一种直流近区多资源无功电压协调控制方法和装置与流程

本发明涉及电力系统及其自动化
技术领域：
，特别是一种直流近区多资源无功电压协调控制方法和装置。
背景技术：
：我国自然资源分布不均，各区域经济发展程度不等，一次能源与负荷呈现逆向分布，为了更大范围的进行能源供需平衡，实现跨区域能源合理利用，快速有效的输送清洁能源，电网公司着力发展支持远距离、大容量的特高压直流技术。但当特高压直流发生闭锁故障时，造成受端电网潮流大范围转移，可能会加重断面或输电通道潮流，严重时造成低电压悬浮等问题。单纯的依靠avc系统进行无功电压调节不仅响应速度慢、可调用无功容量较少、且无法合理利用直流近区的各类无功资源。因此充分合理的利用直流近区的多种无功资源是重点研究内容。技术实现要素：本发明的目的是提供一种直流近区多资源无功电压协调控制方法和装置，可提升直流闭锁后系统电压稳定性，避免系统长时间低电压悬浮。本发明的发明构思为：直流发生闭锁故障后，将引发电网内潮流大范围转移，冲击电网内重要断面和输电通道，导致沿线电压大幅降低，当开机不足时，易出现低电压悬浮情况。若通过综合利用直流近区变电站内低容、低抗以及调相机等多种无功资源，将直流近区电压控制在一定范围内，保证电网安全稳定运行。基于以上发明构思，一方面，本发明提出一种直流近区多资源无功电压协调控制方法，包括：实时获取直流闭锁信号检测信息；筛选近区变电站中母线电压低于第一预设阈值的厂站中、有可用电容或可用电抗的厂站，作为可调厂站；响应于直流闭锁信号检测信息表征发生了直流闭锁，获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且当前所述可调厂站至少有1个，则至少执行以下操作a，或者依次执行操作a和操作b，或者依次执行操作a一次、操作b一次和操作a一次及以上，进行无功协调控制，直至直流近区变电站母线电压均不小于第二预设阈值时，或者直至执行操作b后，当前可调厂站数量为0时，结束无功协调控制；a.操作各可调厂站投一组电容或退一组电抗；b.操作调相机强励。可选的，响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为至少1个，则至少执行一次操作a，或依次执行操作a和操作b，直至直流近区变电站母线电压均不小于第二预设阈值时，或者直至操作b执行后，当前可调厂站数量为0时，结束无功协调控制；若依次执行操作a和操作b各一次后，仍存在任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且可调厂站数量为至少1个，则仅通过执行操作a进行无功协调控制，直至可调厂站数量为0时结束无功协调控制；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为0，则仅在操作b执行一次无功协调控制后，结束无功协调控制。可选的，方法还包括：初始化一安控编号m为0；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且当前所述可调厂站至少有1个，对于操作a和操作b，按照以下规则执行：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，执行安控编号的递加操作m＝m+k，k为预设递加值；响应于递加操作后的m＝j·k，j≠2，执行操作a，并在执行完毕后再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝2k，执行操作b，并在执行完毕后再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝j·k，j>2，且当前各可调厂站的可用电容/可用电抗均已投/退，将安控编号重置为0，结束无功协调控制。以上所述的：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为0，则仅在操作b执行一次无功协调控制后，结束无功协调控制，具体实现方式为：方法还包括：初始化一安控编号m为0；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且当前不存在可调厂站，所执行的操作规则为：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，执行安控编号的递加操作m＝m+k，k为预设递加值；响应于递加操作后的m＝k，执行再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝2k，执行操作b，并在执行完毕后再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝j·k，j>2，将安控编号重置为0，结束无功协调控制。