电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法和装置与流程

专利2025-03-21  28


本发明涉及电力系统故障恢复,具体而言,涉及一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法。


背景技术:

1、为提升通道利用小时数及送端系统频率电压支撑能力,大规模新能源基地常采用与本地少量同步电源打捆的方式送出。然而,由于同步电源输出功率不可控性,以及柔性直流限流模式下功率与电压的耦合特性,故障恢复时,同步电源加速并与柔性直流功角拉开较大,会造成故障恢复过程中汇入柔性直流的功率超过额定值,即产生功率过载现象,进而电流饱和引起电压控制失效。综上所述,在新能源与同步电源打捆送出的电力系统容易在交流故障恢复过程中发生因有功功率盈余导致的柔性直流暂态过压现象。

2、现有新能源暂态过电压抑制多针对新能源经传统直流送出时,无功过剩所引起的过电压,通过增加调相机、或statcom等装置提升并网点电网强度实现,柔性直流暂态过电压抑制则考虑纯新能源经柔性直流送出时,控制造成无功功率过剩所带来的暂态过电压现象。

3、综上所述,现有技术中在解决柔性直流暂态过电压现象时,均从电力系统的无功功率过剩角度进行考虑,而实际上,新能源与同步电源打捆送出的电力系统的暂态过压现象则主要由有功功率过载引起,即现有技术中缺乏一种针对新能源与同步电源打捆送出的电力系统适用的电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法。


技术实现思路

1、本技术的主要目的在于提供一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法、装置、计算机可读存储介质和电力系统,以至少解决现有技术中由于同步电源的不可控性以及柔性直流限流模式下功率与电压的耦合特性导致的柔性直流换流单元暂态过压问题。

2、为了实现上述目的,根据本技术的一个方面,提供了一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法,所述电力系统至少包括柔性直流换流单元和同步电源,所述方法包括:在所述电力系统处于低压故障穿越状态下,判断所述柔性直流换流单元的端电压是否大于第一阈值;在所述柔性直流换流单元的端电压大于或等于所述第一阈值的情况下,计算所述柔性直流换流单元的输出相位与所述同步电源的输出相位之间的差值,得到目标功角差;在所述目标功角差大于或等于第二阈值的情况下,控制所述电力系统进入过压抑制状态,所述过压抑制状态通过对所述柔性直流换流单元的电压和输出频率进行协同控制以抑制所述电力系统的过压现象;在所述柔性直流换流单元的端电压处于预设范围内的情况下,更新所述目标功角差,在更新后的所述目标功角差小于第三阈值的情况下,控制所述电力系统退出所述过压抑制状态。

3、可选地,所述第二阈值根据第一预设公式计算得到,其中,a为所述第二阈值,k为安全系数,所述安全系数用于表征所述柔性直流换流单元和所述同步电源之间的安全程度,pnmmc为所述柔性直流换流单元的额定功率,prenew0为所述故障前的新能源输出功率,unmmc为所述柔性直流换流单元的额定电压,unsg为所述同步电源的额定电压。

4、可选地,所述第三阈值根据第二预设公式计算得到,其中,b为所述第三阈值,k为安全系数,所述安全系数用于表征所述柔性直流换流单元和所述同步电源之间的安全程度,pnmmc为所述柔性直流换流单元的额定功率,unmmc为所述柔性直流换流单元的额定电压,unsg为所述同步电源的额定电压。

5、可选地,控制所述电力系统进入过压抑制状态,包括:基于所述柔性直流换流单元的额定电压对所述柔性直流换流单元的端电压进行电压控制,所述电压控制用于降低所述柔性直流换流单元的电压,并在预设时长内恢复;基于所述柔性直流换流单元故障前的输出功率和获取所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率对所述柔性直流换流单元的设定输出频率进行相位控制,所述相位控制用于提高所述柔性直流换流单元的输出频率,以降低所述同步电源输出的有功功率。

6、可选地,基于所述柔性直流换流单元的额定电压对所述柔性直流换流单元的端电压进行电压控制,包括:计算所述柔性直流换流单元的额定电压与第一预设系数的乘积,以确定目标电压;将所述柔性直流换流单元的端电压降低至所述目标电压并控制所述柔性直流换流单元的端电压以目标变化率增大,直至所述柔性直流换流单元的端电压等于所述柔性直流换流单元的额定电压,所述目标变化率根据所述柔性直流换流单元的额定功率和所述柔性直流换流单元故障前的输出功率确定。

7、可选地,所述目标变化率与所述柔性直流换流单元的额定功率和所述柔性直流换流单元故障前的输出功率的差值呈负相关。

8、可选地,基于所述柔性直流换流单元故障前的输出功率和获取所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率对所述柔性直流换流单元的设定输出频率进行相位控制,包括:计算所述柔性直流换流单元的额定功率与第二预设比例的乘积,得到目标功率;在所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率大于所述目标功率且小于所述柔性直流换流单元的额定功率的情况下,将所述柔性直流换流单元的设定输出频率提高所述目标频率直至所述柔性直流换流单元的端电压等于所述柔性直流换流单元的额定电压,所述目标频率基于所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率和所述柔性直流换流单元故障前的输出功率进行比例运算确定。

9、可选地,所述目标频率为根据所述柔性直流换流单元故障前的输出功率与所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率之差以第三预设系数进行换算得到。

