CN108616137A - 一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，属于电力***及其自动化技术领域。本发明所述方法包括步骤：计算当前运行方式下直流逆变侧换流站有效短路比，根据直流有效短路比及暂态过程中逆变侧换流站母线电压实时计算故障下交直流***动态恢复能力指标，根据该指标，动态计算直流换相失败预测控制和低压限流环节关键参数。本发明充分考虑交流***强度和故障冲击对交直流恢复能力的影响，设定直流控保参数调节限幅，保障直流自身控制***稳定的情况下，提高交直流***协调恢复能力。

Description

一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法
技术领域
本发明涉及一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，属于电力自动化技术领域。
背景技术
随着大容量特高压直流逐步投运，电网“强直弱交”特性日益凸显，交直流耦合作用日益紧密。目前我国华东电网、华中电网、广东电网等多个电网均形成了直流馈入的典型***。直流换相失败等问题已成为制约特高压交直流电网安全稳定运行的重要因素。
直流换相失败及恢复过程中与交流***存在较大的无功交换。在交流***较弱或故障冲击较大时，若直流恢复过快，会从交流***吸收大量无功功率，可能导致交流***电压恢复较慢，甚至造成受端电压失稳，交直流***均无法恢复；但若直流恢复速度过慢，会对交流***造成较大的功率冲击，可能引发交流***功角、频率安全风险。因此，在交直流互联***中，有必要对直流恢复速度进行控制，提高交直流***协调恢复能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，解决现有技术中直流换相失败后直流恢复速度难以控制导致交直流***协调恢复能力差的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，包括如下步骤：
计算当前运行方式下直流逆变侧换流站有效短路比；
根据有效短路比及暂态过程中逆变侧换流站母线电压实时计算故障下交直流***动态恢复能力指标；
根据动态恢复能力指标，动态调节直流换相失败预测控制和低压限流环节参数。
进一步的，根据公式(1)计算有效短路比：
式中，MESCRi为直流i逆变侧换流站有效短路比，Saci为直流i逆变侧换流站短路容量，Qci为直流i逆变侧滤波器补偿容量；Pdi为直流i逆变侧输出功率。
进一步的，根据公式(2)计算动态恢复能力指标：
RFi＝MESCRi*UFi (2)
式中，RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；UFi为故障下直流i逆变侧换流站实时母线电压。
进一步的，动态调节直流换相失败预测控制参数的方法如下：
确定交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim；
根据公式(3)对换相失败预测控制启动电压值进行优化：
式中，Ucfp1为不考虑限幅时换相失败预测控制启动电压计算值，RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；Ucfpr为换相失败预测控制环节启动电压计算参考值；
考虑限幅需求，对换相失败预测控制启动电压按公式(4)取值：
Ucfp＝min[Ucfp1,0.85] (4)。
进一步的，动态调节低压限流环节参数的方法如下：
确定交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim；
根据公式(5)、(6)对启动电压和截止电压进行优化：
式中：Udh1为不考虑限幅时低压限流环节启动电压计算值；Udl1为不考虑限幅时的低压限流环节截止电压计算值；Udhr为低压限流环节启动电压计算参考值；Udlr为低压限流环节截止电压计算参考值；RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；
考虑限幅需求，Udh、Udl分别按公式(7)、(8)取值：
式中：Udh为启动电压；Udl为截止电压。
进一步的，交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim按公式(3)计算获得：
RFlim＝MESCRlim*Ucr (9)
式中，MESCRi为直流i逆变侧换流站有效短路比；Ucr为交流***暂态电压稳定临界值。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
充分考虑交流***强度和故障冲击对交直流恢复能力的影响，设定直流控保参数调节限幅，保障直流自身控制***稳定的情况下，提高交直流***协调恢复能力，为特高压交直流电网安全稳定运行控制提供技术支撑。
附图说明
图1是本发明方法的流程图。
具体实施方式
换相失败预测控制和低压限流控制是直流控保中与直流换相失败密切相关的两个环节，对直流恢复速度和交直流***无功交换有较大影响。本发明提出一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，充分考虑交流***强度和故障冲击对交直流恢复能力的影响，设定直流控保参数调节限幅，保障直流自身控制***稳定的情况下，提高交直流***协调恢复能力。
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，包括如下步骤：
步骤一：根据式(1)，计算当前运行方式下，直流i逆变侧换流站有效短路比：
式中，MESCRi为直流i逆变侧换流站有效短路比，Saci为直流i逆变侧换流站短路容量，Qci为直流i逆变侧滤波器补偿容量；Pdi为直流i逆变侧输出功率。
步骤二：根据式(2)计算故障下交直流***动态恢复能力指标：
RFi＝MESCRi*UFi (2)
式中，RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；UFi为故障下直流i逆变侧换流站实时母线电压。