上述递加值可选为1，或者根据需要选择其他数值。可选的，所述第一预设阈值ui阈值计算公式为：ui阈值＝ui上限-max(δul，δuc)-u裕度式中:ui上限为第i个变电站正常运行时的上限限值；δul为第i个变电站投一组低压电抗器后该变电站的电压变化绝对值；δuc为第i个变电站投一组低压电容器后该变电站的电压变化绝对值；u裕度为安全裕度，可取2，即同时考虑2kv的安全裕度。可选的，考虑直流闭锁后调相机暂态响应在4s左右，本发明方法在需要执行操作b时，延时5s后调相机进行强励。可选的，所述第二预设阈值为500kv。为经验取值，可上下浮动或根据需要改动。可选的，所述可用电容和可用电抗为低压电容和低压电抗。第二方面，本发明提供一种与前述第一方面方法基于同一发明构思的直流近区多资源无功电压协调控制方法，包括：实时获取直流闭锁信号检测信息；响应于直流闭锁信号检测信息表征发生了直流闭锁，获取直流近区变电站母线电压检测数据，并判断直流近区变电站母线电压是否低于第二预设阈值；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，对预设的安控编号执行递加操作m＝m+k，k为预设递加值，m的初始值为m0；响应于递加操作后的m＝m0+2k，执行操作b操作调相机强励，以进行无功协调控制；响应于递加操作后的m＝m0+j·k，j≠2，筛选近区变电站中母线电压低于第一预设阈值的厂站中、有可用电容或可用电抗的厂站，作为可调厂站，判断可调厂站数量是否为0；响应于当前可调厂站数量为至少一个，执行操作a操作各可调厂站投一组电容或退一组电抗，以进行无功协调控制；响应于当前可调厂站数量为0，且当前安控编号m≠m0+k，将安控编号m重置为m0；响应于当前可调厂站数量为0，且当前安控编号m＝m0+k，则重新获取直流近区变电站母线电压检测数据，并判断直流近区变电站母线电压是否低于第二预设阈值。以上安控编号的初始值m0可设置为0，递加值k可设置为1，具体可根据需要调整。第三方面，与第一方面和第二方面基于相同的发明构思，提供一种直流近区多资源无功电压协调控制装置，包括：直流闭锁检测信号获取模块，被配置用于实时接收直流闭锁检测信号；直流近区厂站母线检测电压获取模块，被配置用于响应于直流闭锁信号检测信息表征发生了直流闭锁，获取直流近区变电站母线电压检测数据，并判断直流近区变电站母线电压是否低于第二预设阈值；可调厂站筛选模块，被配置用于筛选近区变电站中母线电压低于第一预设阈值的厂站中、有可用电容或可用电抗的厂站，作为可调厂站；直流近区无功协调控制模块，被配置用于通过操作各可调厂站投一组电容或退一组电抗，进行无功协调控制；以及调相机无功协调控制模块，被配置用于通过操作调相机强励进行无功协调控制；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为至少1个，则直流近区无功协调控制模块至少执行一次无功协调，调相机无功协调控制模块至多在直流近区无功协调控制模块后执行一次无功协调控制，直至直流近区变电站母线电压均不小于第二预设阈值，或者直至无功协调控制模块执行控制后，当前可调厂站数量为0时，结束无功协调控制；若直流近区无功协调控制模块和调相机无功协调控制模块依次执行无功协调控制操作各一次后，仍存在任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且可调厂站数量为至少1个，则仅通过直流近区无功协调控制模块进行无功协调控制，直至可调厂站数量为0时结束无功协调控制；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为0，则在仅通过调相机无功协调控制模块执行一次无功协调控制后，结束无功协调控制。有益效果本发明通过充分利用直流近区调相机无功能力以及各变电站内低容/低抗，增加了无功控制的手段和无功措施量，为保证直流闭锁后近区电网电压安全稳定运行提供保障。