專利名稱：直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩的方法和系統的制作方法
直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩的方法和系統技術領域
本發明屬于電力系統領域，具體涉及一種直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓 失穩的方法和系統。
背景技術：
高壓直流輸電技術具有功率調節靈活、兩端系統不受同步運行約束的優點，一方 面，在遠距離、大容量輸電場合得到廣泛應用，在全國電網互聯中起著重要作用；另一方面， 在向具有弱交流電網的小系統送電中也得到較多應用。
根據實際運行經驗，弱受端電網在通過直流大比例受電的情況下，容易發生電壓 穩定問題。受端交流系統故障往往引起直流系統發生換相失敗，吸收無功功率進一步拉低 系統電壓，造成交流系統電壓不能恢復，出現電壓穩定問題。對于此類問題，單純采用低壓 減載的方法，在解決電壓穩定問題的同時，又會引入頻率穩定問題，對于大比例受電的小系 統而目更加關出。
當某一弱交流系統通過直流從主網大比例受電時，受端電網發生交流系統故障可 能引起直流發生換相失敗吸收大量無功功率，系統電壓不能恢復出現電壓穩定問題。此時 需要作為系統第三道防線的低壓減載裝置動作切除部分負荷以避免系統失去穩定。但對于 小系統弱受端電網而言，低壓減載裝置動作切除負荷后系統出現有功盈余，在解決了電壓 穩定問題的同時又引入了頻率穩定問題，低壓-高周-低周問題耦合在一起，系統可控性比 較差；若系統頻率上升幅度較大，則可能引起系統高周切機動作，導致電網大幅振蕩甚至失 去穩定。發明內容
為克服上述缺陷，本發明提供了一種直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩 的方法和系統，可以在解決系統電壓穩定問題的同時，避免系統出現頻率穩定問題，提高直 流弱受端電網的穩定運行水平。
為實現上述目的，本發明提供一種直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩的 方法和系統，其改進之處在于，所述方法包括以下步驟
(I).直流受端系統遭遇嚴重故障；
(2).并行判定系統是否達到低壓減載動作定值和直流頻率調制動作定值，如果達 到則進入步驟5，否則進入步驟3 ；
(3).如果系統電壓未達到低壓減載動作定值，則進行低壓減載動作切除負荷操 作，并進入步驟5;
(4).如果系統未達到直流頻率調制動作定值，則進行直流頻率調制動作調整功率 的操作，并進入步驟5;
(5).判定系統電壓和頻率是否均恢復，如果系統電壓或頻率未能恢復穩定，則返 回步驟2;否則結束。
本發明提供的優選技術方案中，嚴重故障，包括線路N-2故障、主變N-2故障、220kV線路三相短路單相開關拒動故障和連鎖故障。本發明提供的第二優選技術方案中，低壓減載動作定值，為電壓低于O. 85p. u.的持續時間超過2秒；直流頻率調制動作定值為O. 3Hz。本發明提供的第三優選技術方案中，在所述步驟5中，電壓和頻率的恢復條件為電壓恢復到O. 85p. u.以上、頻率恢復到49. 7Hz以上。本發明提供的第四優選技術方案中，提供一種以直流頻率調制配合低壓減載解決受端電壓失穩的系統，其改進之處在于，所述系統包括依次連接的運行狀態監控單元、動作定值判斷單元和恢復判定單元。本發明提供的第五優選技術方案中，所述運行狀態監控單元，監控直流受端系統的運行狀態，判斷系統是否遭受遭遇嚴重故障。本發明提供的第六優選技術方案中，所述動作定值判斷單元，并行判定系統是否達到低壓減載動作定值和直流頻率調制動作定值；如果系統電壓未達到低壓減載動作定值，則進行低壓減載動作切除負荷操作；如果系統未達到直流頻率調制動作定值，則進行直流頻率調制動作調整功率的操作。本發明提供的第七優選技術方案中，所述恢復判定單元，對系統電壓與頻率是否均恢復穩定進行判定。