一种直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法与流程

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法。

背景技术：

直流输电系统的控制分为整流侧控制、逆变侧控制两部分，两部分控制相互传递各自的控制指令。

为满足系统运行需要，直流输电系统的功率调制功能主要包括频率限制控制(Frequency Limit Control)、功率提升(Run-up)、功率回降(Run-back)、功率限制(Power Limit)等。频率限制控制功能是指当整流侧的交流系统或逆变侧的交流系统的频率出现波动，且超越频率死区时，控制系统根据频率越限的幅值和时间等因素调整直流输送功率，以使交流系统的频率趋于稳定。

直流输电系统的频率限制控制功能是通过两个闭环控制器来实现的，每个闭环控制器各监测一个频率死区的限值。当交流系统的频率超过其死区的上限时，对应的闭环控制器动作，从而通过上升或下降直流功率来稳定交流系统的频率；当交流系统的频率低于其死区的下限时，对应的闭环控制器动作，从而通过上升或下降直流功率来稳定交流系统的频率。可见，闭环控制器能够将交流系统的频率控制在死区范围内，以保持交流系统频率稳定。

在直流输电系统工作过程中，若直流输电系统的频率限制控制功能出现异常，如频率限制控制功能失效，或者频率限制控制功能与其它其他附加功率调制功能发生冲突等等，就会引起直流功率持续波动，进而引起电网系统失去稳定，可能引发重大电网事故。

技术实现要素：

为克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法，便于对频率限制控制功能进行科学、有效的测试，以提高直流输电系统运行的可靠性及电网系统的稳定性。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供了一种直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法，所述测试方法包括：步骤S1：建立用于测试直流输电系统的频率限制控制功能的测试平台；步骤S2：对测试平台的信号和数据进行检测；步骤S3：在测试平台上验证直流输电系统的频率限制控制功能是否正常；步骤S4：当直流输电系统的频率限制控制功能正常时，在测试平台上确定直流输电系统的频率限制控制功能与其他附加功率调制功能的配合关系；步骤S5：当直流输电系统的频率限制控制功能正常时，在测试平台上测试直流输电系统在故障状态时，频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用是否影响直流输电系统的稳定运行。

本发明所提供的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法，在测试平台的信号正确的前提下，能够在测试平台上对频率限制控制功能是否正常进行测试，从而直流输电系统在实际运行时，频率限制控制功能确保可以正常发挥作用，进而保证了直流输电系统稳定安全的运行；进一步的，在频率限制控制功能正常的前提下，能够在测试平台上确定频率限制控制功能与其它其他附加功率调制功能的配合关系，从而在直流输电系统运行过程中，当频率限制控制功能和某一其他附加功率调制功能同时作用时，可以确定二者的作用效果是相互抵触的、或者相互叠加、或者互不干扰等，进而可以根据实际情况投入频率限制控制功能和/或相关的其他附加功率调制功能，以确保直流输电系统稳定安全的运行；更进一步的，在明确了频率限制控制功能和其它其他附加功率调制功能的配合关系后，还能够在测试平台上测试直流输电系统在出现故障时，频率限制控制功能对直流输电系统运行稳定性是否有影响，从而进一步确保直流输电系统稳定安全的运行。综上所述，相比于在没有对频率限制控制功能进行测试，而直接运行直流输电系统的情况，本发明提供的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法大大提高了直流输电系统运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法的流程图；

图2为本发明实施例中的步骤S3的流程图；

图3为本发明实施例中的步骤S4的流程图；

图4为本发明实施例中的步骤S5的流程图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供了一种直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法，在本方法中，首先在直流输电系统运行操作界面中分别设定整流侧、逆变侧交流系统频率的死区，在本实施例中优选的设定交流系统频率的死区范围为50±0.2Hz，则交流系统频率的死区的上限值为0.2Hz，交流系统频率的死区的下限值为﹣0.2Hz。在设定频率死区后，在本方法包括以下步骤：

步骤S1：建立用于测试直流输电系统的频率限制控制功能的测试平台；

步骤S2：对测试平台的信号和数据进行检测；

步骤S3：在测试平台上验证直流输电系统的频率限制控制功能是否正常；

步骤S4：当直流输电系统的频率限制控制功能正常时，在测试平台上确定直流输电系统的频率限制控制功能与其他附加功率调制功能的配合关系；

步骤S5：当直流输电系统的频率限制控制功能正常时，在测试平台上测试直流输电系统在故障状态时，频率限制控制功能对直流输电系统的功率调制作用是否影响直流输电系统的稳定运行。

