特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法和装置，先判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳，若是则确定包括特高压直流参与强直弱交电网的安全防线，然后根据特高压直流参与强直弱交电网的安全防线对强直弱交电网进行控制。本发明专利技术提供的特高压直流参与强直弱交电网的三道安全防线考虑了直流功率预控策略、直流功率紧急调制策略以及安全稳定控制策略中的切机、切负荷、低频减载和高周切机，能够大大提高强直弱交电网的安全防御的有效性；且本发明专利技术明确了特高压直流参与强直弱交电网的安全防线的应用环境和每道安全防线的控制策略以及三道安全防线的相互配合策略，为强直弱交电网的安全防御提供了便捷且有效的途径。

Control method and device of UHV DC power grid security line

The invention provides a weak AC UHV DC involved in tonic control method and device for network security defense, first determine whether to tonic weak grid transient angle instability, determine if it is including UHVDC in security defense tonic weak power grid, then according to the UHV DC AC line power grid safety in weak rigidity the grid control over weak rigidity. The present invention provides a direct current UHV power grid to participate in tonic weak three road safety line considering DC power, DC power modulation control strategy of emergency strategy and security and stability control strategy of cutting machine and cutting load, load shedding and Gao Zhou cutting machine, can greatly improve the rigidity of weak effectiveness security defense grid; and the invention makes clear UHV DC in tonic weak control strategy application environment security of the grid and each line of defense security and cooperation strategy of the three line of defense, for the convenient and effective way to make the network security defense with weak.

【技术实现步骤摘要】
特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法和装置
本专利技术涉及特高压直流
，具体涉及一种特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法和装置。
技术介绍
中国现阶段的电网发展模式是交流输电用于构建主网架及各级输配电网络，实现区域电网同步互联，而直流输电用于区域电网异步互联和能源基地的大容量远距离外送，随着特高压交直流逐步投运，我国已形成大规模的交直流混联电力系统，但整体而言，电网建设仍处于过渡期，呈现“强直弱交”的特征。未来目标年电网将投入多条特高压直流，而某些特高压弱交流联络断面相对薄弱，直流闭锁可能使联络断面功率波动越稳定极限，造成区域电网之间失去同步，触发断面解列装置动作，解列后规模变小的系统易出现频率等问题，连锁反应下电网运行风险急剧增加，新格局下的电网安全问题，亟需采取更加多样、有效的防控措施予以应对。直流系统本身具有多种附加控制功能，可用于系统失稳的防控，已有将直流应用到电网防控的理论研究和工程实践成果。其中文献[1]研究了直流系统紧急功率支援策略，来缓解因故障导致电网功率不平衡的问题，减少了切机、切负荷量，但是没有针对强直流冲击弱交流通道暂态失稳的问题与场景开展研究，研究也仅涉及直流系统参与电网第二道防线的紧急控制策略，并没有研究直流系统全面参与电网三道防线的策略。文献[2]研究探讨了直流系统的多种附加控制功能在电力系统安全防御体系中的定位，提出了直流系统附加控制功能参与电网第一、二道的功能定位，但没有提出参与电网第三道安全防线的功能定位，同时，相关的功能定位并不是针对典型的强直流冲击弱交流通道的暂态失稳问题提出。包括文献[1]和文献[2]在内的现有技术相关研究仍有如下不足：(1)强直弱交电网格局下，直流冲击弱交流通道的能量强、破坏性大，须充分发挥特高压直流快速可控的特点，使特高压直流调控全面参与到电网三道防线中去，以增强电网的安全防御性，但已有成果更多只是针对直流参与某道电网安全防线的某控制策略开展理论与工程应用研究；(2)强直弱交电网格局下，直流故障冲击弱交流通道造成电网的暂态失稳已经是一个典型安全问题，但提出针对此问题的特高压直流全面参与电网三道防线的定位及控制流程尚未明确提出；(3)针对强直流冲击弱交流通道的暂态失稳问题，特高压直流参与电网一、二、三各道安全防线的控制策略以及与原有安控协调配合的策略尚未具备或者不完整。文献[1]张步涵，陈龙，李皇等，利用直流功率调制增强特高压交流互联系统稳定性[J]，高电压技术，2010，36(1)：116-121。文献[2]郭小江，马世英，卜广全等，直流系统参与电网稳定控制应用现状及在安全防御体系中的功能定位探讨[J]，电网技术，2012，36(8)：116-123。
技术实现思路
