[发明专利]一种多回特高压直流馈入的交流系统的直流功率互济方法

说明书

本发明针对多回特高压直流馈入交流电网场景，提出了一种多回特高压直流馈入的交流系统的直流功率互济方法。本发明通过送端及受端交流系统的戴维南等值参数和准稳态数学模型得到的送端和受端交流侧等值PQ节点参数，构建送端和受端交流系统的约束模型；在多约束条件下，优化求解各回直流线路馈入有功功率最大值，并根据当前直流运行状态及直流线路的送端交流系统等值惯量，对直流线路的可调容量进行修正，据此计算直流线路的频率电流参考下垂系数，并对直流线路的直流电流参考值进行调整。本发明充分发挥多馈入直流间功率互济的作用，增强功率支撑能力以提升受端交流系统的稳定水平和鲁棒性。

技术领域

本发明属于多区域交直流电网互联系统的有功功率控制策略领域，尤其涉及一种多回特高压直流馈入的交流系统的直流功率互济方法。

背景技术

随着我国特高压直流输电工程的不断投运和西部大规模电能基地的建设，“西电东送”已成为当前我国的电力输送格局。同时由于我国的负荷中心集中在东南沿海区域，已有及规划的大量直流线路均馈入相关地区。以华东负荷中心江苏为例，目前已有特高压直流输电工程“±800kV锡盟-泰州”、“±800kV锦屏-苏南”、“±800kV晋北-泰州”三回特高压直流馈入，未来规划的白鹤滩水电送出也将采用特高压直流工程。由于特高压直流较大的馈入容量以及直流系统运行方式受到所连接交流电网诸多影响，在受端交流系统发生大扰动故障造成功率缺失场景，如发电机切机和某回直流单极或双极闭锁情况时，需要充分调动直流系统的控制能力来实现不平衡功率的调节，避免频率持续跌落造成事故规模的进一步扩大。

由于特高压直流输电系统是基于电网换相型变换器(LCC)所构成的，其运行过程中变换器本身吸收大量无功功率，需要在其交流母线侧配置无功补偿装置实现与交流系统无功交换的减小。所以在受端发生大扰动导致频率跌落时，由于动态无功补偿装置容量有限，直流线路进行功率互济和紧急功率提升会影响其送受端的交流电压水平。同时由于变换器运行本身包含多个控制和限幅环节，在达到运行约束时其对应的外特性会出现非线性变化，所以直流功率的提升需要充分考虑连接交流系统的特性。

目前针对直流馈入的紧急功率提升策略多基于离线计算结果，未能充分利用系统实时运行信息。文献《多直流馈入受端电网短期频率稳定性的实时协调控制方法》提出基于在线的频率响应模型，实时计算并协调系统内储能等可调度资源来进行紧急频率控制；文献《直流紧急功率支援用于第三道防线的研究》通过离线制定频率触发阈值实现直流系统的紧急功率支援，通过优先于切机切负荷的动作实现直流系统对交流电网的频率支撑；文献《基于多层支持向量机的交直流电网频率稳定控制方法》通过多层支持向量机分别建立扰动后频率稳定预测模型、频率稳定控制方式判断模型和最优控制策略，实现直流紧急功率支援的优化控制和在线应用。

本发明将基于交流系统的在线戴维南等值和直流变换器的准稳态数学模型和当前运行点，在计及多重约束下和送端及受端交流系统特性的基础，确定各回直流线路的可调容量。当受端的交流系统出现不同类型的大扰动造成频率骤变并出现大量不平衡有功功率时，通过多回直流系统的在线计算结果进行功率互济，稳定交流系统的频率和不平衡功率的消除。本方法基于送受端电网的在线戴维南等值方案实现了电网动态信息的反应，直流系统的功率指令充分考虑了交直流系统的运行约束和当前运行状态，同时给出的运行功率调控策略可以反应各条直流线路的调节能力。从而实现本地系统扰动的平抑和互联区域系统的功率调整，维持交直流混联系统的稳定安全运行。

发明内容

针对多区域交直流电网互联系统的受端电网的大扰动对受端交流系统安全稳定运行的影响，克服直流闭锁和部分发电机组脱网造成的大量不平衡有功功率问题，提出了一种用于多回特高压直流馈入的交流系统的直流功率互济方法。提高了多区域电力系统中各区域的频率稳定性，充分发挥了直流系统的运行灵活性和连接交流系统的能量互济能力。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种多回特高压直流馈入的交流系统的直流功率互济方法，其特征在于，包括：