[發明專利]考慮送受端支援的含HVDC互聯電力系統頻率支撐方法

在審

• 申請號: 202010554664.8
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111654040A
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 葉承晉;莊欣然;丁一;宋永華
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/48;H02J3/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種考慮雙側備用相互支援的含HVDC互聯電力系統頻率支撐方法。針對火電發電機組和HVDC故障對送端和受端交流電力子系統頻率的沖擊，綜合利用HVDC過載特性和送受端交流電力子系統調頻備用相互支援的策略，實現對送受端交流電力子系統頻率的支撐。本發明能充分利用HVDC雙端系統的調頻備用和調頻能力，提高HVDC互聯電力系統的頻率穩定性。

技術領域

本發明涉及一種電力系統頻率支撐處理方法，特別是涉及了一種考慮送受端支援的含高壓直流輸電(High Voltage Direct Current，HVDC)互聯電力系統的頻率支撐方法。

背景技術

電力作為一種重要能源，在國民生產中發揮著巨大作用。保持電力系統頻率穩定是電力系統安全運行的基礎。電力系統電功率供需平衡是保持電力系統頻率穩定的關鍵：當電力系統供應的電功率大于消耗的電功率時，電力系統頻率將上升；相反當電力系統供應的電功率小于消耗的電功率時，電力系統頻率將下降。

近年來HVDC被認為是實現長距離輸電、聯接交流電力系統的最優選擇之一，因為HVDC具有較高的經濟性和較優的控制特性，目前全世界已經有較多的相關工程實踐。然而HVDC的引入導致了電力系統結構和運行特性的變化，為電力系統保持頻率穩定帶來挑戰。一方面，與傳統交流電力系統相比，HVDC的引入可能導致電力系統的轉動慣量和頻率調節能力的降低，另一方面HVDC系統容易因為系統擾動等因素導致閉鎖等故障，對電力系統具有巨大的沖擊，對電力系統保持電功率供需平衡和頻率穩定提出了巨大挑戰。通常HVDC將兩個交流電力系統相聯，其中一個交流電力系統為送端，另一個為受端。HVDC的故障將會同時對送端和受端的頻率穩定造成沖擊。

因此有必要綜合考慮HVDC、送端和受端的特性提出電力系統頻率支撐方法，以提高電力系統在遭遇故障時保持頻率穩定的能力的手段和方法。

發明內容

針對上述背景技術中的問題，本發明提供了一種考慮送受端支援的含HVDC互聯電力系統頻率支撐方法，充分利用送端和受端系統的調頻備用容量和HVDC功率輸送短時過載特性實現電力系統頻率支撐。

本發明采用的技術方案是：

所述的含HVDC互聯電力系統主要由送端交流電力子系統和受端交流電力子系統的兩種交流電力子系統構成，送端交流電力子系統和受端交流電力子系統之間通過高壓直流輸電模塊互相聯接；所述的送端交流電力子系統相比受端交流電力子系統具有更高的出力功率，送端交流電力子系統通過高壓直流輸電模塊向受端交流電力子系統持續輸送電功率，高壓直流輸電模塊具體是由四個相同的輸電線子模塊進行電功率輸送；

本發明考慮兩種故障：

第一種故障是送端或受端交流電力子系統中的火電發電機組的故障，造成火電發電機組所在的交流電力子系統的實時電功率供小于求，火電發電機組所在的交流電力子系統的頻率下降。

第二種故障是高壓直流輸電模塊的故障，導致送端交流電力子系統向受端交流電力子系統輸送的電功率受阻，造成送端交流電力子系統的實時電功率供大于求，送端交流電力子系統的頻率上升；并且同時受端交流電力子系統的實時電功率供小于求，送端交流電力子系統的頻率下降。

在考慮故障的交流電力子系統數目不同，高壓直流輸電模塊的輸送電功率可能為額定輸送電功率的75％，50％，25％和0％，如圖2所示，在這些故障情況下，送端和受端交流電力子系統將分別遭受高壓直流輸電模塊的額定輸送電功率的25％、50％、75％和0％的電功率不平衡量。

所述的頻率支撐方法分為3個部分：

(1)當高壓直流輸電模塊發生故障時，仍能正常工作的高壓直流輸電模塊子模塊利用高壓直流輸電模塊常規功率備用上調自身的輸送電功率上限，利用高壓直流輸電模塊的短時過載特性按照以下方式進一步提高輸送電功率上限；

(2)當受端交流電力子系統的火電發電機組發生故障時：