步骤三：动态计算直流换相失败预测控制和低压限流环节参数：
3-1)确定交直流***动态恢复能力强弱标准：
根据工程经验，当有效短路比大于临界值MESCRlim(工程中一般取值3.0)时，可认为强***；同时根据《电力***安全稳定计算技术规范》的暂态电压稳定判据，电力***受到扰动后的动态过程中，负荷母线电压在10s内恢复到0.8标么值以上，Ucr可按0.8取值。因此交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim可按式(3)计算：
RFlim＝3.0*0.8＝2.4 (3)
3-2)确定换相失败预测控制参数调整方法：
根据换相失败预测控制环节作用原理，该环节启动电压值Ucfp是影响交直流恢复特性的关键参数之一。因此，根据式(4)对换相失败预测控制启动电压值进行优化：
式中，Ucfp1为换相失败预测控制启动电压计算值，Ucfpr为换相失败预测控制环节启动电压参考值。根据工程经验，该环节启动电压一般介于0.75p.u.～0.85p.u.，即交流母线电压跌落至0.75p.u.～0.85p.u.时该环节启动，则Ucfpr可取值0.85p.u.。
根据工程经验，换相失败预测控制环节启动电压越高，直流恢复过程中需要从交流***吸收越多的无功功率，不利于交流***恢复，一般建议取值不超过0.85p.u.。因此，换相失败预测控制启动电压值可按式(5)取值：
Ucfp＝min[Ucfp1,0.85] (5)
3-3)确定低压限流环节参数调整方法：
根据低压限流环节的作用原理，该环节启动电压Udh和截止电压Udl是影响直流电流恢复过程的重要参数。因此，根据式(6)、(7)对启动电压和截止电压进行优化：
根据低压限流控制原理，Udh>Udl；同时根据工程经验，启动电压一般取值不高于0.85p.u.，截止电压一般取值不低于0.1p.u.，同时考虑一定裕度，对Udh、Udl进行限幅，Udh、Udl可按下式取值：
式中：Udh1为不考虑限幅时低压限流环节启动电压计算值；Udl1为不考虑限幅时的低压限流环节截止电压计算值；Udhr为低压限流环节启动电压计算参考值；Udlr为低压限流环节截止电压计算参考值；Udh为低压限流环节启动电压；Udl为低压限流环节截止电压。
综上所述，本发明是一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法。充分考虑交流***强度和故障冲击对交直流恢复能力的影响，设定直流控保参数调节限幅，保障直流自身控制***稳定的情况下，提高交直流***协调恢复能力，为特高压交直流电网安全稳定运行控制提供技术支撑。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
计算当前运行方式下直流逆变侧换流站有效短路比；
根据有效短路比及暂态过程中逆变侧换流站母线电压实时计算故障下交直流***动态恢复能力指标；
根据动态恢复能力指标，动态调节直流换相失败预测控制和低压限流环节参数。
2.根据权利要求1所述的实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，其特征在于，根据公式(1)计算有效短路比：
式中，MESCRi为直流i逆变侧换流站有效短路比，Saci为直流i逆变侧换流站短路容量，Qci为直流i逆变侧滤波器补偿容量；Pdi为直流i逆变侧输出功率。
3.根据权利要求2所述的实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，其特征在于，根据公式(2)计算动态恢复能力指标：
RFi＝MESCRi*UFi (2)
式中，RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；UFi为故障下直流i逆变侧换流站实时母线电压。
4.根据权利要求1所述的实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，其特征在于，动态调节直流换相失败预测控制参数的方法如下：
确定交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim；
根据公式(3)对换相失败预测控制启动电压值进行优化：
式中，Ucfp1为不考虑限幅时换相失败预测控制启动电压计算值，RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；Ucfpr为换相失败预测控制环节启动电压计算参考值；
根据工程经验，对换相失败预测控制启动电压按公式(4)取值：
Ucfp＝min[Ucfp1,0.85] (4)。
5.根据权利要求1所述的实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，其特征在于，动态调节低压限流环节参数的方法如下：
确定交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim；
根据公式(5)、(6)对启动电压和截止电压进行优化：
式中：Udh1为不考虑限幅时低压限流环节启动电压计算值；Udl1为不考虑限幅时的低压限流环节截止电压计算值；Udhr为低压限流环节启动电压计算参考值；Udlr为低压限流环节截止电压计算参考值；RFi为直流i与其逆变侧换流站母线电压协调恢复能力指标；
考虑限幅需求，低压限流环节启动电压和截止电压分别按公式(7)、(8)取值：
式中：Udh为低压限流环节启动电压；Udl为低压限流环节截止电压。
6.根据权利要求4或5所述的实现交直流***协调恢复的直流控保参数优化方法，其特征在于，交直流***动态恢复能力强弱的临界标准RFlim按公式(3)计算获得：
RFlim＝MESCRlim*Ucr (9)
式中，MESCRi为直流i逆变侧换流站有效短路比；Ucr为交流***暂态电压稳定临界值。
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