直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法及系统，当电力系统受到扰动后，进行以采用两侧频率偏差量作为控制量的直流紧急支援控制，并加入频率稳定识别，直至直流联络线两侧交流系统的频率波动均小于其设定值，保持当前直流联络线上的功率量不变，进行频率校正控制，向系统输入额外的功率调节量，校正当前系统频率与系统稳态频率的偏差量超过允许范围的一侧系统频率，当系统达到最低安全运行频率时，启动二次调频控制，对系统频率无差调节，实现系统运行频率快速恢复到稳态运行频率。

Frequency Emergency Support and Fast Recovery Control Method and System for DC Interconnected System

The invention discloses an emergency frequency support and fast recovery control method and system for DC interconnected system. When the power system is disturbed, the emergency DC support control with frequency deviation on both sides as control quantity is carried out, and the frequency stability identification is added until the frequency fluctuation of AC system on both sides of DC tie-line is realized. If the deviation between the current system frequency and the steady-state frequency of the system exceeds the allowable range, start the second one when the system reaches the lowest safe operating frequency. Secondary frequency modulation control can adjust the frequency of the system without difference, so that the system operating frequency can be quickly restored to the steady-state operating frequency.

【技术实现步骤摘要】
直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法及系统
本专利技术属于直流输电控制运行领域，尤其涉及一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法及系统。
技术介绍
随着能源互联网的发展，远距离输电的需求不断增长，可再生能源发电比例不断提高，传统交流输电在大规模新能源接入和远距离能源输送方面面临诸多技术挑战。为了进一步提高电力系统的灵活性、经济性和可靠性，电网的互联规模日益扩大。由于互联电网结构的复杂性，各区域负荷特性和系统运行方式具有显著差异。当互联系统遭遇扰动，区域电网的稳定性将受到影响，互联系统面临低频振荡、连锁故障等问题。由于直流功率对交流电网频率波动具有不敏感性，利用直流联络线互联交流电网，在保证互联系统的灵活经济性基础上，可以有效降低系统连锁故障的发生，提高互联系统的抗扰动能力。目前，已经有部分电力公司尝试利用传统直流输电技术(LCC-HVDC)对遭受扰动的系统进行功率支援及频率稳定控制。LCC-HVDC潮流反相控制时，需要反转电压极性，限制了其频率控制的能力。基于电压源型换流器的柔性直流输电技术(VSC-HVDC)具有快速功率反向能力，有功功率与无功功率独立控制，黑启动以及可连接弱交流网络等诸多优势，可提高互联系统相互支援能力和区域备用互补的灵活性。由于直流输电具有快速精确的频率响应能力，通过直流输电对交流电网进行频率控制，在故障时可以实现快速功率支援，保证交流电网的暂态安全；稳态运行时，可通过共享系统备用容量的方式降低系统自有备用容量，显著提高系统经济效益。以美国电网为例，其三大电网(WECC,EI和ERCOT)基于历史电源切除事故信息，系统热备用容量的要求分别为2740MW,4500MW和2750MW。加入直流联络线后，假设每条直流联络线可传输900MW紧急功率支援，则每个电网的系统热备用容量可减少1800MW。鉴于利用直流联络线共享系统备用容量的经济性，西北太平洋国家实验室(ThePacificNorthwestNationalLaboratory)也在探索利用多端柔性直流输电对北美电网进行频率稳定控制的可行性。近年来，国内外已有相关利用直流输电进行互联系统频率稳定控制的研究。文献提出了一种可以实现频率响应，连接不同类型负荷和可再生能源以及提高能源交易效率的多用途直流网络。据专利技术人了解，现有文献中存在基于本地控制的附加频率控制策略，以实现当一个交流系统发生较大频率波动时，其余交流系统对其进行功率支援。然而，事故时的紧急功率支援仅仅是系统频率恢复过程的一部分，系统频率的恢复是一个复杂的过程。目前国内外研究主要集中于扰动发生后的直流功率支援响应，对于功率支援后直流系统如何和交流系统进行有效、经济的协同控制鲜有研究。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法及系统，本专利技术能够实现事故时的紧急功率支援，减小交流系统事故后的频率变化量；在事故后继续参与到系统频率恢复过程中，起到稳定频率和加速系统频率恢复的作用。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，当电力系统受到扰动后，进行以采用两侧频率偏差量作为控制量的直流紧急支援控制，并加入频率稳定识别，直至直流联络线两侧交流系统的频率波动均小于其设定值，保持当前直流联络线上的功率量不变，进行频率校正控制，向系统输入额外的功率调节量，校正当前系统频率与系统稳态频率的偏差量超过允许范围的一侧系统频率，当系统达到最低安全运行频率时，启动二次调频控制，对系统频率无差调节，实现系统运行频率快速恢复到稳态运行频率。进一步的，直流紧急支援控制同时响应直流联络线两侧交流系统的频率变化情况，随时调节直流联络线功率；通过设置不同的频率偏差死区和控制斜率，对于两侧交流系统调频能力不同的情况，独立调节两侧换流站对另一侧交流系统频率波动的响应能力，在保证本侧交流系统安全运行的同时，向对侧交流系统提供紧急功率支援，防止出现支援系统向受援系统提供超过自身备用容量功率支援的情况。进一步的，当系统频率趋于稳定后，直流联络线保持当前直流控制量；并加入频率稳定识别控制，使直流联络线在系统频率稳定后自动保持当前直流联络线上的功率量。进一步的，频率稳定识别控制过程中，通过监测直流站所连接交流系统的频率一次导数变化，判断系统频率波动状况，所述频率目标导数值根据直流联络线两侧系统的实际情况可调整；当直流联络线两侧交流系统的频率波动均小于其设定值时，保持当前直流联络线上的功率量不变。进一步的，如果系统再次受到扰动，通过频率稳定识别，当频率波动大于频率目标导数设置值，直流紧急支援控制将再次介入稳定交流系统频率。进一步的，如果直流联络线一侧系统稳定后的频率超过安全运行频率范围，则控制将向系统输入一个额外功率调节量，校正该侧系统频率，使其继续升高到安全频率限值。进一步的，在频率校正控制过程中，设置的安全频率与系统稳态频率的偏差目标值中，再减去设定的频率裕度，以保证频率能稳定在最低安全运行频率。进一步的，采用直流调频恢复控制，使得直流联络线继续参与到系统二次调频控制，确定直流联络线在系统中所代表的调差系数，根据调差系数对参与到二次调频的发电机进行无差调节的积差调节。更进一步的，所述调差系数为当前频率与系统频率偏差量的标幺值与直流功率偏差量标幺值的比值。一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制系统，包括一次调频控制器和二次调频控制器，其中：一次调频控制器包括直流紧急支援控制器、频率稳定识别控制器和频率校正控制器，被配置为：当系统频率出现异常波动时投入运行，直流紧急支援控制器启动向受扰动系统提供紧急功率支援；频率稳定识别控制器实时识别直流联络线两侧频率；当线路两侧频率均稳定后，频率稳定识别控制器发出信号，保持直流紧急支援控制当前直流控制量不变，同时启动频率校正控制器；当系统达到最低安全运行频率时，直流联络线退出一次调频控制；二次调频控制器，被配置为当直流调频恢复控制收到启动信号，通过与系统自身调频机组配合，实现系统频率无差调节，将系统运行频率快速恢复到稳态运行频率。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术通过改变分程隔板结构，即能实现焊缝探伤，保证产品质量，又能改善操作人员的操作环境等问题，一举多得。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为故障可视化通报示例图；图2为网络安全拓扑图；图3为球体两点间距离示意图；图4为故障发生在电缆线路时故障行波的折反射；图5为故障发生在架空线路时故障行波的折反射；图6为算法程序流程图；具体实施方式：下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，其特征是：当电力系统受到扰动后，进行以采用两侧频率偏差量作为控制量的直流紧急支援控制，并加入频率稳定识别，直至直流联络线两侧交流系统的频率波动均小于其设定值，保持当前直流联络线上的功率量不变，进行频率校正控制，向系统输入额外的功率调节量，校正当前系统频率与系统稳态频率的偏差量超过允许范围的一侧系统频率，当系统达到最低安全运行频率时，启动二次调频控制，对系统频率无差调节，实现系统运行频率快速恢复到稳态运行频率。