在前述背景技术中已简单介绍，在直流输电系统的实际运行过程中，频率限制控制功能能够起到调节直流输电系统功率、抑制整流侧或逆变侧交流系统频率越限的作用，以确保直流输电系统及其两侧交流系统安全稳定地运行。而实际上，频率限制控制功能是否是正常的、与其它其他附加功率调制功能是否冲突、以及频率限制控制功能对直流输电系统及相连交流系统的一些故障是否起到作用，并不是很清楚，一旦直流输电系统在实际运行中，频率限制控制功能出现了异常现象，就会导致直流输电系统运行异常，进而引起系统稳定问题。而本发明提供的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法，可以在建立的测试平台中对频率限制控制功能进行一个整体的测试，从而避免了因频率限制控制功能无效或不合理、不完善而引起直流输电系统运行异常甚至系统失去稳定等。如前述内容，本方法首先对测试平台的信号和数据进行检测，以校核测试平台中控制系统与实时仿真器之间交互的开关量和模拟量信号，确保在测试平台进行测试时，测试结果的准确性，之后，开始在测试平台上对频率限制控制功能是否正常进行测试，保证了直流输电系统在运行时，频率限制控制功能可以对直流功率起到调制作用，以使交流系统频率稳定，从而使直流输电系统稳定运行，在确定了频率限制控制功能正常的前提下，需进一步确定频率限制控制功能与投入直流输电系统的一些其他附加功率调制功能的配合关系，从而在直流输电系统投入频率限制控制功能和其他附加功率调制功能时，可充分利用得到的关系，以确保投入的控制功能可以稳定直流输电系统的运行，在这之后，需综合考虑频率限制控制功能对整个直流输电系统及相连交流系统的影响，相应的，测试当直流输电系统及相连交流系统处于故障状态，频率限制控制功能对直流输电系统及其交流系统的影响。因此可以看出，本实施例中的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法能够综合性地对频率限制控制功能进行测试，相比于直流输电系统在运行前未进行频率限制控制功能的测试，使得直流输电系统运行的稳定性大大提高，从而避免了一些故障甚至事故的发生。

在步骤S1中，优选的，可建立适应频率限制控制功能测试的实时闭环仿真试验平台，因此，步骤S1可包括：

步骤S11：建立与直流工程现场功能一致的控制系统，控制系统能够输出控制指令，控制指令通过仿真接口卡送至实时仿真器；

步骤S12：根据实际直流工程的线路、换流器、换流变、直流滤波器和交流滤波器、直流场避雷器、两侧交流系统容量，在实时仿真器中建立直流输电系统模型，实时仿真器能够输出电气量信号和开关量信号，电气量信号和开关量信号通过仿真接口卡送至控制系统；电气量信号包括直流电压、直流电流、交流电压、交流电流；开关量信号包括分接开关档位、开关和刀闸状态；

步骤S13：将人机交互系统分别与实时仿真器和控制系统连接，人机交互系统用于对直流输电系统模型和运行界面进行操作，在运行界面设定交流系统频率的死区。

从而，实时闭环仿真试验平台包括上述步骤中的控制系统、装载了直流输电系统模型的实时仿真器、仿真接口卡和人机交互系统。

在步骤S11中，建立控制系统，控制系统的构成可采用与实际直流输电系统工程一致的设备，这里的设备可包括硬件设备和软件设备；控制系统分整流侧和逆变侧两部分，彼此之间有通信联系。

在步骤S12中，实时仿真器可选用实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator，简称RTDS)，在RTDS中建立整个直流输电系统模型，其中模型所包含的直流线路、换流器、换流变、直流滤波器、交流滤波器和断路器等相关参数与实际直流输电系统保持一致，模型中的直流电流、直流电压、交流母线电压等测点与实际直流输电系统的现场也保持一致。在直流输电系统模型的等值电源模型中，整流侧的交流系统和逆变侧的交流系统的等值容量需根据研究提供的系统大方式、系统小方式相关短路容量参数而设定；在直流输电系统模型的电网模型中，需根据研究提供的电网等值数据建立整流侧的交流电网模型和逆变侧的交流电网模型，交流电网模型包括系统大方式电网模型和系统小方式电网模型。

优选的，在本实施例中，在直流输电系统模型中进行测试时，直流输电系统模型可选为双极直流输电系统模型，同时，为了进行测试，相应的，在直流输电系统运行操作界面中设定整流侧、逆变侧交流系统频率的死区。

在步骤S13中，建立的人机交互系统也可与实际直流输电系统的设备保持一致，以使人机交互系统对直流输电系统模型进行操作时，相当于对实际直流输电系统中的相应设备进行操作。

在步骤S2中，优选的，可对测试平台中与频率限制控制功能相关的开关量信号和模拟量信号进行正确性测试，从而需要完成信号校核与监视准备工作，因此步骤S2可包括：

步骤S21：对实时仿真器中的直流输电系统模型与控制系统交互的开关量信号进行校核，如果开关量信号在实时仿真器的显示信号与在控制系统的显示信号一一对应，则确定测试平台的开关量信号正确；如果有不一致，则调整测试平台后重新校核，直至确定测试平台的开关量信号正确；

