一种交直流广域协同控制系统及方法与流程

1.本发明涉及电力电网技术领域，尤其涉及一种交直流广域协同控制系统及方法。


背景技术：

2.网安全关系国计民生，历来受到学术界和工业界的高度重视。几乎所有的大停电事故都不是单一原因造成的，事故过程中各种时间尺度元件相互影响、多类稳定问题交织并相互转化，形成了复杂的发展变化过程。为防止大面积停电，现有技术存在针对直流受端电网多直流故障的稳定控制方法，其具体做法为，在检测到直流受端网络发生直流故障时，根据切负荷量和直流损失功率，计算各区域切负荷子站需切负荷量，然后根据需切负荷量，按照各个区域切负荷子站接入负荷的优先级切除。
3.但是上述方法仅需要配合稳控切机、切负荷措施构成多重策略，策略往往复杂，且切除机组后恢复机组过程较为缓慢，供电恢复缓慢。此外，上述方法只针对直流送端网络，无法对一个与外界存在交、直流混连的区域电网系统的送端和受端进行广域的协同控制。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种交直流广域协同控制系统及方法,能够对交、直流混连的区域电网系统的送端和受端进行故障后的协同控制，且对无需进行复杂切机，切负荷操作减轻故障后对电网的影响。
5.本发明一实施例提供了一种交直流广域协同控制系统，包括：直流协调控制主站、交流控制主站以及综合防御子系统；所述直流协调控制主站设置有频率限制控制器；
6.所述综合防御子系统，用于监测电力系统的频率和功率,并根据电力系统的频率和功率生成电力系统的频率特性方程；
7.所述交流控制主站，用于在所述电力系统的交流网络发生故障时，获取交流网络的第一功率波动值并将所述第一功率波动值传输至所述直流协调控制主站；其中，所述交流网络包括送端的交流网络以及受端的交流网络；
8.所述直流协调控制主站，用于根据所述第一功率波动值以及所述频率特性方程计算交流网络的第一频率波动值，根据所述第一频率波动值以及所述频率限制控制器的频率限制阈值计算所需调整的第一功率调整值，继而基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；以及，
9.用于在所述电力系统的直流网络发生故障时，获取直流网络的第二功率波动值，并根据所述频率特性方程和所述第二功率波动值计算直流网络的第二频率波动值，根据所述第二频率波动值以及所述频率限制阈值计算所需调整的第二功率调整值，继而基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；其中，所述直流网络包括送端的直流网络以及受端的直流网络。
10.进一步的，基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
11.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
12.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
13.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
14.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
15.进一步的，基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
16.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
17.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
18.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
19.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
20.在上述系统项实施例的基础上，本发明对应提供了方法项实施例；
21.本发明一实施例提供了一种交直流广域协同控制方法，适用于在直流协调控制主站内执行，包括：
22.在电力系统的交流网络发生故障时，获取有交流控制主站所传输的交流网络的第一功率波动值；所述交流网络包括送端的交流网络以及受端的交流网络；在电力系统的直流网络发生故障时，获取直流网络的第二功率波动值；获取电流系统的频率特性方程；其中，所述频率特性方程由综合防御子系统根据电力系统的频率和功率生成；
23.根据所述第一功率波动值以及频率特性方程计算交流网络的第一频率波动值，根据所述第一频率波动值以及频率限制控制器的频率限制阈值计算所需调整的第一功率调整值，继而基于所述第一功率调整值，通过频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；
24.根据所述频率特性方程和所述第二功率波动值计算直流网络的第二频率波动值，根据所述第二频率波动值以及所述频率限制阈值计算所需调整的第二功率调整值，继而基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；其中，所述直流网络包括送端的直流网络以及受端的直流网络。
25.进一步的，基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
26.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
27.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
28.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率
调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
