适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法技术方案

适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，包括以下步骤：获取故障后系统频率峰值以及系统频率保护阈值；建立包含直流调制频率调节行为的系统频率响应模型；计算系统频率峰值相对各直流功率调制量的近似灵敏度；获取故障清除时刻直流输电系统换流站母线电压数值，求取各直流的实时可提升空间；基于摄动法求取各重要潮流断面的潮流增量相对各直流输电线路的灵敏度数值；建立以调制总量最小为优化目标的优化函数；求解优化函数。本发明专利技术建立频率峰值相对直流调制量的灵敏度，可有效评估不同直流的频率支援效果，选择高灵敏度的直流输电系统优先参与紧急调制，实现了以较少的调制总量实现较好的频率控制效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法


[0001]本专利技术涉及高渗透率送端电力系统
，具体是适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法。

技术介绍

[0002]大量的新能源发电，尤其是风力发电经由电力电子设备接入电网也会对交直流混联系统的频率特性带来不利影响。首先，高比例风电系统降低了传统机组的占比，显著降低了系统惯性水平，另外，风电机组不具备一次调频能力，进一步弱化了系统的调频能力，系统发生严重频率偏移的风险增高，后续将可能引发风电机组自动脱网，进一步恶化系统频率稳定问题。
[0003]针对电网频率调节问题，目前主要有一次调频、二次调频、低频减载和高频切机等等。相对于以上传统频率调节方式，HVDC输电系统具有功功率高度可控、调节迅速的特点，可以利用其相应的控制调节其线路传输功率，对扰动后的交流电网进行直流紧急功率支援，从而有效降低切机负荷量，具有较好的经济性。
[0004]针对目前形成的多直流混合输电的交直流混联系统，研究如何协调多条直流进行直流调制，从而使直流调制效果最佳。目前的研究多关注于如何准确估计直流紧急调制量，从而有效控制系统稳态频率误差。但是对于现有高风电渗透率的特殊电网，为避免系统频率越过阈值，大量风电机组因频率保护而被切除，在形成紧急调制方案时需要将风机频率保护考虑在内。同时为充分发挥各直流的紧急支援效果，不同直流之间的协调配合需要进一步进行分析研究，基于此我们提出了一种高渗透率送端电力系统用的多直流协调频率控制方法。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、效果良好的。
[0006]本专利技术是以如下技术方案实现的：适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，包括如下步骤：
[0007]S100：获取故障后系统频率峰值以及系统频率保护阈值；
[0008]S200：建立包含直流调制频率调节行为的系统频率响应模型；
[0009]S300：计算系统频率峰值相对各直流功率调制量的近似灵敏度；
[0010]S400：获取故障清除时刻直流输电系统换流站母线电压数值，求取各直流的实时可提升空间；
[0011]S500：基于摄动法求取各重要潮流断面的潮流增量相对各直流输电线路的灵敏度数值；
[0012]S600：建立以调制总量最小为优化目标的优化函数；
[0013]S700：使用限定步长的搜索方法求解优化函数，获得不同直流的调制命令。
[0014]其进一步是：步骤S200中，系统频率响应模型为：
[0015][0016]其中Δf为系统频率偏差，ΔP为系统扰动带来的不平衡功率，ΔP
d
为直流紧急调制量，m为参与紧急直流调制的直流输电系统数目，τ为响应时间，
[0017][0018]其中G
g
(s)和G
L
(s)分别为发电机模型和动态负荷模型，H.MVA为系统等值惯量。
[0019]定义单位阶跃响应为
[0020][0021]则系统频率响应可表达为此时系统频率峰值可表达为其中f0为直流未参与调制前的初始频率。
[0022]步骤S300中，按照下式计算相应的灵敏度
[0023][0024]其中，f
max
为直流参与调制后系统最大频率，
△
P
di
为第i条直流的功率调制量。
[0025]步骤S400中，根据下式计算电流指令的最大值为：
[0026][0027]式中，N
r
和N
i
分别为整流侧、逆变侧串联的换流桥的个数，n
r
和n
i
分别为整流站、逆变站换流变压器变比，X
cr
和X
ci
为换流变压器折算到阀侧的换相电抗，U
acr
为整流站换流变压器网侧交流母线线电压，R
d
为直流输电线路电阻，γ0为逆变侧关断越前角，α
min
为限制最小触发角。
[0028]直流实时可提升空间为P
dmax
＝U
dr
I
dmax
，其中，U
dr
