CN109742784B - 一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，主要用于大规模电源送出场合，如果特高压交直流电网中发生大功率直流发生换相失败或直流闭锁、或者重要交流通道中断等故障，导致功角大幅振荡，引起频率电压问题，则通过晶闸管开关迅速投入电阻或者电抗，进行有功或者无功制动，该控制方法包含下述步骤：(1)识别系统故障，包括直流故障以主要交流联络通道故障；(2)结合制动系统温度或者残流状态、安装点实时电压信息，采用晶闸管快速投退电阻或者电感；(3)结合故障信息延时退出制动系统。此方法通过快速投退大功率有功或者无功负荷，减少系统暂态过电压，抑制系统功角波动，增加系统电压、功角稳定性。

Description

一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，特别涉及一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法。

背景技术

我国存在着新能源发电(风力发电、光伏发电)集中区域和用电负荷中心区域相距较远的问题，解决的一种方式为通过多回高压直流输电实现点对点的大功率输送，这种电源结构的变化和交直流混联电网格局的形成，使稳定性问题成文影响电网安全的主要矛盾，主要体现在：当电网发生短路故障时，由于单回或者多回高压直流输电会发生换相失败甚至闭锁、或者重要交流通道故障等原因，直流传输有功功率出现短时大幅跌落，对交流电网造成有功冲击，交流电网功角发生大幅功率波动，导致系统电压出现大幅波动，可能会引发新能源大量脱网，进一步恶化系统功角、电压稳定问题，最终导致电网失稳。另外由于送端送出功率大大减少，送端电网频率可能会快速降低，可能进一步引发低频减载动作。

为大电网功率冲击造成的电网稳定性问题，电力系统中传统的方法是配合切机措施，但是这种方法存在弊端，大量的机组切除后系统对电压的控制能力被弱化，电网的稳定性问题可能会更加突出；另外，直流闭锁恢复之后送端电网会出现高低频交替现象。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，主要用于大规模电源送出场合，如果特高压交直流电网中发生大功率直流发生换相失败或直流闭锁、或者重要交流通道中断等故障，抑制系统功角及电压波动，增加系统稳定性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，主要用于大规模电源送出场合，如果特高压交直流电网中发生大功率直流发生换相失败或直流闭锁、或者重要交流通道中断等故障，导致功角大幅振荡，引起频率电压问题，则通过晶闸管开关迅速投入电阻或者电抗，进行有功或者无功制动，该控制方法包含下述步骤：(1)识别系统故障，包括直流故障以主要交流联络通道故障；(2)结合制动系统温度或者残流状态、安装点实时电压信息，采用晶闸管快速投退电阻或者电感；(3)结合故障信息延时退出制动系统。具体为：

(1)获取换流站交流侧功率信息以及故障信息，计算直流或者重要交流通道有功功率变化量ΔP(减量的绝对值)，判断以下两个条件同时满足，则顺次执行步骤(3)至(4)：a)当ΔP大于功率变量阈值ΔPset；b)接收到对应动作信号；

(2)获取换流站交流侧功率信息以及故障信息，计算换流站ΔQ(增量的绝对值)，判断以下两个条件同时满足，则顺次执行步骤(5)：a)当ΔQ大于功率变量阈值ΔQset；b)接收到稳控或者直流控保动作信号；

(3)检测从上次一动作时刻到当前时刻的时间间隔ΔT1，检测电阻温度t1，当ΔT1大于延时定值T1set且电阻温度t1小于温度设定定值t1set，触发阀组，投入制动电阻，进行有功制动；

(4)有功制动投入后开始计时，若投入时间Tin1大于Tinset1，则退出有功制动；

(5)检测无功制动系统残流Ir，若Ir小于残流设定定值Irset，触发阀组，投入制动电抗，进行无功制动；

(6)实时监测安装点电压，若安装点电压U小于Uset，则退出无功制动。

上述方案中，如果特高压交直流电网中发生大功率直流发生换相失败或直流闭锁、或者重要交流联络通道中断等故障，导致功角大幅振荡，引起频率电压问题，则通过阀组迅速投入电阻或者电抗，进行有功或者无功快速制动；