步骤S22：对实时仿真器中的直流输电系统模型与控制系统交互的模拟量信号进行校核，如果模拟量信号在实时仿真器的显示值与在控制系统的显示值幅值、相位一致，则确定测试平台的模拟量信号正确；如果有不一致，则调整测试平台后重新校核，直至确定测试平台的模拟量信号正确；

步骤S23：核实控制系统内置的故障录波中记录的数据是否包括分析频率限制控制功能所需的开关量信号和模拟量信号，如果是，则确定测试平台的信号记录完善；如果否，则增加相应的故障录波通道。

步骤S21的目的是确保开关量信号正确。

步骤S22的目的是确保模拟量信号的精度满足要求，还需要保证控制系统计算出的直流功率、阀组有功功率等计算结果正确。

步骤S23中，需保证故障录波中记录的数据可包含整流站、逆变站的双极直流功率、双极功率参考值、双极功率最后指令值、极电流最后指令值、频率限制控制功能调制的直流功率的变化量△P、交流系统的交流系统频率、各极直流电压和直流电流、各极的触发角(熄弧角)、各极解锁及闭锁信号、频率限制控制动作信号等，从而便于在后续测试中应用这些记录的数据。

参见图2，优选的，步骤S3可包括：

步骤S31：检测直流输电系统模型中是否有干扰测试的因素，如果否，则进入步骤S32，如果是，则排除干扰测试的因素，并重新检测，直到检测结果为否，进入步骤S32；

步骤S32：控制直流输电系统模型站间通信处于正常状态，分别检测直流输电系统整流侧的频率限制控制功能和逆变侧的频率限制控制功能是否正常；

步骤S33：控制直流输电系统模型站间通信处于故障状态，检测直流输电系统整流侧的频率限制控制功能是否正常，以及直流输电系统逆变侧的频率限制控制功能是否正常。

其中，在步骤S33，直流输电系统模型站间通信处于故障状态时，直流输电系统整流侧的频率限制控制功能应该是正常工作，而直流输电系统逆变侧的频率限制控制功能应该是正常退出。

在步骤S3中，示例性的，可运行直流输电系统等值大方式电源模型。频率限制控制功能是否正常其实是指频率限制控制功能在特定的情况是有效的或是无效的。

进一步的，在检测直流输电系统模型中是否有干扰测试的因素时，为了排除频率限制控制功能对直流输电系统模型的干扰，可先不在直流输电系统模型中投入频率限制控制功能；可选的，步骤S31包括：

步骤S311：控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行；

步骤S312：在整流侧注入持续的固定正频差，检测直流功率是否上升；撤除在整流侧注入的固定正频差，在整流侧注入持续的固定负频差，检测直流功率是否下降；撤除在整流侧注入的固定负频差，在逆变侧注入持续的固定负频差，检测直流功率是否上升；撤除在逆变侧注入的固定负频差，在逆变侧注入持续的固定正频差，检测直流功率是否下降；如果上述情况中的直流功率均未上升或者下降，则确定直流输电系统模型中无干扰测试的因素；如果上述情况中至少有一种情况的直流功率上升或者下降，则确定直流输电系统模型中有干扰测试的因素。

这里的固定正频差和固定负频差均为超出交流系统频率的死区的频差，也就是固定正频差大于交流系统频率的死区的上限值，固定负频差的绝对值大于交流系统频率的死区的下限值的绝对值。

示例性的，步骤S312可为：

步骤S3121：在整流侧注入持续的固定正频差，检测直流功率是否上升，如果否，则进入步骤S3122，如果是，则确定直流输电系统模型中有干扰测试的因素；

步骤S3122：撤除在整流侧注入的固定正频差，在整流侧注入持续的固定负频差，检测直流功率是否下降，如果否，则进入步骤S3123，如果是，则确定直流输电系统模型中有干扰测试的因素；

步骤S3123：撤除在整流侧注入的固定负频差，在逆变侧注入持续的固定负频差，检测直流功率是否上升，如果否，则进入步骤S3124，如果是，则确定直流输电系统模型中有干扰测试的因素；

步骤S3124：撤除在逆变侧注入的固定负频差，在逆变侧注入持续的固定正频差，检测直流功率是否下降，如果否，则确定直流输电系统模型中无干扰测试的因素；如果是，则确定直流输电系统模型中有干扰测试的因素。