为整流侧实际直流电压。
[0029]步骤S500中，建立断面潮流相对于各直流紧急调制量的灵敏度指标：
[0030][0031]式中，T
i,0
和T
i,1
为第i个潮流断面直流调制前后的断面潮流，ΔP
dk,j
为第j个直流输电系统的功率调制量测试量。
[0032]步骤S600中，优化函数为：
[0033][0034][0035]式中，F为直流调制总量，ΔP
Mod,j
为第j条直流输电系统的调制量，f
max,0
和f
max,set
分别为直流调制动作前系统频率峰值以及高频切机动作定值，T0和T
max
分别为断面潮流初值和断面潮流极限，ΔP
Mod
和分别为直流调制量矩阵和直流实时可调制最大值矩阵，ξ为断面潮流相对直流调制量的灵敏度矩阵。
[0036]步骤S700中，为避免所得调制量始终为直流输电系统的传送功率极限，限制每次直流调制量迭代求解的步长，具体如下：
[0037]S7001：将各条非故障直流按照灵敏度数值递减的顺序排列；
[0038]S7002：选择直流线路序号为1的直流输电系统，计算满足稳定要求的紧急调制量；
[0039]S7003：迭代次数置为1，判断计算量是否大于迭代步长；
[0040]S7004：若是，该条直流输电系统的紧急调制量设置为步进量，转到
[0041]S7005；若否，输出调制命令，求解结束；
[0042]S7005：更新待选直流的调制量，判断是否满足约束条件，若是，迭代次数加1，转至S7006，若否，转至S7007；
[0043]S7006：计算输出该条直流的紧急调制命令后，系统频率峰值，并判断是否满足频率稳定要求，若是，输出该条直流的调制命令，若否，转至步骤S7007；
[0044]S7007：选定直流序号加1，转至S7002。
[0045]本专利技术具有以下优点：本专利技术的适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，建立了频率峰值相对直流调制量的灵敏度，可有效评估不同直流的频率支援效果，选择高灵敏度的直流输电系统优先参与紧急调制，实现了以较少的调制总量实现较好的频率控制效果。
附图说明
[0046]图1是本专利技术的流程示意图；
[0047]图2是本专利技术的不同紧急控制方法下的系统动态频率曲线图。
具体实施方式
[0048]以下结合附图对本专利技术专利的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S100：获取故障后系统频率峰值以及系统频率保护阈值；S200：建立包含直流调制频率调节行为的系统频率响应模型；S300：计算系统频率峰值相对各直流功率调制量的近似灵敏度；S400：获取故障清除时刻直流输电系统换流站母线电压数值，求取各直流的实时可提升空间；S500：基于摄动法求取各重要潮流断面的潮流增量相对各直流输电线路的灵敏度数值；S600：建立以调制总量最小为优化目标的优化函数；S700：使用限定步长的搜索方法求解优化函数，获得不同直流的调制命令。2.如权利要求1所示的适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，其特征在于：步骤S200中，系统频率响应模型为：其中Δf为系统频率偏差，ΔP为系统扰动带来的不平衡功率，ΔP
d
为直流紧急调制量，m为参与紧急直流调制的直流输电系统数目，τ为响应时间，其中G
g
(s)和G
L
(s)分别为发电机模型和动态负荷模型，H.MVA为系统等值惯量。3.如权利要求2所示的适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，其特征在于：定义单位阶跃响应为则系统频率响应可表达为此时系统频率峰值可表达为其中，f0为直流未参与调制前的初始频率。4.如权利要求1所示的适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，其特征在于：步骤S300中，按照下式计算相应的灵敏度其中，f
max
为直流参与调制后系统最大频率，
△
P
di
为第i条直流的功率调制量。5.如权利要求1所示的适用于风电高渗透率送端电力系统的多直流协调频率控制方法，其特征在于：步骤S400中，根据下式计算电流指令的最大值为：
式中，N
r
和N
i
分别为整流侧、逆变侧串联的换流桥的个数，n
r
和n
i
分别为整流站、逆变站换流变压器变比，X
cr
和X
ci
为换流变压器折算到阀侧的换相电抗，U
acr
为整流站换流变压器网侧交流母线线电压，R
d
为直流输电线路电阻，γ0为逆变侧关断越前角，α
mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪聪，高盎然，李玟，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司，
类型：发明
国别省市：