本發(fā)明涉及柔性直流輸電技術(shù),具體涉及一種適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制方法和裝置。
背景技術(shù):
柔性直流輸電技術(shù)通過調(diào)節(jié)換流器出口電壓的幅值和與系統(tǒng)電壓之間的功角差,具備有功功率與無功功率快速解耦獨(dú)立控制的優(yōu)點(diǎn),通過對(duì)兩端換流站的控制,就可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)交流網(wǎng)絡(luò)之間有功功率的相互傳送,同時(shí)兩端換流站還可以獨(dú)立調(diào)節(jié)各自所吸收或發(fā)出的無功功率,從而對(duì)所聯(lián)的交流系統(tǒng)給予無功支撐??蓪?duì)無源系統(tǒng)供電,不存在常規(guī)直流輸電技術(shù)換相失敗的問題,可應(yīng)用于風(fēng)電場接入,向無源網(wǎng)絡(luò)供電和連接弱交流系統(tǒng)等。
當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行方式發(fā)生變化時(shí),如系統(tǒng)發(fā)生線路故障,可能出現(xiàn)柔性直流輸電系統(tǒng)從聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為孤島運(yùn)行。由于柔性直流輸電系統(tǒng)在聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)采用的是定有功功率控制,若控制策略不進(jìn)行及時(shí)調(diào)整,在解列為孤島運(yùn)行后,有功過剩的電網(wǎng)將頻率升高,引起高頻切發(fā)電機(jī)控制裝置動(dòng)作,在有功缺額嚴(yán)重的區(qū)域,會(huì)造成頻率崩潰,引起大面積的停電現(xiàn)象。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對(duì)柔性直流系統(tǒng)的送/受端由聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)化為孤島運(yùn)行的過程時(shí),電網(wǎng)有功功率不平衡,甚至出現(xiàn)頻率崩潰和電壓崩潰的問題,本發(fā)明提供一種適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制方法和裝置,根據(jù)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)解列前的運(yùn)行狀態(tài)快速調(diào)整有功功率,使柔性直流輸電系統(tǒng)從聯(lián)網(wǎng)到孤島切換過程中維持有功功率平衡,維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采取如下技術(shù)方案:
本發(fā)明提供一種適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制方法,所述方法包括:
生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令;
根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值;
根據(jù)有功功率參考值調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率。
所述生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令包括:
根據(jù)孤島信號(hào)和孤島前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量;
根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令。
所述根據(jù)孤島信號(hào)和孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量包括:
柔性直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),檢測柔性直流輸電系統(tǒng)是否有孤島信號(hào),若檢測到孤島信號(hào),則投入孤島切換控制;
采集孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β剩?/p>
根據(jù)孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β噬善胶庥泄φ{(diào)制量,有:
ΔPlose=PVSC-PS
其中,ΔPlose為平衡有功調(diào)制量,PVSC為孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β剩琍S為孤島解列前主網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)墓β省?/p>
所述根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令包括:
檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng);
根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令。
所述檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)包括:
設(shè)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率為f,于是有:
Δf=fref-f
其中,Δf為交流系統(tǒng)頻率波動(dòng),fref為交流系統(tǒng)頻率參考值。
所述根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令包括:
設(shè)頻率控制指令為ΔPf,有:
ΔPf=kΔf
其中,k為比例系數(shù),取1~10。
所述根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值包括:
生成孤島切換控制指令,有:
ΔPisland=ΔPlose+ΔPf
其中,ΔPisland為孤島切換控制指令,其為孤島切換控制器的輸出;
將ΔPisland與柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值Pref相加,得到ΔPisland作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值,有:
其中,為ΔPisland作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值。
所述根據(jù)有功功率參考值調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率包括:
將ΔPisland作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值作為定有功功率控制器的輸入,所述定有功功率控制器根據(jù)控制調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率,使柔性直流輸電系統(tǒng)的功率維持平衡且頻率維持穩(wěn)定。
本發(fā)明還提供一種適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制裝置,所述裝置包括:
用于生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令的裝置;
用于根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值的裝置;以及
用于根據(jù)有功功率參考值調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率的裝置。
所述用于生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令的裝置包括:
用于根據(jù)孤島信號(hào)和孤島前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量的裝置;和
用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置。
所述用于根據(jù)孤島信號(hào)和孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量的裝置包括:
用于柔性直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),檢測柔性直流輸電系統(tǒng)是否有孤島信號(hào),若檢測到孤島信號(hào),則投入孤島切換控制的裝置;
