本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種用于直流頻率限制器與直流功率調(diào)制協(xié)調(diào)的控制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

由于我國(guó)一次能源與負(fù)荷中心之間呈逆向分布，為實(shí)現(xiàn)資源跨大區(qū)優(yōu)化配置，需要利用高壓直流輸電進(jìn)行電力大容量遠(yuǎn)距離輸送，直流輸電在西電東送和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著重要作用。目前，我國(guó)西南電網(wǎng)已投運(yùn)三大特高壓直流工程，將西南地區(qū)豐富的水電資源送至華東負(fù)荷中心。根據(jù)規(guī)劃，2018年渝鄂背靠背直流工程將建成，屆時(shí)西南電網(wǎng)將與華東和華中電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)異步聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。

考慮到西南輸送端電網(wǎng)規(guī)模減小以及水輪機(jī)的負(fù)阻尼效應(yīng)，擾動(dòng)沖擊易造成輸送端電網(wǎng)頻率發(fā)生超低頻振蕩，威脅電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。直流系統(tǒng)對(duì)輸送端電網(wǎng)而言相當(dāng)于剛性負(fù)荷，正常情況下直流功率不隨電網(wǎng)頻率變化。頻率限制控制器(FLC)是直流輸電系統(tǒng)中重要的附加控制器之一，在輸送端頻率變化時(shí)，通過調(diào)節(jié)直流輸電的有功功率，來(lái)達(dá)到控制輸送端系統(tǒng)頻率的目的，相當(dāng)于為直流增加了可控的負(fù)荷頻率。

由于直流輸送功率具有快速可控的特點(diǎn)，利用直流功率調(diào)制控制快速補(bǔ)償擾動(dòng)引起的功率盈缺，能夠提升輸送端電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行能力。直流功率調(diào)制包括直流功率提升和直流功率速降，可以同時(shí)控制輸送功率的大小和方向。但當(dāng)直流控制系統(tǒng)同時(shí)配備FLC和功率調(diào)制時(shí)，可能引起直流功率超出系統(tǒng)最大過負(fù)荷能力或者直流功率無(wú)法按照期望值運(yùn)行，影響直流設(shè)備的安全和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于直流頻率限制器與直流功率調(diào)制協(xié)調(diào)的控制方法及系統(tǒng)，

其控制方法包括：1)采集送端電網(wǎng)頻率f；2)判斷送端電網(wǎng)頻率f是否超出頻率限制器的限制范圍，若超過，則繼續(xù)執(zhí)行，若沒超過，則返回步驟1)；3)判斷直流功率調(diào)制信號(hào)△P_d的正負(fù)；4)確定直流頻率限制的控制參數(shù)；5)根據(jù)控制參數(shù)控制頻率限制器。

進(jìn)一步，步驟2)中，限制范圍：49.9～50.1Hz。

進(jìn)一步，步驟3)中，若直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d＞0，則直流功率提升；若直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d＜0，則直流功率降低。

進(jìn)一步，步驟4)中，若f＞50.1且ΔP_d＞0，則頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量上限P_modmax計(jì)算公式如下所示：

P_modmax＝kP_d-ΔP_d

式中，P_d為直流功率額定值，k為直流功率過負(fù)荷能力，k的取值為1.1。

進(jìn)一步，步驟4)中，若f＜49.9且ΔP_d＜0，則頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量下限P_modmin的計(jì)算公式如下所示：

P_modmin＝mP_d+ΔP_d

式中，P_d為直流功率額定值，m為直流功率最低運(yùn)行水平，m的取值為0.5。

進(jìn)一步，若f＜49.9Hz且ΔP_d＞0或f＞50.1Hz且ΔP_d＜0，則頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍f_bend為0.2Hz。

步驟5)包括：若f＜49.9Hz，則根據(jù)直流功率調(diào)制量下限P_modmin和頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍f_bend控制頻率限制器；

