[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)的HVDC緊急功率支援方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710691043.2
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN107294127B
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李從善;金楠;和萍;孔漢;楊存祥;陶玉昆;張志艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J3/36
• 分類號(hào): H02J3/36
• 代理公司: 鄭州優(yōu)盾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;謝萍

1.一種自適應(yīng)的HVDC緊急功率支援方法，其特征在于，步驟如下：

S1，求取電力系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)等值慣性中心的等值角速度ω_COI，計(jì)算公式為：

其中，M_JT為電力系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)全部發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)之和，M_Ji為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)，ω_i為第i臺(tái)發(fā)電機(jī)的角頻率；

S2，建立慣性中心機(jī)組頻率變化率與功率變化量的數(shù)學(xué)關(guān)系式；

其中，為慣性中心機(jī)組頻率變化率；P_m為等效機(jī)組的機(jī)械功率；P_e為等效機(jī)組的電磁功率；f₀為系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率，大小為50Hz；ΔP為區(qū)域內(nèi)功率不平衡量；

S3，將步驟S2中的視為電力系統(tǒng)的擾動(dòng)量，記為w(t)，則慣性中心機(jī)組頻率變化率與功率變化量的數(shù)學(xué)關(guān)系式表達(dá)為：

S4，根據(jù)步驟S3，得出慣性中心機(jī)組頻率變化率與功率變化量的狀態(tài)方程式；

其中，x₁(t)＝f，

S5，根據(jù)步驟S4，得到慣性中心機(jī)組頻率變化率與功率變化量的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器方程式；

其中，f為電力系統(tǒng)頻率；z₁為f的估計(jì)值；為z₁的導(dǎo)數(shù)；z₂為系統(tǒng)的擴(kuò)張狀態(tài)，即的估計(jì)值；為z₂的導(dǎo)數(shù)；β₁、β₂為擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器參數(shù)；e為系統(tǒng)頻率估計(jì)值和實(shí)際值之差；α為大于0小于等于1的參數(shù)；d為與采樣步長(zhǎng)有關(guān)的參數(shù)；fal(e,α/2,d)為非光滑函數(shù)，當(dāng)|e|＞δ，fal(e,α/2,d)等于|e|^αsign(e)，當(dāng)|e|≤δ，fal(e,α/2,d)等于e/δ^1-α/2；

S6，根據(jù)步驟S5并結(jié)合自抗擾控制原理，得到擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的偽控制量ΔP_m0；

其中，為區(qū)域內(nèi)功率不平衡量ΔP的實(shí)時(shí)估計(jì)；b₀為控制輸入系數(shù)；

S7，根據(jù)步驟S6，得到擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器的直流系統(tǒng)實(shí)際控制變量ΔP_m；

ΔP_m＝k×ΔP_m0,0≤k≤1 (8)；

其中，ΔP_m0為偽控制量，k為緊急功率支援系數(shù)，且k與緊急功率支援限制因素有關(guān)，所述緊急功率支援限制因素包括交流系統(tǒng)母線電壓水平和直流系統(tǒng)本身的輸電能力；

S8，根據(jù)交流系統(tǒng)母線電壓水平限制條件，計(jì)算k值；

S8.1，定義電壓敏感因子指標(biāo)F_VSF，用于評(píng)估交流系統(tǒng)母線電壓水平對(duì)功率提升量的限制；

其中，ΔU為單位直流功率提升量導(dǎo)致的交流母線電壓跌落量；U_N為交流系統(tǒng)母線電壓額定值；

S8.2，根據(jù)步驟S8.1，得到當(dāng)功率提升k×ΔP_m0時(shí)，電壓敏感因子指標(biāo)變?yōu)椋?/p>

S8.3，根據(jù)步驟S8.2，比較k×ΔP_m0×F_VSF的值是否處于電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，當(dāng)k×ΔP_m0×F_VSF的值處于電壓允許的波動(dòng)范圍內(nèi)，則k取值為1；反之，則按照電壓允許波動(dòng)的最大值計(jì)算此時(shí)的k值；

S9，根據(jù)直流系統(tǒng)本身的輸電能力限制，建立實(shí)際控制變量ΔP_m的約束條件，再一次計(jì)算k值；約束條件為：

ΔP_min≤k×ΔP_m0≤ΔP_max (11)；

其中，ΔP_min為直流輸電系統(tǒng)的最小功率，ΔP_max為直流輸電系統(tǒng)的最大功率；

S10，將步驟S8得到的k值與步驟S9得到的k值取交集，得到最終k值，進(jìn)而得到直流系統(tǒng)實(shí)際控制變量ΔP_m；

S11，根據(jù)步驟S10并基于階梯遞增原則，采用多饋入功率支援因子從多落點(diǎn)交直流輸電系統(tǒng)中選取一條最優(yōu)直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行功率支援；

多饋入功率支援因子的計(jì)算步驟如下：

S11.1，計(jì)算多饋入相互作用因子F_MIIF,ji，計(jì)算公式為：

其中，j、i為變量，ΔU_i為某一在額定功率下運(yùn)行的直流系統(tǒng)，在其換流站換流母線上投切一個(gè)并聯(lián)無功功率支路，造成該換流母線電壓的變化量；ΔU_j表示為待觀察的直流換流站母線的電壓變化量；

S11.2，計(jì)算多饋入有效短路比K_MESCRi，計(jì)算公式為：

其中，S_aci為換流站i的換流母線處三相短路容量；Q_CNi為換流站i的交流母線處濾波器和并聯(lián)電容器提供的無功功率；P_dNi為直流系統(tǒng)i的額定容量，P_dNj為直流系統(tǒng)j的額定容量；

S11.3，根據(jù)步驟S11.1和步驟S11.2，計(jì)算多饋入功率支援因子λ_j,i，計(jì)算公式為：

λ_j,i＝F_MIIF,ji×K_MESCRi (14)；

其中，F(xiàn)_MIIF,ji為多饋入相互作用因子，K_MESCRi為多饋入有效短路比；

S11.4，從步驟S11.3中獲取最大功率支援因子，則最大功率支援因子對(duì)應(yīng)的直流輸電系統(tǒng)為最優(yōu)直流輸電系統(tǒng)。