29.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
30.进一步的，基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
31.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
32.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
33.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
34.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
35.通过实施本发明具有如下有益效果：
36.本发明实施例提供了一种交直流广域协同控制系统及方法，对于一个交、直流混连的电力系统，在其送端或受端的电力网络故障时，所述系统中的直流协调控制主站通过频率限制控制器，对各直流回路进行的功率进行调控，实现了交、直流的广域系统控制，且避免直接采取切机、切负荷的操作，操作简单且减轻了故障后对电网的影响，有利于电力系统的迅速恢复。
附图说明
37.图1是本发明一实施例提供的一种交直流广域协同控制系统的结构示意图。
38.图2是本发明一实施例提供的一种交直流广域协同控制方法的结构示意图。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.如图1所示，本发明一实施例提供了一种交直流广域协同控制系统，包括：
41.参见图1，是本发明一实施例提供的一种***方法的流程示意图，包括：直流协调控制主站、交流控制主站以及综合防御子系统；所述直流协调控制主站设置有频率限制控制器；
42.所述综合防御子系统，用于监测电力系统的频率和功率,并根据电力系统的频率和功率生成电力系统的频率特性方程；
43.所述交流控制主站，用于在所述电力系统的交流网络发生故障时，获取交流网络的第一功率波动值并将所述第一功率波动值传输至所述直流协调控制主站；其中，所述交流网络包括送端的交流网络以及受端的交流网络；
44.所述直流协调控制主站，用于根据所述第一功率波动值以及所述频率特性方程计
算交流网络的第一频率波动值，根据所述第一频率波动值以及所述频率限制控制器的频率限制阈值计算所需调整的第一功率调整值，继而基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；以及，
45.用于在所述电力系统的直流网络发生故障时，获取直流网络的第二功率波动值，并根据所述频率特性方程和所述第二功率波动值计算直流网络的第二频率波动值，根据所述第二频率波动值以及所述频率限制阈值计算所需调整的第二功率调整值，继而基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；其中，所述直流网络包括送端的直流网络以及受端的直流网络。
46.在一个优选的实施例中，基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
47.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
48.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
49.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
50.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
51.在一个优选的实施例中，基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
52.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
53.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
54.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
55.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
56.以下对系统中的各个组成部分进行详细说明：
57.综合防御子系统与电网运行管理系统和数据采集系统都存在数据交换，内嵌运行计算服务器可根据电网实时运行状态进行安全稳定计算校核，实时监测系统的频率和功率,然后生成功率
‑
频率曲线，最终根据功率
‑
频率曲线计算出负荷的频率调节效应系数，根据负荷的频率调节效应系数生成上述频率特性方程，反馈至直流协调控制主站；上述频率特性方程的表达式为：
△
f＝k(
△
p)；式中
△
f为预设时段内电力系统的频率变化值，
△
p为预设时段内电力系统的功率变化值，k 为荷的频率调节效应系数。
58.交流控制主站，主要对电力系统中送端和受端的交流网络进行检测，在交流网络发生故障时，将交流网络的功率变化值(即上述第一功率波动值)，通过调度数据网络传输至直流协调控制主站；例如，接收大机组故障的损失功率、重要交流断面故障的损失功率发给直流协调控制主站。
59.直流协调控制主站内设置有频率限制控制器(flc)，可通过频率限制控制器对各直流回路的功率进行调控，实现紧急提升或回降直流功率功能，使电力系统保持稳定。
60.具体的，在电力系统的交流网络发生故障时，直流协调控制主站接收由交流控制主站传输过来的第一功率波动值，然后将第一功率波动值带入上述频率特性方程计算出第一频率波动值，然后求取第一频率波动值与频率限制控制器的频率限制阈值的频率差值，这个频率差值作为此次调整时，需要调整的频率幅度，最后将频率差值带入上述频率特性方程，计算出本此调整时所需要调整的总功率，即上述第一功率调整值，最后基于第一功率调整值对故障点附近的n条直流回路的直流功率调整，使得n条直流回路所调整的功率值的总和为上述第一功率调整值；n为正整数，其具体数值可以根据实际情况进行设定；