若f＞50.1Hz，則根據(jù)直流功率調(diào)制量上限P_modmax和頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍f_bend控制頻率限制器、

其控制系統(tǒng)包括：采集模塊，采集送端電網(wǎng)頻率f；判斷模塊，判斷送端電網(wǎng)頻率是否超出頻率限制器的限制范圍，若超過限制范圍，則判斷直流功率調(diào)制信號(hào)△P_d的正負(fù)；若沒超過，則返回采集模塊；計(jì)算模塊，計(jì)算直流頻率限制器的控制參數(shù)；控制模塊，根據(jù)控制參數(shù)控制頻率限制器。

限制范圍：49.9～50.1Hz。若直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d＞0，則直流功率提升；若直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d＜0，則直流功率降低。

控制參數(shù)包括：頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量上限P_modmax、直流功率調(diào)制量下限P_modmin和頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍f_bend。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、本發(fā)明利用直流功率調(diào)制信號(hào)P_d確定頻率限制器控制參數(shù)P_modmax、P_modmin和f_bend，可以避免直流功率超過直流最大過負(fù)荷能力或直流功率無(wú)法按照期望值運(yùn)行，提高了送端電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明對(duì)系統(tǒng)擾動(dòng)后頻率穩(wěn)定起到積極作用，同時(shí)保證直流功率運(yùn)行在規(guī)定范圍內(nèi)的期望值，提高直流設(shè)備安全水平和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行能力。

3、本發(fā)明能夠保證當(dāng)送端系統(tǒng)交直流出現(xiàn)功率不平衡擾動(dòng)時(shí)，頻率限制控制器能夠發(fā)揮其調(diào)節(jié)靈活、快速、精確度高的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提供的控制方法流程圖；

圖2是本發(fā)明的電網(wǎng)頻率仿真結(jié)果示意圖；

圖3是本發(fā)明的直流功率仿真結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供的直流頻率限制器控制系統(tǒng)包括：用于采集送端電網(wǎng)頻率f的采集模塊、用于判斷送端電網(wǎng)頻率是否超出頻率限制器的限制范圍的判斷模塊、用于計(jì)算直流頻率限制器控制參數(shù)的計(jì)算模塊、及根據(jù)控制參數(shù)控制頻率限制器的控制模塊。

具體的，控制系統(tǒng)的限制范圍：49.9～50.1Hz。若直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d＞0，則直流功率提升；若直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d＜0，則直流功率降低?？刂茀?shù)包括：頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量上限P_modmax、直流功率調(diào)制量下限P_modmin和頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍f_bend。

如圖1所示，本發(fā)明提供的直流頻率限制器控制方法，包括如下具體步驟：

(1)獲取送端電網(wǎng)的頻率f；

(2)判斷送端電網(wǎng)的頻率f是否超出頻率限制器的限制范圍，若是，則執(zhí)行步驟(3)；若否，則返回步驟(1)；

(3)判斷直流功率調(diào)制信號(hào)△P_d大小；

(4)確定直流頻率限制的控制參數(shù)P_modmax、P_modmin和f_bend；

其中，頻率限制器控制參數(shù)P_modmax和P_modmin分別為頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量上限和下限，f_bend為頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍；

(5)根據(jù)P_modmax、P_modmin和f_bend控制頻率限制器。

具體的，在步驟(1)中，測(cè)量整流站換流母線的頻率，即送端電網(wǎng)的頻率f。

步驟(2)中，頻率限制器的限制范圍為[49.9Hz,50.1Hz]，若f＜49.9或f＞50.1，則送端電網(wǎng)的頻率f超出頻率限制器的限制范圍。

步驟(3)中，直流功率調(diào)制信號(hào)△P_d是整流站定功率器中在直流功率參考值上所疊加的附加控制信號(hào)，若ΔP_d＞0，表示直流功率提升，若ΔP_d＜0，表示直流功率降低。

步驟(4)中，若f＞50.1且ΔP_d＞0，計(jì)算得到頻率限制器控制參數(shù)P_modmax為：

P_modmax＝kP_d-ΔP_d (1)