上述方案中，所述有功制动系统主要组成部分包括阀组、电阻，采用分组或者集中式设计；所述有功制动系统主要组成部分包括阀组，电抗，采用分组形式设计；

上述方案中，所述步骤(1)中，直流是指特高压、大功率直流；重要交流通道是指水电送出通道、省间交流联络通道以及约束电源送出能力的其他交流通道；

上述方案中，所述步骤(1)中，接收到对应动作信号是指从保护、稳控或者直流控保收到动作信号；

上述方案中，所述步骤(1)、(2)中，P、Q采用直接采集的电压电流计算，计算方法采用dq变化瞬时功率计算方法，ΔP、ΔQ的计算方法是当前瞬时功率减去装置启动前功率；

上述方案中，所述步骤(3)中，延时条件与温度条件是与的关系，若温度采集数据校核有误或者采集器故障，则温度条件始终满足；

上述方案中，所述步骤(6)中，无功制动投入后，退出的唯一条件是安装点电压，退出时按照分组逐个退出；

当与所述大容量电气制动所在系统出现直流故障或者重要交流通道故障时，导致有功无功发生大幅变化，电气制动控制系统闭合阀组，将电阻或者电抗与所述系统相连，通过电阻或者电抗快速抑制系统功角或者电压变化；

当上述步骤(4)、(6)条件满足时，断开阀组，将负荷阻抗与系统分离。

采用上述方案后，可以消耗高压直流输电由于换相失败或闭锁，或者重要交流通道故障产生的暂态能量，抑制电网出现功角和暂态过电压问题。

本发明和现有技术相比，具有以下技术优点和有益效果：

1)本发明采用晶闸管开关方案，在特高压交直流系统换相失败或者闭锁，或者重要交流通道故障时，分别针对有功、无功问题独立解耦快速控制；

2)当前解决手段主要是通过切机完成，该方案可减少切机甚至不切机，增加系统稳定性。

附图说明

图1是大容量电气制动系统示意图；

其中：1.机械开关；2.阀组；3.电阻；4.电抗；5.安装母线；

图2是投有功制动逻辑示意图；

图3是退有功制动逻辑示意图；

图4是投无功制动逻辑示意图；

图5是退无功制动逻辑示意图；

图6是本发明的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明提供一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，主要用于大规模电源送出场合，如果特高压交直流电网中发生大功率直流发生换相失败或直流闭锁、或者重要交流通道中断等故障，导致功角大幅振荡，引起频率电压问题，则通过晶闸管开关迅速投入电阻或者电抗，进行有功或者无功制动。图1是大容量快速电气制动系统结构图，其中，阀组2的一端经机械开关1连接安装母线5，阀组2的另一端经电阻3或电抗4接地，阀组2由晶闸管开关构成；图2是有功制动投入逻辑示意图；图3是有功制动退出逻辑示意图；图4是无功制动退出逻辑示意图；图5是无功制动退出逻辑示意图。配合图6所示，该控制方法包含下述步骤：

(1)获取换流站交流侧功率信息以及故障信息，计算直流或者重要交流通道有功功率变化量ΔP(减量的绝对值)，判断以下两个条件同时满足，则顺次执行步骤(3)至(4)：a)当ΔP大于功率变量阈值ΔPset；b)接收到对应动作信号；

(2)获取换流站交流侧功率信息以及故障信息，计算换流站ΔQ(增量的绝对值)，判断以下两个条件同时满足，则顺次执行步骤(5)：a)当ΔQ大于功率变量阈值ΔQset；b)接收到稳控或者直流控保动作信号；

(3)检测从上次一动作时刻到当前时刻的时间间隔ΔT1，检测电阻温度t1，当ΔT1大于延时定值T1set且电阻温度t1小于温度设定定值t1set，触发电力电子开关，投入制动电阻，进行有功制动；可参考图2所示；

(4)有功制动投入后开始计时，若投入时间Tin1大于Tinset1，则退出有功制动，可配合图3所示。

(5)检测无功制动系统残流Ir，若Ir小于残流设定定值Irset，触发晶闸管开关，投入制动电抗，进行无功制动；可配合图4所示；

(6)实时监测安装点电压，若安装点电压U小于Uset，则退出无功制动，可配合图5所示。

其中，如果特高压交直流电网中发生大功率直流发生换相失败或直流闭锁、或者重要交流联络通道中断等故障，导致功角大幅振荡，引起频率电压问题，则通过晶闸管开关迅速投入电阻或者电抗，进行有功或者无功快速制动；

