新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法及装置，可以应用于电力系统中，包括针对连锁故障防御的预防控制措施和校正控制措施。通过在时域仿真计算中计及连锁事件过程进行暂态安全稳定评估和后续的静态安全分析，采用新能源有功功率控制和柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制措施，针对安全稳定裕度小于门槛值或新能源机组脱网量大于门槛值或损失负荷量大于门槛值的预设故障，分档决策获得满足要求的预防控制措施；基于有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度执行校正控制措施。本发明专利技术方法可以有效降低新能源送出多端柔性直流电网发生连锁和严重故障给系统安全稳定运行带来的风险。

【技术实现步骤摘要】
新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法及装置
本专利技术属于电力系统自动化
，具体涉及一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法及装置。
技术介绍
为了解决新能源的规模化消纳，迫切需要在电网侧加快新型能源汇集及送出技术的研发以提高新能源发电的利用效率。传统的端对端直流输电方式无法形成相互支援，而高压柔性直流电网可通过对广域内可再生能源发电直流联网，充分利用可再生能源发电的互补性，实现新能源发电的大规模集中接入。与通常的两端柔性直流输电方式相比，多端柔性直流电网运行方式更为复杂多样，考虑直流断路器等新研制设备运行可靠性问题以及交流系统和直流系统之间、柔性直流电网各端口之间的交互影响，新能源送出多端柔性直流电网发生连锁故障的可能性增加，给系统安全稳定运行带来风险。鉴于该问题的复杂性，避免离线采用典型运行方式分析计算的误差和局限性，新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御需要基于系统实际运行工况在线分析计算。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法及装置，包括针对连锁故障防御的预防控制措施和校正控制措施，可以有效降低新能源送出多端柔性直流电网发生连锁和严重故障给系统安全稳定运行带来的风险。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案，具体如下：一方面，本专利技术提供一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，包括以下步骤：实时监测多端柔性直流电网的运行参数，当检测多端柔性直流电网的直流线路和换流站过负荷后启动校正控制措施；当直流线路和换流站没有出现过负荷情况，则根据运行参数进行状态估计生成潮流文件；将潮流文件结合设备模型和参数信息生成用于暂态安全稳定和静态安全评估的计算数据；输入计算数据并基于预先设定的初始故障进行暂态稳定时域仿真，得到暂态安全稳定裕度和故障发生后的后续连锁事件过程；基于故障发生及后续连锁事件过程后的准稳态方式进行换流站过负荷分析，得到静态安全裕度；当多端柔性直流电网出现下列三种情况的任意一种时，启动预防控制措施：暂态安全稳定裕度和/或静态安全裕度小于安全稳定裕度门槛值；新能源机组脱网量大于门槛值；损失负荷量大于门槛值时。进一步地，所述预先设定的初始故障包括：送端交流系统故障、受端交流系统故障、多端柔性直流电网直流线路故障和换流站闭锁故障。进一步地，所述连锁事件包括：送受端交流故障引发柔直电网直流过电压进而造成换流站双极闭锁、直流换流站双极闭锁后送受端交流电网频率高于阈值上限或低于阈值下限造成新能源机组脱网和损失负荷、直流换流站双极闭锁后送端交流电网电压高于阈值上限或低于阈值下限造成新能源机组脱网。进一步地，所述暂态稳定时域仿真计及换流站过电压保护、直流控保系统中的直流电压协调控制和直流线路过负荷控制、新能源机组的高低频保护和高低压保护模型。进一步地，所述校正控制措施，包括优先采用柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制量控制，如无法解决问题则继续进行新能源有功功率控制量控制，通过将控制指令下发至多端柔性直流站间协调控制系统和新能源厂站集控系统实现。再进一步地，柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制量和新能源有功功率控制量通过以下公式获得：其中，△Pc.i为第i个柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制量或第i个换流站对应区域的新能源有功功率控制量，△Ik为第k条直流线路过负荷量，为有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度。再进一步地，有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度通过以下方法计算得到：假设有功功率控制量为一个单位，通过求解以下线性方程组，获得各直流换流站的直流母线电压变化量：其中，△Ui为第i个直流换流站的直流母线电压变化量，i＝1,2,L,n，假定第n个换流站为直流电压控制点；Rij为换流站i和j之间直流线路的电阻；p为直流电网的极数；得到各直流换流站的直流母线电压变化量后，即可计算第k条直流线路电流的变化量，从而得到有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度。进一步地，所述预防控制措施包括：新能源有功功率控制措施和柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制措施，取预防控制策略所有控制措施中与当前量相比变化最大的措施作为最终的预防控制措施。进一步地，优先采用柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制，之后在定有功功率控制端的有功功率定值控制基础上增加新能源有功功率控制，控制目标是安全稳定裕度、新能源机组脱网量以及损失负荷量均满足门槛值要求或者无法进一步改善。进一步地，柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制措施搜索过程为：首先将柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值按照控制精度要求划分为多个档位并确定每个档位的安全稳定裕度阈值，针对每一个控制档位并行进行暂态安全稳定评估和静态安全评估得到暂态安全稳定裕度和静态安全裕度，在所有的暂态安全稳定裕度和静态安全裕度结果中按照与当前档位安全稳定裕度阈值的距离从小到大进行判断，选择安全稳定裕度、新能源机组脱网量以及损失负荷量均满足门槛值要求的档位作为预防控制措施，或者档位增加时小于门槛值的安全稳定裕度不再增加，而且大于门槛值的新能源机组脱网量以及损失负荷量也不再减少的档位作为预防控制措施。在另一个方面，本专利技术提供了一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御装置，包括：数据采集模块，用于实时监测多端柔性直流电网的运行参数，当检测多端柔性直流电网的直流线路和换流站过负荷后启动校正控制措施；潮流文件生成模块，用于当直流线路和换流站没有出现过负荷情况，则根据运行参数进行状态估计生成潮流文件；暂态稳定时域仿真模块，用于将潮流文件生成模块生成的潮流文件结合设备模型和参数信息生成用于暂态安全稳定和静态安全评估的计算数据；输入计算数据并基于预先设定的初始故障进行暂态稳定时域仿真，得到暂态安全稳定裕度和故障发生后的后续连锁事件过程；静态安全裕度计算模块，用于基于暂态稳定时域仿真模块得到的故障发生及后续连锁事件过程后的准稳态方式进行换流站过负荷分析，得到静态安全裕度；预防控制措施启动模块，用于判断当多端柔性直流电网出现下列三种情况的任意一种时，启动预防控制措施：暂态安全稳定裕度和/或静态安全裕度小于安全稳定裕度门槛值；新能源机组脱网量大于门槛值；损失负荷量大于门槛值。本专利技术所取得的有益技术效果包括：本专利技术提出了一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法及装置，可以应用于电力系统中。通过在时域仿真计算中计及连锁事件过程进行暂态安全稳定评估和后续的静态安全分析，采用新能源有功功率控制和柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制措施，针对安全稳定裕度小于门槛值或新能源机组脱网量大于门槛值或损失负荷量大于门槛值的预设故障，分档决策获得满足要求的预防控制措施；当检测多端柔性直流电网的直流线路和换流站过负荷后，基于有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，包括以下步骤：/n实时监测多端柔性直流电网的运行参数，当检测多端柔性直流电网的直流线路和换流站过负荷后启动校正控制措施；/n当直流线路和换流站没有出现过负荷情况，则根据运行参数进行状态估计生成潮流文件；/n将潮流文件结合设备模型和参数信息生成用于暂态安全稳定和静态安全评估的计算数据；/n输入计算数据并基于预先设定的初始故障进行暂态稳定时域仿真，得到暂态安全稳定裕度和故障发生后的后续连锁事件过程；/n基于故障发生及后续连锁事件过程后的准稳态方式进行换流站过负荷分析，得到静态安全裕度；/n当多端柔性直流电网出现下列三种情况的任意一种时，启动预防控制措施：/n暂态安全稳定裕度和/或静态安全裕度小于安全稳定裕度门槛值；/n新能源机组脱网量大于门槛值；/n损失负荷量大于门槛值。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，包括以下步骤：
实时监测多端柔性直流电网的运行参数，当检测多端柔性直流电网的直流线路和换流站过负荷后启动校正控制措施；
当直流线路和换流站没有出现过负荷情况，则根据运行参数进行状态估计生成潮流文件；
将潮流文件结合设备模型和参数信息生成用于暂态安全稳定和静态安全评估的计算数据；
输入计算数据并基于预先设定的初始故障进行暂态稳定时域仿真，得到暂态安全稳定裕度和故障发生后的后续连锁事件过程；
基于故障发生及后续连锁事件过程后的准稳态方式进行换流站过负荷分析，得到静态安全裕度；
当多端柔性直流电网出现下列三种情况的任意一种时，启动预防控制措施：
暂态安全稳定裕度和/或静态安全裕度小于安全稳定裕度门槛值；
新能源机组脱网量大于门槛值；
损失负荷量大于门槛值。