10、可选地,所述方法还包括:在所述柔性直流换流单元的端电压小于或等于第四阈值的情况下,控制所述电力系统进入所述低压故障穿越状态,所述第四阈值小于所述第一阈值。

11、根据本技术的另一方面,提供了一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制装置,所述电力系统至少包括柔性直流换流单元和同步电源,所述装置包括:第一获取单元,用于在所述电力系统处于低压故障穿越状态下,判断所述柔性直流换流单元的端电压是否大于第一阈值;第一控制单元,用于在所述柔性直流换流单元的端电压大于或等于所述第一阈值的情况下,计算所述柔性直流换流单元的输出相位与所述同步电源的输出相位之间的差值,得到目标功角差;第二控制单元,用于在所述目标功角差大于或等于第二阈值的情况下,控制所述电力系统进入过压抑制状态,所述过压抑制状态通过对所述柔性直流换流单元的电压和输出频率进行协同控制以抑制所述电力系统的过压现象;第三控制单元,用于在所述柔性直流换流单元的端电压处于预设范围内的情况下,更新所述目标功角差,在更新后的所述目标功角差小于第三阈值的情况下,控制所述电力系统退出所述过压抑制状态。

12、根据本技术的再一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述的方法。

13、根据本技术的又一方面,提供了一种电力系统,包括:一个或多个处理器,存储器,以及一个或多个程序,其中,所述一个或多个程序被存储在所述存储器中,并且被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的方法。

14、应用本技术的技术方案,在上述电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法中,首先,在上述电力系统处于低压故障穿越状态下,判断上述柔性直流换流单元的端电压是否大于第一阈值;然后,在上述柔性直流换流单元的端电压大于或等于上述第一阈值的情况下,计算上述柔性直流换流单元的输出相位与上述同步电源的输出相位之间的差值,得到目标功角差;之后,在上述目标功角差大于或等于第二阈值的情况下,控制上述电力系统进入过压抑制状态,上述过压抑制状态通过对上述柔性直流换流单元的电压和输出频率进行协同控制以抑制上述电力系统的过压现象;最后,在上述柔性直流换流单元的端电压处于预设范围内的情况下,更新上述目标功角差,在更新后的上述目标功角差小于第三阈值的情况下,控制上述电力系统退出上述过压抑制状态。本技术在低压故障穿越结束的暂态过程,自发性对电力系统运行工况进行识别,在电力系统以高功率运行且过压风险较高的情况下,通过降低柔性直流换流单元的输出电压,预留电压容量并通过提高柔性直流换流单元的输出频率,降低功角差以降低同步电源输出有功功率,达到降低故障穿越结束的暂态过程中同步电源输出功率,使得新能源与同步电源打捆孤岛送出系统的故障穿越暂态过程中的柔性直流暂态过电压现象得到抑制,解决了现有技术中由于同步电源的不可控性以及柔性直流限流模式下功率与电压的耦合特性导致的柔性直流换流单元暂态过压问题。


技术特征:

1.一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法,其特征在于,所述电力系统至少包括柔性直流换流单元和同步电源,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第二阈值根据第一预设公式计算得到,其中,a为所述第二阈值,k为安全系数,所述安全系数用于表征所述柔性直流换流单元和所述同步电源之间的安全程度,pnmmc为所述柔性直流换流单元的额定功率,prenew0为所述故障前的新能源输出功率,unmmc为所述柔性直流换流单元的额定电压,unsg为所述同步电源的额定电压。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三阈值根据第二预设公式计算得到,其中,b为所述第三阈值,k为安全系数,所述安全系数用于表征所述柔性直流换流单元和所述同步电源之间的安全程度,pnmmc为所述柔性直流换流单元的额定功率,unmmc为所述柔性直流换流单元的额定电压,

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,控制所述电力系统进入过压抑制状态,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,基于所述柔性直流换流单元的额定电压对所述柔性直流换流单元的端电压进行电压控制,包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述目标变化率与所述柔性直流换流单元的额定功率和所述柔性直流换流单元故障前的输出功率的差值呈负相关。

7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,基于所述柔性直流换流单元故障前的输出功率和获取所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率对所述柔性直流换流单元的设定输出频率进行相位控制,包括:

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述目标频率为根据所述柔性直流换流单元故障前的输出功率与所述柔性直流换流单元故障恢复后的预计输出功率之差以第三预设系数进行换算得到。

9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

10.一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制装置,其特征在于,所述电力系统至少包括柔性直流换流单元和同步电源,所述装置包括:

11.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至9中任意一项所述的方法。

12.一种电力系统,其特征在于,包括:一个或多个处理器,存储器,以及一个或多个程序,其中,所述一个或多个程序被存储在所述存储器中,并且被配置为由所述一个或多个处理器执行,所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至9中任意一项所述的方法。


技术总结
本申请提供了一种电力系统故障恢复过程的暂态过压抑制方法和装置,该方法包括:在电力系统处于低压故障穿越状态下,判断柔性直流换流单元的端电压是否大于第一阈值;在端电压大于等于第一阈值的情况下,计算柔性直流换流单元与同步电源的输出相位之间的差值得到目标功角差;在目标功角差大于等于第二阈值的情况下,控制电力系统进入过压抑制状态;在柔性直流换流单元的端电压处于预设范围内的情况下,更新目标功角差,在更新后的目标功角差小于第三阈值的情况下,控制电力系统退出过压抑制状态。该方法解决了现有技术中由于同步电源的不可控性以及柔性直流限流模式下功率与电压的耦合特性导致的柔性直流换流单元暂态过压问题。

技术研发人员:唐王倩云,蔡希鹏,李岩,周保荣,杨子千,张野,李俊杰
受保护的技术使用者:南方电网科学研究院有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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