出电压，其中，Vid、Viq分别为UPFC串联变流器注入的补偿电压的有功分量和无功分量，Ls为UPFC并联变流器的输入电感，L为传输线路的电感，ω为系统的工作频率，id、iq分别为传输线路的有功电流、无功电流，Vrd、Vrq分别为传输线路受电端电压的有功分量和无功分量，Vs为传输线路送电端电压，U3、U4为独立控制传输线路有功电流的耦合量、独立控制传输线路无功电流的耦合量，eid、eiq分别为UPFC并联变流器输出电压的有功分量、无功分量，Vs1为注入UPFC并联变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王思成，吉宏，于东，俞春华，凌建，赵欣，黄学良，李刚，廖江华，李权权，张海鹏，巫吉祥，
申请(专利权)人：国网江苏省电力公司，东南大学，国家电网公司，江苏省送变电公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32