61.具体调整可细分为以下几种情况：
62.1、送端的交流网络发生故障，且由于故障导致送端交流网络的频率下降，此时则需要通过频率限制控制器降低各直流回路的直流功率，减少功率输出。
63.2、送端的交流网络发生故障，且由于故障导致送端交流网络的频率上升，此时则需要通过频率限制控制器提高各直流回路的直流功率，增大功率输出。
64.3、受端的交流网络发生故障，且由于故障导致送端交流网络的频率下降，此时则需要通过频率限制控制器提高各直流回路的直流功率，增大功率输入。
65.4、送端的交流网络发生故障，且由于故障导致送端交流网络的频率上升，此时则需要通过频率限制控制器降低各直流回路的直流功率，减少功率输入。
66.而在电力系统的直流网络发生故障时，直流协调控制主站直接检测直流网络的功率波动数值，即上述第二功率波动值，然后将第二功率波动值带入上述频率特性方程计算出第二频率波动值，然后求取第二频率波动值与频率限制控制器的频率限制阈值的频率差值，这个频率差值作为此次调整时，需要调整的频率幅度，最后将频率差值带入上述频率特性方程，计算出本此调整时所需要调整的总功率，即上述第二功率调整值，最后基于第二功率调整值对故障点附近的n条直流回路的直流功率调整，使得n条直流回路所调整的功率值的总和为上述第二功率调整值；n为正整数，其具体数值可以根据实际情况进行设定；
67.同样的，其也可分为下述4种情况：
68.1、送端的直流网络发生故障，且由于故障导致送端直流网络的频率下降，此时则需要通过频率限制控制器降低各直流回路的直流功率，减少功率输出。
69.2、送端的直流网络发生故障，且由于故障导致送端直流网络的频率上升，此时则需要通过频率限制控制器提高各直流回路的直流功率，增大功率输出。
70.3、受端的直流网络发生故障，且由于故障导致送端直流网络的频率下降，此时则需要通过频率限制控制器提高各直流回路的直流功率，增大功率输入。
71.4、送端的直流网络发生故障，且由于故障导致送端直流网络的频率上升，此时则需要通过频率限制控制器降低各直流回路的直流功率，减少功率输入。
72.如图2所示，在上述系统项实施例的基础上，本发明对应提供了一方法项实施例；
73.本发明一实施例提供了一种交直流广域协同控制方法，适用于在直流协调控制主站内执行，至少包括如下步骤：
74.步骤s101：在电力系统的交流网络发生故障时，获取有交流控制主站所传输的交流网络的第一功率波动值；所述交流网络包括送端的交流网络以及受端的交流网络；在电
力系统的直流网络发生故障时，获取直流网络的第二功率波动值；获取电流系统的频率特性方程；其中，所述频率特性方程由综合防御子系统根据电力系统的频率和功率生成。
75.步骤s102：根据所述第一功率波动值以及频率特性方程计算交流网络的第一频率波动值，根据所述第一频率波动值以及频率限制控制器的频率限制阈值计算所需调整的第一功率调整值，继而基于所述第一功率调整值，通过频率限制控制器对各直流回路进行功率调整。
76.在一个优选的实施例中，基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
77.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
78.若送端的交流网络发生故障，且送端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
79.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率下降，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
80.若受端的交流网络发生故障，且受端交流网络的频率上升，则基于所述第一功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
81.步骤s103：根据所述频率特性方程和所述第二功率波动值计算直流网络的第二频率波动值，根据所述第二频率波动值以及所述频率限制阈值计算所需调整的第二功率调整值，继而基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整；其中，所述直流网络包括送端的直流网络以及受端的直流网络。
82.在一个优选的实施例中，基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器对各直流回路进行功率调整，具体包括：
83.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率；
84.若送端的直流网络发生故障，且送端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
85.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率下降，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器提升各直流回路的功率；
86.若受端的直流网络发生故障，且受端直流网络的频率上升，则基于所述第二功率调整值，通过所述频率限制控制器回降各直流回路的功率。
87.需要说明的是，上述方法项实施例中各步骤具体的实现原理与本发明系统项所描述的原理一致，在此不再赘述。
88.以上所述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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。