與現有技術比，本發明提供的一種直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩的方法和系統，對大容量直流受電的弱受端電網的電壓穩定問題進行深入分析，提出利用直流頻率調制配合低壓減載解決直流小系統弱受端電網電壓穩定問題的方法；解決了嚴重故障后系統電壓不能恢復，則低壓減載動作切除部分負荷，同時直流系統開放頻率調制功能，快速調整直流功率以解決頻率穩定問題；再者，可運用于電力系統規劃和運行，利于系統分析人員合理配置電網第三道防線，提高直流小系統弱受端電網的穩定運行水平。
圖1為以直流頻率調制配合低壓減載解決受端電壓失穩的方法的流程圖。
具體實施例方式一種采用直流頻率調制配合低壓減載解決直流小系統弱受端電網電壓穩定問題的方法，該方法可以在解決系統電壓穩定問題的同時，避免系統出現頻率穩定問題，提高直流弱受端電網的穩定運行水平。一種采用直流頻率調制配合低壓減載解決直流小系統弱受端電網電壓穩定問題的方法，該方法包括以下步驟步驟A :直流受端系統初始穩定運行，之后遭遇嚴重故障。步驟B :系統并行判定是否達到低壓減載動作定值以及直流頻率調制動作定值。步驟C :系統電壓達到低壓減載動作定值，低壓減載動作切除負荷，否則進入下一步判定；系統達到直流頻率調制動作定值，直流頻率調制動作調整功率，否則進入下一步判定。步驟D :判定系統電壓與頻率是否均恢復穩定。
步驟E :系統電壓或電壓未能恢復穩定，則返回步驟B ;否則結束。
以直流頻率調制配合低壓減載解決受端電壓失穩的系統，包括依次連接的運行 狀態監控單元、動作定值判斷單元和恢復判定單元。
所述運行狀態監控單元，監控直流受端系統的運行狀態，判斷系統是否遭受遭遇嚴重故障。
所述動作定值判斷單元，并行判定系統是否達到低壓減載動作定值和直流頻率調 制動作定值；如果系統電壓未達到低壓減載動作定值，則進行低壓減載動作切除負荷操作； 如果系統未達到直流頻率調制動作定值，則進行直流頻率調制動作調整功率的操作。
所述恢復判定單元，對系統電壓與頻率是否均恢復穩定進行判定。
通過以下實施例對以直流頻率調制配合低壓減載解決受端電壓失穩的方法作進 一步說明。
實施例1 :一種以直流頻率調制配合低壓減載解決受端電壓失穩的方法，所述方 法包括以下步驟
(I).直流受端系統遭遇嚴重故障；
(2).并行判定系統是否達到低壓減載動作定值和直流頻率調制動作定值，如果達 到則進入步驟5，否則進入步驟3 ；
(3).如果系統電壓未達到低壓減載動作定值，則進行低壓減載動作切除負荷操 作，并進入步驟5;
(4).如果系統未達到直流頻率調制動作定值，則進行直流頻率調制動作調整功率 的操作，并進入步驟5;
(5).判定系統電壓和頻率是否均恢復，如果系統電壓或頻率未能恢復穩定，則返 回步驟2;否則結束。
嚴重故障，包括線路N-2故障、主變N-2故障、220kV線路三相短路單相開關拒動 故障和連鎖故障。
低壓減載動作定值，為電壓低于O. 85p. u.的持續時間超過2秒；直流頻率調制動 作定值為O. 3Hz。
在所述步驟5中，電壓和頻率的恢復條件為電壓恢復到O. 85p. u.以上、頻率恢復 到49. 7Hz以上。
實施例2 :某受端系統為弱交流電網，直流雙極運行從主網大比例受電。以該受端 電網為例，分析利用直流延時閉鎖作為三道防線解決電壓穩定問題的方法有效性。
如圖1所示，該分析方法通過以下步驟實現
第一步初始工況為弱受端系統直流受電比例為53%,滿足N-1校核。
第二步系統某支撐電廠出線發生單回三永跳雙回故障，電壓持續跌落無法恢復。
第三步直流系統檢測系統頻率處于正常范圍內，頻率調制不動作；系統低壓減 載檢測電壓達到動作定值，動作切除負荷。
第四步低壓減載裝置與直流系統各自分別檢測母線電壓與系統頻率。
第五步系統電壓恢復，低壓減載不動作；系統頻率上升超過頻率調制定值，直流 頻率調制動作回降功率。