为了弥补上述现有技术中特高压直流参与强直弱交电网安全防线的不全面的缺陷，本专利技术提供一种特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法和装置，控制方法先判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳，若是则确定包括基于直流功率预控策略的第一道安全防线、基于直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略的第二道安全防线以及基于直流功率紧急调制与低频减载/高周切机协调配合策略的第三道安全防线的特高压直流参与强直弱交电网的安全防线，然后根据特高压直流参与强直弱交电网的安全防线对强直弱交电网进行控制。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特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，包括：判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳，若是则确定特高压直流参与强直弱交电网的安全防线；根据特高压直流参与强直弱交电网的安全防线对强直弱交电网进行控制；所述特高压直流参与强直弱交电网的安全防线包括：基于直流功率预控策略的第一道安全防线；基于直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略的第二道安全防线；和基于直流功率紧急调制与低频减载/高周切机协调配合策略的第三道安全防线。所述判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳包括：基于稳态潮流模型和机电暂态模型对直流闭锁故障集中的直流闭锁故障进行仿真，得到各发电机相对参考机的功角曲线和强直弱交电网的失步振荡中心；判断是否同时满足以下两个条件，若是，则强直弱交电网发生暂态功角失稳：1)发电机相对参考机的功角大于360度，且该发电机与参考机分别位于弱交流通道的两侧；2)强直弱交电网的失步振荡中心落在弱交流通道上。所述直流闭锁故障集包括馈入型直流闭锁故障和外送型直流闭锁故障。所述第一道安全防线用于直流闭锁故障未发生的情况；所述第二道安全防线用于直流闭锁故障已发生的情况；所述第三道安全防线用于直流闭锁故障已发生，且第二道安全防线中的安控装置拒动或基于直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略失配的情况。根据第一道安全防线对强直弱交电网进行控制包括：确定强直弱交电网的初始运行方式和初始潮流分布；根据强直弱交电网的初始潮流分布将发生直流闭锁故障的直流系统的有功功率下调3％～5％，并调整强直弱交电网中交流系统的潮流，形成强直弱交电网的最新运行方式和最新潮流分布；基于强直弱交电网的最新运行方式和最新潮流分布，通过仿真直流闭锁故障判断强直弱交电网是否稳定，若是则输出直流闭锁故障的直流功率；否则将发电机相对参考机的功角达到360度的时间延后预设时间阈值，输出直流闭锁故障的直流功率。根据第二道安全防线对强直弱交电网进行控制包括：根据直流闭锁故障的类型和直流功率紧急调制的类型确定直流功率紧急调制策略，并根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制幅度和时间间隔；基于直流功率紧急调制幅度和时间间隔，并采取直流功率紧急调制策略依次对各个未发生直流闭锁故障的直流系统进行直流功率紧急调制，之后若强直弱交电网仍处于暂态功角失稳状态，则进行切机/切负荷，直至强直弱交电网处于暂态功角稳定状态。所述根据直流闭锁故障的类型和直流功率紧急调制的类型确定直流功率紧急调制策略包括：对于馈入型直流闭锁故障冲击弱交流通道导致的强直弱交电网发生暂态功角失稳，未发生直流闭锁故障的馈入型直流系统采取直流功率紧急增加策略，未发生直流闭锁故障的外送型直流系统采取直流功率紧急降低策略；对于外送型直流闭锁故障冲击弱交流通道导致的强直弱交电网发生暂态功角失稳，未发生直流闭锁故障的馈入型直流系统采取直流功率紧急降低策略，未发生直流闭锁故障的外送型直流系统采取直流功率紧急增加策略。根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制幅度和时间间隔包括：分别根据直流功率紧急增加策略和直流功率紧急降低策略确定直流功率紧急增加幅度和直流功率紧急降低幅度；根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制时间间隔；所述直流功率紧急增加幅度为直流系统有功功率的1％～5％；所述直流功率紧急降低幅度为直流系统有功功率的5％～10％；所述直流功率紧急调制时间间隔为10周波。根据第三道安全防线对强直弱交电网进行控制包括：根据直流闭锁故障的类型和直流功率紧急调制的类型确定直流功率紧急调制策略，并根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制幅度和时间间隔；判断第二道安全防线中的安控装置是否拒动或直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略是否失配，若是则根据设置的直流功率紧急调制的动作阈值和动作延迟时间，基于直流功率紧急调制幅度和时间间隔，并采取直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，包括：判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳，若是则确定特高压直流参与强直弱交电网的安全防线；根据特高压直流参与强直弱交电网的安全防线对强直弱交电网进行控制；所述特高压直流参与强直弱交电网的安全防线包括：基于直流功率预控策略的第一道安全防线；基于直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略的第二道安全防线；和基于直流功率紧急调制与低频减载/高周切机协调配合策略的第三道安全防线。

【技术特征摘要】
