[發明專利]一種基于混合直流的受端電網黑啟動及協調恢復方法

在審

• 申請號: 202210224547.4
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114583694A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 李保宏;茍洪霖;張英敏;江琴;劉天琪;王騰鑫;張敏
• 申請（專利權）人: 四川大學;國網山西省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/36;H02M1/36
• 代理公司: 成都禾創知家知識產權代理有限公司 51284
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種基于混合直流的受端電網黑啟動及協調恢復方法，首先解鎖送端LCC換流站，引入直流耗能電阻；通過直流限流電阻對MMC進行不控充電，子模塊電壓達到一定值過后進行可控充電，并進行線路和變壓器軟起動，最后切除限流電阻；根據受端交流電網短路比對恢復階段進行劃分，各階段采取不同的控制策略，并且實現平滑切換；在無源階段，采用孤島控制，進行負荷并網與發電機并網；進入弱交流系統后，MMC控制采用虛擬同步控制，繼續并網負荷與發電機；進入強交流系統后，MMC控制方式切換為正常工作方式。本發明可以實現兩端混合直流輸電系統受端大停電時的黑啟動完整過程，并且提出的受端協調恢復策略可有效保證恢復階段系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及電網運行安全技術領域，具體為一種基于混合直流的受端電網黑啟動及協調恢復方法。

背景技術

我國電力系統規模龐大，電網結構復雜，并呈現交直流混聯、新能源比例持續攀升的特征。電力部門除了需要在常規情況下保證安全穩定運行外，還必須面對新形勢下的復雜外部環境，考慮已有黑啟動方案失效后新型電網恢復技術，將事故損失控制在最小范圍內。

黑啟動是指整個系統因故障全部停電后，不依賴別的網絡幫助，通過系統中具有自啟動能力的發電機組啟動，帶動無自啟動能力的發電機組，逐漸擴大系統恢復范圍，最終實現整個系統的恢復。

傳統交流系統的黑啟動一般利用本地區具有自啟動能力的燃油機組、水電機組作為黑啟動電源參與黑啟動逐步啟動其它大型常規發電機組，已做了細致深入的研究。LCC-HVDC(Line-Commutated?Conveter-High-Voltage?Direct?Current)直流輸電參與黑啟動時，換流站的啟動會對電網產生功率沖擊，因此需要交流系統滿足一定技術要求，包括短路容量、有效慣性時間常數等。VSC-HVDC(Voltage?Source?Converter-High-Voltage?DirectCurrent)由于其自身功率可獨立控制、可直接向無源網絡供電等特點，擁有比傳統LCC-HVDC參與黑啟動更加突出的優勢，其對受端交流系統幾乎沒有技術要求，是良好的黑啟動電源。

近年來，混合直流輸電作為直流輸電的新方向被提上日程并進行了工程應用。雖然混合直流受端也同為VSC換流器，但其送端LCC的特性使得混合直流輸電在運行及控制上與常規的LCC-HVDC與VSC-HVDC均有所區別。尤其是混合直流參與受端電網黑啟動的相關研究尚屬空白。鑒于混合直流輸電系統具有傳統直流輸電與柔性直流輸電的共同優勢，且其實際工程應用前景良好，因此有必要深入研究混合直流輸電系統參與受端電網大停電后黑啟動恢復策略。

現有措施如下：

(1)措施1：交流系統中燃氣機組、柴油機組參與黑啟動，參考文獻如下：

[文獻1]PATSAKIS?G,RAJAN?D,ARAVENAI,et?al.Optimal?black?startallocation?for?power?system?restoration[J].IEEE?Transactions?on?PowerSystems,2018,33(6):6766-6776.

[文獻2]杜亭,吳國棟,譚斌忠,等.基于柴油發電機的大型電站黑啟動研究[J].水電站機電技術,2021,44(03):57-58+94.DOI:10.13599/j.cnki.11-5130.2021.03.019.

(2)措施2：傳統直流輸電LCC-HVDC參與黑啟動研究，參考文獻如下：

[文獻3]李保宏,劉天琪,許韋華,等.直流參與受端弱交流系統黑啟動的技術條件[J].電力自動化設備,2016,36(05):23-29.

[文獻4]周劍,蘇寅生,王新寶.云廣直流在南方電網黑啟動及系統恢復過程的作用[J].南方電網技術,2010,4(04):48-51.DOI:10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2010.04.010.