其中，所述有功制动系统主要组成部分包括晶闸管开关、电阻，采用分组或者集中式设计；所述有功制动系统主要组成部分包括晶闸管开关，电抗，采用分组形式设计；

其中，所述步骤(1)中，直流是指特高压、大功率直流；重要交流通道是指水电送出通道、省间交流联络通道以及约束电源送出能力的其他交流通道；

其中，所述步骤(1)中，接收到对应动作信号是指从保护、稳控或者直流控保收到动作信号；

其中，所述步骤(1)、(2)中，P、Q采用直接采集的电压电流计算，计算方法采用dq变化瞬时功率计算方法，ΔP、ΔQ的计算方法是当前瞬时功率减去装置启动前功率；

其中，所述步骤(3)中，延时条件与温度条件是与的关系，若温度采集数据校核有误或者采集器故障，则温度条件始终满足；

其中，所述步骤(6)中，无功制动投入后，退出的唯一条件是安装点电压，退出时按照分组逐个退出；

当与所述大容量电气制动所在系统出现直流故障或者重要交流通道故障时，导致有功无功发生大幅变化，电气制动控制系统闭合晶闸管开关，将电阻或者电抗与所述系统相连，通过电阻或者电抗快速抑制系统功角或者电压变化；

当上述步骤(4)、(6)条件满足时，断开晶闸管开关，将负荷阻抗与系统分离。

采用上述方案后，可以消耗高压直流输电由于换相失败或闭锁，或者重要交流通道故障产生的暂态能量，抑制电网出现功角和暂态过电压问题。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，其特征在于：

包含实现有功控制和无功控制，实现有功控制包括如下步骤：

步骤a1，获取换流站交流侧功率信息以及故障信息，计算直流或者重要交流通道有功功率变化量ΔP，并在判断以下两个条件同时满足时转步骤a2：条件1，ΔP大于功率变量阈值ΔPset；条件2，接收到对应动作信号；

直流是指特高压、大功率直流，重要交流通道是指水电送出通道、省间交流联络通道以及约束电源送出能力的交流通道；接收到对应动作信号是指从保护、稳控或者直流控保收到动作信号；

步骤a2，检测从上次一动作时刻到当前时刻的时间间隔ΔT1，检测制动电阻温度t1，当ΔT1大于延时定值T1set且电阻温度t1小于温度设定定值t1set，投入制动电阻，进行有功制动；

步骤a3，有功制动投入后开始计时，若投入时间Tin1大于Tinset1，则退出有功制动；

实现无功控制包括如下步骤：

步骤b1，获取换流站交流侧功率信息以及故障信息，计算换流站无功功率变化量ΔQ，并在判断以下两个条件同时满足时转步骤b2：条件1，ΔQ大于功率变量阈值ΔQset；条件2，接收到稳控或者直流控保动作信号；

步骤b2，检测无功制动系统残流Ir，若Ir小于残流设定定值Irset，投入制动电抗，进行无功制动；

进行无功制动的系统包括机械开关、阀组和制动电抗，其中，阀组的一端经机械开关连接安装母线，阀组的另一端经制动电抗接地；需投入制动电抗时，阀组闭合；

步骤b3，实时监测安装点电压，若安装点电压U小于Uset，则退出无功制动。

2.如权利要求1所述的一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，其特征在于：所述步骤a2中，进行有功制动的系统包括机械开关、阀组和制动电阻，其中，阀组的一端经机械开关连接安装母线，阀组的另一端经制动电阻接地；需投入制动电阻时，阀组闭合。

3.如权利要求1所述的一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，其特征在于：所述步骤a1、b1中，ΔP、ΔQ的计算方法是当前瞬时功率减去装置启动前功率。

4.如权利要求1所述的一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，其特征在于：所述步骤a2中，若温度采集数据校核有误或者采集器故障，则认为电阻温度t1小于温度设定定值t1set。

5.如权利要求1所述的一种大电网大容量快速电气制动系统控制方法，其特征在于：所述步骤b3中，无功制动投入后，退出的唯一条件是安装点电压小于Uset，退出时按照分组逐个退出。

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