1.一种特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，包括：判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳，若是则确定特高压直流参与强直弱交电网的安全防线；根据特高压直流参与强直弱交电网的安全防线对强直弱交电网进行控制；所述特高压直流参与强直弱交电网的安全防线包括：基于直流功率预控策略的第一道安全防线；基于直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略的第二道安全防线；和基于直流功率紧急调制与低频减载/高周切机协调配合策略的第三道安全防线。2.根据权利要求1所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，所述判断强直弱交电网是否发生暂态功角失稳包括：基于稳态潮流模型和机电暂态模型对直流闭锁故障集中的直流闭锁故障进行仿真，得到各发电机相对参考机的功角曲线和强直弱交电网的失步振荡中心；判断是否同时满足以下两个条件，若是，则强直弱交电网发生暂态功角失稳：1)发电机相对参考机的功角大于360度，且该发电机与参考机分别位于弱交流通道的两侧；2)强直弱交电网的失步振荡中心落在弱交流通道上。3.根据权利要求2所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，所述直流闭锁故障集包括馈入型直流闭锁故障和外送型直流闭锁故障。4.根据权利要求1-3任一所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，所述第一道安全防线用于直流闭锁故障未发生的情况；所述第二道安全防线用于直流闭锁故障已发生的情况；所述第三道安全防线用于直流闭锁故障已发生，且第二道安全防线中的安控装置拒动或基于直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略失配的情况。5.根据权利要求4所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，根据第一道安全防线对强直弱交电网进行控制包括：确定强直弱交电网的初始运行方式和初始潮流分布；根据强直弱交电网的初始潮流分布将发生直流闭锁故障的直流系统的有功功率下调3％～5％，并调整强直弱交电网中交流系统的潮流，形成强直弱交电网的最新运行方式和最新潮流分布；基于强直弱交电网的最新运行方式和最新潮流分布，通过仿真直流闭锁故障判断强直弱交电网是否稳定，若是则输出直流闭锁故障的直流功率；否则将发电机相对参考机的功角达到360度的时间延后预设时间阈值，输出直流闭锁故障的直流功率。6.根据权利要求4所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，根据第二道安全防线对强直弱交电网进行控制包括：根据直流闭锁故障的类型和直流功率紧急调制的类型确定直流功率紧急调制策略，并根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制幅度和时间间隔；基于直流功率紧急调制幅度和时间间隔，并采取直流功率紧急调制策略依次对各个未发生直流闭锁故障的直流系统进行直流功率紧急调制，之后若强直弱交电网仍处于暂态功角失稳状态，则进行切机/切负荷，直至强直弱交电网处于暂态功角稳定状态。7.根据权利要求6所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，所述根据直流闭锁故障的类型和直流功率紧急调制的类型确定直流功率紧急调制策略包括：对于馈入型直流闭锁故障冲击弱交流通道导致的强直弱交电网发生暂态功角失稳，未发生直流闭锁故障的馈入型直流系统采取直流功率紧急增加策略，未发生直流闭锁故障的外送型直流系统采取直流功率紧急降低策略；对于外送型直流闭锁故障冲击弱交流通道导致的强直弱交电网发生暂态功角失稳，未发生直流闭锁故障的馈入型直流系统采取直流功率紧急降低策略，未发生直流闭锁故障的外送型直流系统采取直流功率紧急增加策略。8.根据权利要求7所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制幅度和时间间隔包括：分别根据直流功率紧急增加策略和直流功率紧急降低策略确定直流功率紧急增加幅度和直流功率紧急降低幅度；根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制时间间隔；所述直流功率紧急增加幅度为直流系统有功功率的1％～5％；所述直流功率紧急降低幅度为直流系统有功功率的5％～10％；所述直流功率紧急调制时间间隔为10周波。9.根据权利要求6所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，根据第三道安全防线对强直弱交电网进行控制包括：根据直流闭锁故障的类型和直流功率紧急调制的类型确定直流功率紧急调制策略，并根据直流功率紧急调制策略确定直流功率紧急调制幅度和时间间隔；判断第二道安全防线中的安控装置是否拒动或直流功率紧急调制与切机/切负荷协调配合策略是否失配，若是则根据设置的直流功率紧急调制的动作阈值和动作延迟时间，基于直流功率紧急调制幅度和时间间隔，并采取直流功率紧急调制策略依次对各个未发生直流闭锁故障的直流系统进行直流功率紧急调制，之后若强直弱交电网的频率仍超过低频减载/高周切机的第一轮次动作阈值且达到低频减载/高周切机的第一轮次动作延迟时间，则进行低频减载/高周切机，直至强直弱交电网处于频率稳定状态。10.根据权利要求9所述的特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制方法，其特征在于，所述直流功率紧急调制的动作阈值比低频减载的第一轮次动作阈值高0.05Hz，或比高周切机的第一轮次动作阈值低0.05Hz；所述直流功率紧急调制的动作延迟时间与低频减载/高周切机的第一轮次动作延迟时间相同。11.一种特高压直流参与强直弱交电网安全防线的控制装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈得治，袁森，马世英，宋云亭，王青，张晨，李再华，李媛媛，郑超，吴丽华，张鑫，申旭辉，张志强，李立新，袁珩迪，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：北京,11