[发明专利]基于广域测量信息的机组强励与直流紧急功率支援协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于广域测量信息的机组强励与直流紧急功率支援协调控制方法，属于电力系统安全稳定控制领域。本发明方法基于广域测量信息生成的系统实时运行工况，利用扩展等面积法计算失稳预想故障所需的紧急控制量，并优先发挥直流紧急功率支援来降低切机切负荷控制代价；同时，利用与直流功率波动灵敏度较大的同步机组强励来稳定直流近区电压，从而提高直流紧急功率支援控制效果和系统暂态稳定裕度。

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定控制领域，具体涉及基于广域测量信息的机组强励与直流紧急功率支援协调控制方法。

背景技术

我国地域广阔，一次能源分布与生产力发展很不平衡，需要大规模远距离输送、大范围消纳，决定了我国需要采用远距离大容量输电方式。近年来，随着我国“西电东送”计划的实施，互联电网送电规模增大，电网建设步伐加快，到2020年，我国将建成世界上罕见的跨区域和远距离传输巨大功率的超高压交、直流混合输电系统，其运行的复杂性和难度在国际上也是少见的。截至到2014年年底，我国已累计建成“三交四直”特高压输电工程。根据国家大气污染防治行动计划实施方案，至2017年底将建成锡盟-泰州、宁东-绍兴、上海庙-临沂、晋北-南京等4回特高压直流输电工程，以及淮南-南京-上海、锡盟-山东、蒙西-天津南、榆横-潍坊等4回特高压交流输电工程。随着规模庞大、结构复杂、运行方式多变的交直流混联大电网的发展，电网的运行特性正在发生重大的变化，由机网协调控制过渡到机—网—直流三者的协调控制。

互联电网系统的结构和运行方式越来越复杂多变，其稳定性一旦遭到破坏，必将造成巨大的经济损失和灾难性的后果。利用大容量高压直流快速可控性，在电网遭受大扰动后通过直流紧急功率支援减少临界群机组的加速能量可有效改善互联电网大扰动后的暂态稳定性，减少切机切负荷控制代价。目前，直流紧急功率支援在改善系统暂态稳定性方面已有深入研究并得到工程应用。但上述研究仍未解决两个问题：

1)没有考虑大容量直流紧急功率支援导致直流近区交流线路功率激增，继而可能引发的线路过载或沿线电压降低，进而影响直流紧急功率支援效果。

2)目前直流紧急功率支援通常作为电网大扰动后的单一控制措施，缺乏与传统切机切负荷控制的协调；而且，控制措施基本依赖于离线策略，大功率潮流转移可能严重的过控。

文献《基于广域测量系统的发电机强励控制方案》(电力系统保护与控制，2013年3月，第41卷，第6期)提出通过提高故障后临界群机组励磁电压来改变系统等值电磁功率，从而影响系统暂态稳定性。这为解决上述第一类问题提供了思路。

广域测量系统给电力系统的监测、分析和控制提供了新的手段。目前实用的相量测量单元PMU可在广域范围内同步采集多类电网运行状态信息，包括母线电压相位、发电机内电势、功角等并能以较小的延时传递到数据中心站并完成同步处理。而扩展等面积准则(EEAC)可对系统动态轨迹进行量化分析评估，提供详细的稳定裕度、分群及等值单机系统的功角、加速功率等信息。这为解决上述第二类问题提供了思路。

专利号为ZL200910026801.4、专利名称为“电力系统暂态安全稳定模式中元件参与因子识别方法”中披露了一种暂态功角稳定发电机分群模式中发电机参与因子的识别方法。该方法可以为本发明所利用，通过计算获取临界群中各发电机的暂态功角稳定发电机分群模式中的参与因子。

发明内容

本发明的目的是：基于广域测量系统提供的广域测量信息，通过同步电源强励、常规切机切负荷及直流紧急功率支援实现源-网-直流的协调控制，并优先发挥直流紧急功率支援来降低切机切负荷控制代价；同时，利用与直流功率波动灵敏度较大的同步机组强励来稳定直流近区电压，从而提高直流紧急功率支援控制效果和系统暂态稳定裕度。

具体地说，本发明是采用以下的技术方案来实现的，包括下列步骤：