[发明专利]一种直流功率紧急控制装置及直流功率紧急支援方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统的稳定控制领域，是一种针对直流功率紧急控制的装置及方法。

背景技术

随着交直流互联电网的快速发展，越来越多的大功率直流输电集中落点到负荷中心，直流输电的庞大规模、快速控制响应能力对电网的动态特性、稳定风险和控制手段带来了一系列复杂的影响和深刻的变化。直流线路因故停运后，大量原来由直流线路输送的功率将转移到与之相并联的交流通道上，造成交流线路潮流过重及交流沿线电压降低，容易引发稳定问题；交流系统故障切除后，交流系统特别是直流换流母线的电压波动，影响了直流功率的传输，阻碍了交流系统电压、功角摆动的平息，不利于系统的稳定。在这种情况下，针对健全的直流线路运用妥善的策略对交流系统进行功率紧急支援，弥补送受端功率的不平衡，对系统的安全稳定运行有着重要的意义。

交直流大电网在严重交流故障或直流双极闭锁等故障下的暂态失稳仍然是限制电网输电能力的主要约束。目前，交流电网对于短路引起的区域间有功失衡和同步发电机功角摇摆问题一直缺少真正有效的抑制手段。抑制大电网扰动后的暂态失稳需要快速的大幅度的有功调节手段。而无论发电机PSS(电力系统稳定器)还是FACTs(柔性交流输电系统)受其有功潮流调节能力限制，均只能对小幅度的功率振荡提供阻尼，却难以对大规模电网的暂态稳定，尤其是第1-3个摇摆周期内功角失稳起到良好的抑制作用。直流输电方式的存在为改善大电网的暂态稳定性提供了全新的、更加有效的控制手段。直流输电系统有功功率幅度较大，调节速度较快。采用多回直流共同参与调节，可进一步提升系统调节功率的幅度和速度，使得直流输电系统的快速功率调制为改善大电网暂态稳定裕度提供了新的有效的控制手段。当严重交流故障或者单回直流双极闭锁等故障发生时，输电通道中的其它直流可以在快速辨识振荡模式的基础上，通过直流功率的快速、紧急调制，有效地控制发电机群摇摆过程中区域间的功率平衡关系，起到抑制功角摇摆，提高稳定极限的作用。

目前普遍采用的直流调制是在直流输电的控制系统中加入附加的直流调制器，根据就地交直流系统中提取反映系统异常的信号，来调制直流输电线路传输的功率，使之快速吸收或补偿其所连交流系统中的过剩或缺额功率，起到紧急支援、阻尼功率振荡和抑制频率波动等作用。

发明内容

本发明的目的是通过就地化的直流紧急控制装置实现一种直流线路功率输送策略，弥补送受端功率的不平衡，提高复杂交直流输电系统安全稳定运行的自保持能力。获取直流双侧功率状态及交流母线的运行状态，通过就地控制装置实时在线判别系统运行状态并根据系统暂态特性下发紧急调制信号至直流整流侧极控系统，提升或回降直流功率，快速缓解短时故障对系统的影响。本发明提供一种直流紧急控制装置，同时提供了一种基于该装置的紧急控制方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种直流功率的紧急控制装置，所述紧急控制装置包括整流侧控制主机和逆变侧控制从机，主机用于直流线路整流侧站端的信号采集和控制功能，从机用于直流线路逆变侧站端的信号采集功能，主从机之间采用电力专用数据通道进行实时通信；

所述主机包括信号采集及处理模块、控制器模块、输出接口模块、信号模块、人机接口模块；

所述从机包括信号采集及处理模块、输出接口模块、人机接口模块；

所述主机的信号采集及处理模块采集整流侧的量测数据，并进行整合形成数据断面，然后将数据断面发送至主机控制器模块，其中，所述整流侧的量测数据包括整流侧交流母线电压、整流侧直流极电压、整流侧直流极功率；

所述从机的信号采集及处理模块采集逆变侧的量测数据，并进行整合形成逆变侧的数据断面，然后将整合好的数据断面通过从机的输出接口模块发送至主机的控制器模块，其中，所述逆变侧的量测数据包括逆变侧交流母线电压、逆变侧直流极电压、逆变侧直流极功率；

所述主机的控制器模块基于主机以及从机的信号采集及处理模块上送的直流双侧站端数据判别电力系统运行状态，根据运行状态类型生成相应的控制命令并下发至输出接口模块，所述主机的输出接口模块将所述控制命令转换为模拟量的调制信号发送至直流系统，根据调制信号实时在线调制直流输出功率状态，所述主机的输出接口模块还将直流系统的直流输出功率状态反馈至控制器模块；

主机的控制器模块将获取的量测数据、控制命令以及所反馈的直流输出功率状态通过人机接口模块输出至人机界面进行实时显示。

本发明还进一步优选包括以下方案：

所述从机的输出接口模块将采集的数据断面由电力专用数据通道发送至主机控制器模块。