用于采集孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β实难b置;以及
用于根據(jù)孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β噬善胶庥泄φ{(diào)制量的裝置。
用于根據(jù)孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β噬善胶庥泄φ{(diào)制量的裝置根據(jù)下式生成平衡有功調(diào)制量ΔPlose:
ΔPlose=PVSC-PS
其中,PVSC為孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β?,PS為孤島解列前主網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)墓β省?/p>
所述用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置包括:
用于檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)的裝置;以及
用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置。
所述用于檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)的裝置根據(jù)下式得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)Δf:
Δf=fref-f
其中,fref為交流系統(tǒng)頻率參考值,f為孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率。
所述用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置根據(jù)下式生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令ΔPf:
ΔPf=kΔf
其中,k為比例系數(shù),取1~10。
所述用于根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值的裝置包括:
用于生成孤島切換控制指令的裝置;
用于生成孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值的裝置。
所述用于生成孤島切換控制指令的裝置根據(jù)下式生成孤島切換控制指令:
ΔPisland=ΔPlose+ΔPf
其中,ΔPisland為孤島切換控制指令,其為孤島切換控制器的輸出。
所述用于生成孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值的裝置根據(jù)下式生成孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值:
其中,為孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值。
與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果:
1)本發(fā)明利用柔性直流有功功率可快速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)孤島解列前后系統(tǒng)有功功率平衡,根據(jù)孤島系統(tǒng)的頻率進(jìn)一步調(diào)節(jié)有功功率,降低從聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行到孤島運(yùn)行的波動(dòng),提高系統(tǒng)穩(wěn)定性;
2)未采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法情況下,從聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)切換到孤島運(yùn)行時(shí),系統(tǒng)頻率升高到了140Hz,而采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法可維持系統(tǒng)頻率為50Hz,正負(fù)偏差不超過0.2Hz;
3)未采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法情況下,系統(tǒng)功率、電壓從聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)切換到孤島運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生了劇烈波動(dòng),最后導(dǎo)致柔性直流系統(tǒng)閉鎖退出運(yùn)行,而采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法情況下,柔性直流輸電系統(tǒng)迅速調(diào)節(jié)有功功率,電壓無波動(dòng),運(yùn)行穩(wěn)定。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例中孤島系統(tǒng)示意圖;
圖2是本發(fā)明實(shí)施例中孤島切換控制器示意圖;
圖3是本發(fā)明實(shí)施例中9s時(shí)主網(wǎng)系統(tǒng)解列成孤島運(yùn)行,主網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)墓β适疽鈭D;
圖4是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法前交流系統(tǒng)的頻率波形圖;
圖5是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法后交流系統(tǒng)的頻率波形圖;
圖6是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功波形圖;
圖7是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法前柔性直流輸電系統(tǒng)的無功波形圖;
圖8是本發(fā)明實(shí)施例中本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法前柔性直流輸電系統(tǒng)的電壓波形圖;
圖9是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法后柔性直流輸電系統(tǒng)的有功波形圖;
圖10是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法后柔性直流輸電系統(tǒng)的無功波形圖;
圖11是本發(fā)明實(shí)施例中采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法后柔性直流輸電系統(tǒng)的電壓波形圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
本發(fā)明提供一種適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制方法,所述方法包括:
生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令;
根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值;
根據(jù)有功功率參考值調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率。
所述生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令包括:
根據(jù)孤島信號(hào)和孤島前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量;
根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令。
所述根據(jù)孤島信號(hào)和孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量包括:
柔性直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),檢測柔性直流輸電系統(tǒng)是否有孤島信號(hào),如圖1,若檢測到孤島信號(hào),則投入孤島切換控制;
采集孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β剩?/p>
根據(jù)孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β噬善胶庥泄φ{(diào)制量,有:
ΔPlose=PVSC-PS