式(1)中，P_d為直流功率額定值，k為直流功率過負(fù)荷能力，k的取值為1.1，即取為1.1倍。

步驟(4)中，若f＜49.9且ΔP_d＜0，計(jì)算得到頻率限制器控制參數(shù)P_modmin為：

P_modmin＝mP_d+ΔP_d (2)

式(2)中，P_d為直流功率額定值，m為直流功率最低運(yùn)行水平，m的取值為0.5，即取為0.5倍。

步驟(4)中，若f＜49.9且ΔP_d＞0或者f＞50.1且ΔP_d＜0，頻率限制器控制參數(shù)f_bend為0.2Hz。

步驟(5)中，所述頻率限制器控制參數(shù)P_modmax和P_modmin分別為頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量上限和下限，f_bend為頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍。

如圖2和3所示，直流送端的暫態(tài)響應(yīng)情況具體實(shí)施例如下：

本發(fā)明提供一種直流頻率限制器控制的實(shí)施例，以西南電網(wǎng)2018年豐期小負(fù)荷運(yùn)行方式為例，收集楚西南電網(wǎng)數(shù)據(jù)，包括復(fù)奉、錦蘇、賓金三回特高壓直流輸電系統(tǒng)，利用電力系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真軟件PSD-BPA建立直流送端電網(wǎng)潮流穩(wěn)態(tài)仿真計(jì)算模型以及機(jī)電暫態(tài)仿真計(jì)算模型。

(1)獲取送端電網(wǎng)的頻率f；

當(dāng)復(fù)奉直流發(fā)生雙極閉鎖故障，系統(tǒng)檢測(cè)復(fù)奉直流送端復(fù)龍流站母線頻率f；

(2)判斷送端電網(wǎng)的頻率f是否超出頻率限制器的限制范圍，若是，則執(zhí)行步驟(3)，若否，則返回步驟(1)；

將錦蘇直流、復(fù)奉直流和賓金直流的頻率限制器頻差死區(qū)限制范圍設(shè)置為±0.1Hz，發(fā)生故障后，雙龍換流站交流母線頻率逐漸升高，當(dāng)孤島電網(wǎng)頻率高于50.1Hz時(shí)需要進(jìn)一步判斷直流功率調(diào)制信號(hào)ΔP_d大??；

(3)判斷直流功率調(diào)制信號(hào)大?。?/p>

復(fù)奉直流發(fā)生閉鎖故障后，為降低送端電網(wǎng)頻率升高幅度，緊急提升賓金直流功率400MW，即ΔP_d＝400；

(4)確定直流頻率限制的控制參數(shù)P_modmax、P_modmin和f_bend；

根據(jù)若f＞50.1且ΔP_d＞0，計(jì)算得到頻率限制器控制參數(shù)P_modmax為：

P_modmax＝0.1P_d-400

(5)根據(jù)P_modmax、P_modmin和f_bend控制頻率限制器。

由于調(diào)制了頻率限制器輸出的直流功率調(diào)制量上限P_modmax，當(dāng)頻率大于上限值50.1Hz且賓金直流功率提升400MW時(shí)，賓金直流功率最大值未超過1.1pu。

若采取僅采用直流功率調(diào)制，由于復(fù)奉直流外送功率減小，送端機(jī)組有功功率過剩，引起送端電網(wǎng)頻率上升至51Hz，F(xiàn)LC通過提高賓金直流功率減小頻率偏差，但直流功率會(huì)超過1.1倍。采用本實(shí)施方案協(xié)調(diào)控制后，F(xiàn)LC通過提高賓金直流功率減小頻率偏差，并且賓金直流功率不會(huì)超過直流功率額定值的1.1倍。與僅依靠直流功率調(diào)制相比，采用本實(shí)施方案協(xié)調(diào)控制后，電網(wǎng)頻率能夠快速恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行水平。

最后應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：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，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。