【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统稳定与控制，具体涉及考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法及系统。
技术介绍
1、异步联网可以解决大规模交直流并联电网故障后带来的功角和电压等稳定问题，但异步后，同步电网的网架规模减小，系统转动惯量大幅下降，频率调节能力削弱。为解决这个问题，一些学者提出了在直流控制系统中增加直流频率限制控制器((frequencylimit controller，flc)，让直流参与电网频率的调节。直流flc本质上是高压直流输电系统的一种频率附加控制，可分为两类，一种基于比例-积分(proportional-integral，pi)环节的flc，另外一种基于一阶惯性环节的flc，二者引入的都是频率偏差信号，模拟均为同步发电机的一次调频特性，也有一些学者引入频率的微分环节(df/dt)用以模拟惯性响应，但这会引入频率的高频噪声，可能会引起系统的振荡。
2、实际上，直流输电系统参与频率调节不在发电端口提供功率增量或者减量，其原理是将本侧的不平衡功率通过调整直流输送功率让对侧电网一起分担，减小本侧电网不平衡功率的冲击。现有直流flc大多是参与整流侧送端电网的频率调节，并均未考虑受端电网的承载力，认为逆变侧受端电网的承载力是无限大，但这种方法随着受端电网的异步分区，网架规模减小，受端电网的承载力实际上是有限了，若不考虑电网的承载力可能会导致事故范围扩大。也有研究提出了直流系统的双端flc控制方法，但也未考虑对侧电网的承载力，也未提出双侧的flc的协调控制方法。随着受端新能源并网、直流输电等电力电子器件在系统中规模
3、因此，随着电网的发展，异步互联的双侧系统均需要直流系统参与频率调节，同时也需要考虑两侧电网的承载力。由此可见，研究考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法具有重要的工程意义和现实需求。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：异步联网后，送端整流侧和受端逆变侧电网的系统惯性均降低、频率调控能力都削弱的问题；本专利技术目的在于提供考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法及系统，针对传统考虑送端整流侧的直流flc不再适应电网的发展的问题，在传统的频率控制技术基础上，进行方法上的改进，在直流输电系统中引入整流侧频率附加控制和逆变侧频率附加控制，让直流输电系统输送的功率具备为整流侧送端系统和逆变侧受端系统提供惯性和一次调频支撑的能力；其次考虑电网的承载力，在频率附加控制中引入电网承载力因子，避免因提供频率支撑而导致自身频率越限；最后，为避免电网频率扰动时两侧频率附加控制器频繁启动以及发生控制冲突，提出了直流系统异步互联双端系统频率的协调控制方法；能够让异步互联的双端电网在考虑自身的承载力、保障频率不越下限的前提下，相互提供惯性和一次调频支撑，增强异步互联电网的频率稳定性；为直流系统异步互联双端系统的频率协调控制方法的设计和优化运行提供有效参考。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、本方案提供考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，包括：
4、整流侧频率附加控制：
5、将送端电网交流频率frec与电网额定频率f0作差得到送端电网频率偏差δfrec,并将送端电网频率偏差经过频率死区后计算出第一附加功率δprec，所述第一附加功率δprec为直流输电为送端电网提供惯性和一次调频支撑的附加功率；
6、以第一附加功率δprec乘以受端电网承载力因子得到第一输出附加功率δp′rec；
7、逆变侧频率附加控制：
8、将受端电网交流频率finv与电网额定频率f0作差得到受端电网频率偏差δfinv，并将受端电网频率偏差δfinv经过频率死区后计算出第二附加功率δpinv；所述第二附加功率δpinv为直流输电为受端电网提供惯性和一次调频支撑的附加功率；
9、以第二附加功率δpinv乘以送端电网承载力因子得到第二输出附加功率δp′inv；
10、双端频率协调控制：
11、基于协调控制逻辑实现整流侧频率附加控制和逆变侧频率附加控制的投退。
12、本方案工作原理：本方案在直流输电控制系统中引入整流侧频率附加控制和逆变侧频率附加控制，让直流输电系统输送的功率具备为整流侧送端系统和逆变侧受端系统提供惯性和一次调频支撑的能力；其次考虑电网的承载力，在频率附加控制中引入电网承载力因子，避免电网因提供频率支撑而导致自身频率越限；最后，为避免电网频率扰动时两侧频率附加控制器频繁启动以及发生控制冲突，提出了直流系统异步互联双端系统频率的协调控制方法；能够让异步互联的双端电网在考虑自身的承载力、保障频率不越下限的前提下，相互提供惯性和一次调频支撑，增强异步互联电网的频率稳定性，为直流系统异步互联双端系统的频率协调控制方法的设计和优化运行提供有效参考。
13、进一步优化方案为，所述第一附加功率δprec根据下式获取：
14、
15、其中，δf′rec表示经过频率死区后的送端电网频率偏差，δf″rec表示控制方法计算出的送端电网频率偏差，hrec为直流系统为送端电网提供的惯性时间常数；krec表示直流系统为送端电网提供一次调频的增益系数，kprec表示整流侧比例系数，kirec表示整流侧积分系数；δprec表示直流系统为送端电网提供频率支撑的附加功率；s表示复频率；
16、当满足-δfdrec＜δfrec＜δfdrec时，δf′rec＝0；
17、当满足δfrec≥δfdrec时，δf′rec＝frec-f0-δfdrec；
18、当满足δfrec≤-δfd时，δf′rec＝frec-f0+δfdrec；
19、δfdrec为送端电网频率死区阈值。
20、进一步优化方案为，第一输出附加功率δp′rec的获取方法包括：
21、根据下式获取第一输出附加功率δp′rec：δp′rec＝ξinvδprec；
22、其中ξinv为受端电网的承载力因子；
23、
24、δf2为频率承载力的下限，δf1为开始限制参与频率调节的阈值。
25、进一步优化方案为，所述第二附加功率δpinv根据下式获取：
26、
27、其中，δf′inv表示经过频率死区后的受端电网频率偏差，δf″inv为控制方法计算出的受端电网频率偏差；hinv为直流系统为受端电网提供的惯性时间常数；kinv表示直流系统为受端电网提供一次调频的增益系数，kpinv表示逆变侧比例系数，kiinv表示逆变侧积分系数；δpinv为直流系统为受端电网提供频率支撑的附加功率；s表示复频率；
28、当满足-δfdinv＜δfinv＜δfdinv时，δf′inv＝0；
29、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述第一附加功率ΔPrec根据下式获取：
3.根据权利要求2所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，第一输出附加功率ΔP′rec的获取方法包括：
4.根据权利要求1所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述第二附加功率ΔPinv根据下式获取：
5.根据权利要求4所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，第二输出附加功率ΔP′inv的获取方法包括：
6.根据权利要求1所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述协调控制逻辑遵循以下逻辑：
7.根据权利要求6所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述协调控制逻辑包括：
8.根据权利要求6所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述协调控制逻辑还包括：
<...【技术特征摘要】
1.考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述第一附加功率δprec根据下式获取：
3.根据权利要求2所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，第一输出附加功率δp′rec的获取方法包括：
4.根据权利要求1所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，所述第二附加功率δpinv根据下式获取：
5.根据权利要求4所述的考虑电网承载力的直流系统双端频率协调控制方法，其特征在于，第二输出附加功率δp′inv的获取方法包括：
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾雪洋，李小鹏，刘磊，罗易萍，张纯，张华杰，周文越，姜振超，滕予非，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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