第六步直流回降功率至系統恢復有功平衡，頻率恢復至穩定運行范圍內，直流頻率調制停止動作；低壓減載裝置檢測系統電壓在穩定運行范圍內，低壓減載不動作，結束。在以上示例中，低壓減載動作切除負荷，系統電壓恢復后頻率上升，直流頻率調制動作快速回降直流功率，避免事故后引入頻率穩定問題。需要聲明的是，本發明內容及具體實施方式
意在證明本發明所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本發明保護范圍的限定。本領域技術人員在本發明的精神和原理啟發下，可作各種修改、等同替換、或改進。但這些變更或修改均在申請待批的保護范圍內。
權利要求
1.一種直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩的方法和系統，其特征在于，所述方法包括以下步驟 (1).直流受端系統遭遇嚴重故障； (2).并行判定系統是否達到低壓減載動作定值和直流頻率調制動作定值，如果達到則進入步驟5，否則進入步驟3 ; (3).如果系統電壓未達到低壓減載動作定值，則進行低壓減載動作切除負荷操作，并進入步驟5 ； (4).如果系統未達到直流頻率調制動作定值，則進行直流頻率調制動作調整功率的操作，并進入步驟5; (5).判定系統電壓和頻率是否均恢復，如果系統電壓或頻率未能恢復穩定，則返回步驟2;否則結束。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，嚴重故障，包括線路N-2故障、主變N-2故障、220kV線路三相短路單相開關拒動故障和連鎖故障。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，低壓減載動作定值，為電壓低于O.85p.u.的持續時間超過2秒；直流頻率調制動作定值為O. 3Hz。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步驟5中，電壓和頻率的恢復條件為電壓恢復到O. 85p. u.以上、頻率恢復到49. 7Hz以上。
5.根據權利要求1所述的方法的以直流頻率調制配合低壓減載解決受端電壓失穩的系統，其特征在于，所述系統包括依次連接的運行狀態監控單元、動作定值判斷單元和恢復判定單元。
6.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述運行狀態監控單元，監控直流受端系統的運行狀態，判斷系統是否遭受遭遇嚴重故障。
7.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，所述動作定值判斷單元，并行判定系統是否達到低壓減載動作定值和直流頻率調制動作定值；如果系統電壓未達到低壓減載動作定值，則進行低壓減載動作切除負荷操作；如果系統未達到直流頻率調制動作定值，則進行直流頻率調制動作調整功率的操作。
8.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述恢復判定單元，對系統電壓與頻率是否均恢復穩定進行判定。
全文摘要
本發明提供了一種直流頻率調制與低壓減載配合解決電壓失穩的方法和系統，通過時域仿真分析，驗證了該方法可以解決直流小系統弱受端電網嚴重故障后的電壓穩定問題以及“低壓高周”問題；充分發揮直流系統功率快速調整功能，在解決電壓穩定問題的同時避免引入頻率穩定問題；低壓減載裝置和直流頻率調制各自檢測系統電壓與頻率信號，不需要協調控制，可靠性高且定值整定較為簡單。本發明可運用于電力系統規劃和運行，利于系統分析人員合理配置電網第三道防線的控制措施的控制措施，提高直流小系統弱受端電網的穩定運行水平。
文檔編號H02J3/14GK103023036SQ20121046830
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者羅煦之, 趙兵, 徐式蘊 申請人:中國電力科學研究院, 國家電網公司