【技术特征摘要】
1.一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，其特征是：当电力系统受到扰动后，进行以采用两侧频率偏差量作为控制量的直流紧急支援控制，并加入频率稳定识别，直至直流联络线两侧交流系统的频率波动均小于其设定值，保持当前直流联络线上的功率量不变，进行频率校正控制，向系统输入额外的功率调节量，校正当前系统频率与系统稳态频率的偏差量超过允许范围的一侧系统频率，当系统达到最低安全运行频率时，启动二次调频控制，对系统频率无差调节，实现系统运行频率快速恢复到稳态运行频率。2.如权利要求1所述的一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，其特征是：直流紧急支援控制同时响应直流联络线两侧交流系统的频率变化情况，随时调节直流联络线功率；通过设置不同的频率偏差死区和控制斜率，对于两侧交流系统调频能力不同的情况，独立调节两侧换流站对另一侧交流系统频率波动的响应能力，在保证本侧交流系统安全运行的同时，向对侧交流系统提供紧急功率支援，防止出现支援系统向受援系统提供超过自身备用容量功率支援的情况。3.如权利要求1所述的一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，其特征是：当系统频率趋于稳定后，直流联络线保持当前直流控制量；并加入频率稳定识别控制，使直流联络线在系统频率稳定后自动保持当前直流联络线上的功率量。4.如权利要求1所述的一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，其特征是：频率稳定识别控制过程中，通过监测直流站所连接交流系统的频率一次导数变化，判断系统频率波动状况，所述频率目标导数值根据直流联络线两侧系统的实际情况可调整；当直流联络线两侧交流系统的频率波动均小于其设定值时，保持当前直流联络线上的功率量不变。5.如权利要求1所述的一种直流互联系统频率紧急支援与快速恢复控制方法，其特征是：如果系统再次受到扰动，通过频率稳定识别，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李可军，孙凯祺，刘智杰，王美岩，王卓迪，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37