2.根据权利要求1所述的一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，所述预先设定的初始故障包括：送端交流系统故障、受端交流系统故障、多端柔性直流电网直流线路故障和换流站闭锁故障。


3.根据权利要求1所述的一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，所述连锁事件包括：送受端交流故障引发柔直电网直流过电压进而造成换流站双极闭锁、直流换流站双极闭锁后送受端交流电网频率高于阈值上限或低于阈值下限造成新能源机组脱网和损失负荷、直流换流站双极闭锁后送端交流电网电压高于阈值上限或低于阈值下限造成新能源机组脱网。


4.根据权利要求1所述的一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，所述暂态稳定时域仿真计及换流站过电压保护、直流控保系统中的直流电压协调控制和直流线路过负荷控制、新能源机组的高低频保护和高低压保护模型。


5.根据权利要求1所述的一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，所述校正控制措施，包括优先采用柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制量控制，如无法解决问题则继续进行新能源有功功率控制量控制，通过将控制指令下发至多端柔性直流站间协调控制系统和新能源厂站集控系统实现。


6.根据权利要求5所述的一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制量和新能源有功功率控制量通过以下公式获得：



其中，△Pc.i为第i个柔性直流定有功功率控制端的有功功率定值控制量或第i个换流站对应区域的新能源有功功率控制量，△Ik为第k条直流线路过负荷量，为有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度。


7.根据权利要求6所述的一种新能源送出多端柔性直流电网安全稳定防御方法，其特征在于，有功功率控制量对直流线路过负荷量的灵敏度通过以下方法计算得到：假设有功功率控制量为一个单位，通过求解以下线性方程组，获得各直流换流站的直流母线电压变化量：



其中，△Ui...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍颜红，任先成，杜延菱，吴峰，张隽，刘韶峰，刘海涛，周海锋，孙为民，戴玉臣，邢晶，阮晶晶，周博，肖柱，
申请(专利权)人：国电南瑞科技股份有限公司，国网冀北电力有限公司，国网北京市电力公司，南瑞集团有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32