其中,ΔPlose為平衡有功調(diào)制量,PVSC為孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β?,PS為孤島解列前主網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)墓β省?/p>
所述根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令包括:
檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng);
根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令。
所述檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)包括:
設(shè)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率為f,于是有:
Δf=fref-f
其中,Δf為交流系統(tǒng)頻率波動(dòng),fref為交流系統(tǒng)頻率參考值。
所述根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令包括:
設(shè)頻率控制指令為ΔPf,有:
ΔPf=kΔf
其中,k為比例系數(shù),取1~10。
所述根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值包括:
生成孤島切換控制指令,有:
ΔPisland=ΔPlose+ΔPf
其中,ΔPisland為孤島切換控制指令,其為孤島切換控制器的輸出;
將ΔPisland與柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值Pref相加,得到ΔPisland作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值,有:
其中,為ΔPisland作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值。
所述根據(jù)有功功率參考值調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率包括:
如圖2,將ΔPisland作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值作為定有功功率控制器的輸入,所述定有功功率控制器根據(jù)控制調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率,使柔性直流輸電系統(tǒng)的功率維持平衡且頻率維持穩(wěn)定。
9s時(shí)主網(wǎng)系統(tǒng)解列成孤島運(yùn)行,主網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)墓β嗜鐖D3所示,圖4、圖5分別為采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法前、后交流系統(tǒng)的頻率波形圖;圖6-圖8為采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功、無功、電壓波形圖,圖9-圖11為采用本發(fā)明提供的孤島切換控制方法后柔性直流輸電系統(tǒng)的有功、無功、電壓波形圖。經(jīng)過對(duì)比可發(fā)現(xiàn),本發(fā)明提供的適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制方法能夠利用柔性直流有功功率可快速調(diào)節(jié)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)孤島解列前后系統(tǒng)有功功率平衡,根據(jù)孤島系統(tǒng)的頻率進(jìn)一步調(diào)節(jié)有功功率,降低從聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行到孤島運(yùn)行的波動(dòng),提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
本發(fā)明還提供一種適用于柔性直流輸電系統(tǒng)的孤島切換控制裝置,所述裝置包括:
用于生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令的裝置;
用于根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值的裝置;以及
用于根據(jù)有功功率參考值調(diào)節(jié)柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率的裝置。
所述用于生成平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令的裝置包括:
用于根據(jù)孤島信號(hào)和孤島前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量的裝置;和
用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置。
所述用于根據(jù)孤島信號(hào)和孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率生成平衡有功調(diào)制量的裝置包括:
用于柔性直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),檢測柔性直流輸電系統(tǒng)是否有孤島信號(hào),若檢測到孤島信號(hào),則投入孤島切換控制的裝置;
用于采集孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β实难b置;以及
用于根據(jù)孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β噬善胶庥泄φ{(diào)制量的裝置。
用于根據(jù)孤島解列前交流系統(tǒng)傳輸?shù)墓β屎凸聧u解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β噬善胶庥泄φ{(diào)制量的裝置根據(jù)下式生成平衡有功調(diào)制量ΔPlose:
ΔPlose=PVSC-PS
其中,PVSC為孤島解列前柔性直流輸電系統(tǒng)傳輸?shù)墓β剩琍S為孤島解列前主網(wǎng)系統(tǒng)傳輸?shù)墓β省?/p>
所述用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置包括:
用于檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)的裝置;以及
用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置。
所述用于檢測孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率,并根據(jù)孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)的裝置根據(jù)下式得到交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)Δf:
Δf=fref-f
其中,fref為交流系統(tǒng)頻率參考值,f為孤島解列后交流系統(tǒng)的頻率。
所述用于根據(jù)交流系統(tǒng)頻率波動(dòng)生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令的裝置根據(jù)下式生成柔性直流輸電系統(tǒng)的頻率控制指令ΔPf:
ΔPf=kΔf
其中,k為比例系數(shù),取1~10。
所述用于根據(jù)平衡有功調(diào)制量和頻率控制指令生成有功功率參考值的裝置包括:
用于生成孤島切換控制指令的裝置;
用于生成孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值的裝置。
所述用于生成孤島切換控制指令的裝置根據(jù)下式生成孤島切換控制指令:
ΔPisland=ΔPlose+ΔPf
其中,ΔPisland為孤島切換控制指令,其為孤島切換控制器的輸出。
所述用于生成孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值的裝置根據(jù)下式生成孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值:
其中,為孤島切換控制指令作用下柔性直流輸電系統(tǒng)的有功功率參考值。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換,這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換,均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。