同时，考虑到在实际变电站无功电压控制过程中各变电站之间存在相互影响，因此在无功电压控制过程中，首先筛选出直流近区存在电压调节裕度的变电站，然后针对筛选出的变电站每次只投入一组低压电容或退出一组低压电抗，以此避免在无功电压控制过程中出现超调现象。也即本发明通过合理的制定动作轮次，在保证电压不越限的前提下最大程度的提高电压，达到充分合理利用直流近区的无功资源，解决低电压悬浮问题，可保证电网安全稳定运行。附图说明图1所示为本发明方法的一种实施例流程示意图；图2所示为本发明一种实施例中直流双极闭锁后换流站近区500kv变电站的母线电压曲线示意图；图3所示为本发明一种实施例中执行操作a+操作b一轮后换流站近区500kv母线电压曲线示意图；图4所示为本发明一种实施例中采取调相机强励后调相机无功功率示意图；图5所示为本发明一种实施例中直流双极闭锁故障后调相机无功输出曲线示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例进一步描述。实施例1本实施例为一种直流近区多资源无功电压协调控制方法，包括：实时获取直流闭锁信号检测信息；筛选近区变电站中母线电压低于第一预设阈值的厂站中、有可用电容或可用电抗的厂站，作为可调厂站；响应于直流闭锁信号检测信息表征发生了直流闭锁，获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且当前所述可调厂站至少有1个，则至少执行以下操作a，或者依次执行操作a和操作b，或者依次执行操作a一次、操作b一次和操作a一次及以上，进行无功协调控制，直至直流近区变电站母线电压均不小于第二预设阈值时，或者直至执行操作b后，当前可调厂站数量为0时，结束无功协调控制；a.操作各可调厂站投一组电容或退一组电抗；b.操作调相机强励。实施例1-1基于实施例1，本实施例在进行具体无功协调控制的思路为：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为至少1个，则至少执行一次操作a，或依次执行操作a和操作b，直至直流近区变电站母线电压均不小于第二预设阈值时，或者直至操作b执行后，当前可调厂站数量为0时，结束无功协调控制；若依次执行操作a和操作b各一次后，仍存在任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且可调厂站数量为至少1个，则仅通过执行操作a进行无功协调控制，直至可调厂站数量为0时结束无功协调控制；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为0，则仅在操作b执行一次无功协调控制后，结束无功协调控制。针对直流近区变电站母线电压存在低于第二预设阈值且可调厂站数量不为0的情况，本实施例具体实现方法为：初始化一安控编号m为0；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且当前所述可调厂站至少有1个，对于操作a和操作b，按照以下规则执行：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，执行安控编号的递加操作m＝m+k，k为预设递加值；响应于递加操作后的m＝j·k，j≠2，执行操作a，并在执行完毕后再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝2k，执行操作b，并在执行完毕后再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝j·k，j>2，且当前各可调厂站的可用电容/可用电抗均已投/退，将安控编号重置为0，结束无功协调控制。以上所述的：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为0，则仅在操作b执行一次无功协调控制后，结束无功协调控制，具体实现方式为：针对直流近区变电站母线电压存在低于第二预设阈值且可调厂站数量为0的情况，本实施例具体实现方法为：初始化一安控编号m为0；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且当前不存在可调厂站，所执行的操作规则为：响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，执行安控编号的递加操作m＝m+k，k为预设递加值；响应于递加操作后的m＝k，执行再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝2k，执行操作b，并在执行完毕后再次获取直流近区变电站母线电压检测数据；响应于递加操作后的m＝j·k，j>2，将安控编号重置为0，结束无功协调控制。上述递加值可选为1，或者根据需要选择其他数值。第一预设阈值ui阈值计算公式为：ui阈值＝ui上限-max(δul，δuc)-u裕度式中:ui上限为第i个变电站正常运行时的上限限值；δul为第i个变电站投一组低压电抗器后该变电站的电压变化绝对值；δuc为第i个变电站投一组低压电容器后该变电站的电压变化绝对值；u裕度为安全裕度，可取2，即同时考虑2kv的安全裕度。考虑直流闭锁后调相机暂态响应在4s左右，本发明方法在需要执行操作b时，延时5s后调相机进行强励。所述第二预设阈值为500kv。为经验取值，可上下浮动或根据需要改动。所述可用电容和可用电抗为低压电容和低压电抗。通过定义安控编号可实现对无功资源的分轮次动作协调。实施例2与实施例1基于同一发明构思，本实施例提供一种直流近区多资源无功电压协调控制方法，参考图1所示，方法包括：实时获取直流闭锁信号检测信息；响应于直流闭锁信号检测信息表征发生了直流闭锁，获取直流近区变电站母线电压检测数据，并判断直流近区变电站母线电压是否低于第二预设阈值；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，对预设的安控编号执行递加操作m＝m+k，k为预设递加值，m的初始值为m0；响应于递加操作后的m＝m0+2k，执行操作b操作调相机强励，以进行无功协调控制；响应于递加操作后的m＝m0+j·k，j≠2，筛选近区变电站中母线电压低于第一预设阈值的厂站中、有可用电容或可用电抗的厂站，作为可调厂站，判断可调厂站数量是否为0；响应于当前可调厂站数量为至少一个，执行操作a操作各可调厂站投一组电容或退一组电抗，以进行无功协调控制；响应于当前可调厂站数量为0，且当前安控编号m≠m0+k，将安控编号m重置为m0；响应于当前可调厂站数量为0，且当前安控编号m＝m0+k，则重新获取直流近区变电站母线电压检测数据，并判断直流近区变电站母线电压是否低于第二预设阈值。以上安控编号的初始值m0可设置为0，递加值k可设置为1，具体可根据需要调整。实施例2-1如图1所示，本实施例具体包括以下步骤：步骤一：系统实时检测直流闭锁，当检测到直流闭锁时，进入步骤二；步骤二：初始化一个安控编号m＝0，系统检测直流近区变电站母线电压ui(i＝1...n)，如果检测到直流近区变电站母线电压ui(i＝1...n)均高于500kv，步骤结束；如果检测到直流近区变电站母线电压ui(i＝1...n)存在低于500kv情况，执行安控编号递加操作即安控编号m+1(k)，然后进入步骤三；步骤三：判断安控编号m是否等于2，若是进入步骤四；如果安控编号m不等于2，进入步骤五；步骤四：延时5s后操作调相机进行强励，进入步骤二；延时是考虑直流闭锁后调相机暂态响应在4s左右，如图5所示；步骤五：筛选直流近区变电站母线电压ui＜ui阈值(i＝1...n)的变电站，纳入变电站集合a中；其中：ui阈值＝ui上限-max(δul，δuc)-u裕度ui上限为第i个变电站正常运行时的上限限值；δul为第i个变电站投一组低压电抗器后该变电站的电压变化绝对值；δuc为第i个变电站投一组低压电容器后该变电站的电压变化绝对值；u裕度为安全裕度，可取2，即同时考虑2kv的安全裕度；筛选变电站集合a中，存在可用低压电容或可用低压电抗的变电站，纳入可调厂站集合b中；直流闭锁后系统存在低电压悬浮问题，因此，可用低压电容为变电站内可以投入的低压电容，可用低压电抗为变电站内可以投入的低压电抗；判断集合b是否为空集合，如果不为空集合，进入步骤五；如果为空集合，进入步骤六；步骤五：针对集合b中变电站，每个变电站投入一组低压电容或退出一组低压电抗，之后转入步骤二；步骤六：判断安控编号是否等于1；如果等于1，之后转入步骤二，此后还有调相机强励可用；如果不等于1，此时已无可用措施，进入步骤七；步骤七：安控编号a重置为0，无功协调控制结束。将本实施例以上方法用于华中电网大方式进行实验验证：祁韶直流功率450万千瓦，天中直流功率500万千瓦，长南线北送500万千瓦，鄂湘断面南送290万千瓦。祁韶直流闭锁故障前近区500kv站点母线电压统计如下表所示。表1韶山换流站近区500kv站点母线电压及容抗投入情况韶山换流站近区500kv变电站容可用低压电容和低压电抗情况如下表所示，表2换流站近区500kv站电容可用低压电容和低压电抗情况直流近区500kv变电站灵敏度情况及按照电压阈值式子求得各变电站电压上限阈值如下表所示。表3祁韶直流近区500kv变电站电容/电抗电压灵敏度及电压上限阈值祁韶直流双极闭锁故障发生后，近区500kv变电站母线电压曲线如图2所示。仿真结果表明，受潮流大规模转移的影响，换流站近区大部分变电站500kv母线的稳态恢复电压高于500kv，鼎功、沙坪、艾家冲、复兴的稳态电压低于500kv，如下表。表4祁韶直流闭锁后祁韶直流近区500kv站点电压情况序号站点电压(kv)1艾家冲4962鹤岭5073民丰5144沙坪4985鼎功4996星城5027云田5098古亭5139复兴49110韶山换516此时按照无功电压协调控制流程筛选直流近区满足条件变电站，并对各站投入一组电容器，如下表。表5投入一组电容器厂站清单序号站点1艾家冲2鹤岭3民丰4沙坪5鼎功6星城7云田8古亭9复兴在采取了投电容器控制措施后，换流站近区500kv母线电压恢复情况如下表所示。由表可见，采取投1轮电容措施后，仅复兴的电压仍然低于500kv，如下表。表6韶山换流站近区500kv站点投入电容器措施电压恢复情况序号站点投电容措施(kv)1艾家冲5002鹤岭5113民丰5174沙坪5025鼎功5036星城5077云田5138古亭5179复兴49610韶山换521按照无功电压协调控制流程，对韶山换调相机采取强励控制，近区500kv变电站母线电压如图3所示，韶山换流站2台调相机的无功输出如图4所示。在采取直流近区变电站投入一轮电容器后，通过调相机强励措施，直流近区变电站电压均已恢复至500kv以上，满足要求，且此时系统已无可用电容和可用电抗，如下表。表7通过快投1轮电容+调相机强励方式直流近区500kv站点电压恢复情况对比可见，本发明通过综合利用直流近区各变电站快投电容或退电抗以及调相机强励等手段，将直流近区变电站母线电压恢复到上/下限范围内。通过上述电压调节，可以解决直流闭锁后直流近区出现低电压悬浮问题，最大程度的恢复直流近区电压在合理范围内。实施例3与实施例1和实施例2基于相同的发明构思，本实施例提供一种直流近区多资源无功电压协调控制装置，包括：直流闭锁检测信号获取模块，被配置用于实时接收直流闭锁检测信号；直流近区厂站母线检测电压获取模块，被配置用于响应于直流闭锁信号检测信息表征发生了直流闭锁，获取直流近区变电站母线电压检测数据，并判断直流近区变电站母线电压是否低于第二预设阈值；可调厂站筛选模块，被配置用于筛选近区变电站中母线电压低于第一预设阈值的厂站中、有可用电容或可用电抗的厂站，作为可调厂站；直流近区无功协调控制模块，被配置用于通过操作各可调厂站投一组电容或退一组电抗，进行无功协调控制；以及调相机无功协调控制模块，被配置用于通过操作调相机强励进行无功协调控制；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为至少1个，则直流近区无功协调控制模块至少执行一次无功协调，调相机无功协调控制模块至多在直流近区无功协调控制模块后执行一次无功协调控制，直至直流近区变电站母线电压均不小于第二预设阈值，或者直至无功协调控制模块执行控制后，当前可调厂站数量为0时，结束无功协调控制；若直流近区无功协调控制模块和调相机无功协调控制模块依次执行无功协调控制操作各一次后，仍存在任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，且可调厂站数量为至少1个，则仅通过直流近区无功协调控制模块进行无功协调控制，直至可调厂站数量为0时结束无功协调控制；响应于任一直流近区变电站母线电压低于第二预设阈值，若可调厂站数量为0，则在仅通过调相机无功协调控制模块执行一次无功协调控制后，结束无功协调控制。各功能模块的具体功能实现参考实施例1-实施例2的方法。本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。当前第1页1 2 3