在检测直流输电系统模型中是否有干扰测试的因素时，需确保直流输电系统模型中的站间通信处于正常情况，且可参考的，注入的固定正频差可为持续1S的0.5Hz，注入的固定负频差可为持续1S的﹣0.5Hz。在这里持续一段时间是为了使固定频差在直流输电系统模型中有足够的作用时间，而选用固定频差是为了使固定频差在直流输电系统模型中作用稳定，且交流系统频率的变化具有一定的规律性，以方便分析研究。

而在步骤S311中的提到的设定的直流功率，可为一个能够保证直流功率有足够的上升空间和/或下降空间的数值。较佳的，在直流功率有上升的可能性时，可控制直流输电系统模型以双极最小的直流功率(如320MW)运行，在直流功率有下降的可能性时，可控制直流输电系统模型以额定的直流功率(如3200MW)运行。特别的是，这一方案同样也适用于本实施例中的其它步骤。

需要提前说明的是，为了使测试方法简单、有效，本实施例中均采用固定频差，其中，在以下实施例的内容中，第一固定负频差的绝对值小于交流系统频率的死区的下限值的绝对值，第二固定负频差的绝对值大于交流系统频率的死区的下限值的绝对值，第三固定负频差的绝对值大于第二固定负频差的绝对值；第一固定正频差小于交流系统频率的死区的上限值，第二固定正频差大于交流系统频率的死区的上限值，第三固定正频差大于第二固定正频差的绝对值。结合本实施例设定的交流系统频率的死区的上限值为0.2Hz，以及下限值为﹣0.2Hz，可选的，第一固定负频差为﹣0.1Hz，第二固定负频差为﹣0.3Hz，第三固定负频差为﹣0.4Hz；第一固定正频差为0.1Hz，第二固定正频差为0.3Hz，第三固定正频差为0.4Hz。

还需要说明的一点是，因频率限制控制功能而引起直流功率上升或者下降时，直流功率上升或者下降的变化量也就是频率限制控制功能调制的直流功率的变化量△P，当直流功率上升时，△P有一个上限值，也就是当△P达到上限值时，直流功率会趋于稳定；当直流功率下降时，△P有一个下限值，也就是当△P达到下限值时，直流功率会趋于稳定。为了便于理解，本实施例设定△P的上限值为0.2p.u.，△P的下限值为0.5p.u.。

在步骤S32中，检测直流输电系统模型中的整流侧的频率限制控制功能是否正常，可选的步骤为：

步骤S321：控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在直流输电系统模型的整流侧中投入频率限制控制功能。

在这一步骤中，设定的直流功率可为双极额定的直流功率。

步骤S322：在整流侧注入第一固定负频差，检测直流功率是否变化，如果否，则进入步骤S323；如果是，则重新调试直流输电系统模型，并重新检测，直至检测结果为否，进入步骤S323。

在这一步骤中，第一固定负频差在交流系统频率的死区范围内，并不会引起直流功率的变化。

步骤S323：撤除步骤S322中注入的第一固定负频差，在整流侧注入第二固定负频差，检测直流功率是否下降，如果是，则读取直流功率的下降速度V1，并进入步骤S324；如果否，则确定整流侧的频率限制控制功能不正常。

步骤S324：撤除步骤S323中注入的第二固定负频差，待直流功率稳定后，在整流侧注入第三固定负频差，读取直流功率的下降速度V2，比较V2是否大于V1，如果是，则进入步骤S325；如果否，则确定整流侧的频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，可控制直流功率按照设定的功率变化率(如200MW/min)自动恢复至额定的直流功率，以趋于稳定。在这一步骤中，可以得到交流系统频率偏差幅度越大，频率限制控制功能引起的直流功率的变化的速度就越快。

步骤S325：撤除步骤S324中注入的第三固定负频差，待直流功率稳定后，在整流侧注入第一固定正频差，检测直流功率是否变化，如果否，则进入步骤S326；如果是，则重新调试直流输电系统模型，并重新检测，直至检测结果为否，进入步骤S326。

在这一步骤中，可使稳定的直流功率为最小值(如320MW)。

步骤S326：撤除步骤S325中注入的第一固定正频差，在整流侧注入第二固定正频差，检测直流功率是否上升，如果是，则读取直流功率的上升速度V3，并进入步骤S327；如果否，则确定整流侧的频率限制控制功能不正常；

步骤S327：撤除步骤S326中注入的第二固定正频差，待直流功率稳定后，在整流侧注入第三固定正频差，读取直流功率的上升速度V4，比较V4是否大于V3，如果是，则确定整流侧的频率限制控制功能正常；如果否，则确定整流侧的频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，可控制直流功率按照设定的功率变化率(如200MW/min)自动恢复至最小的直流功率，以趋于稳定。在这一步骤中，可以得到交流系统频率偏差幅度越大，频率限制控制功能引起的直流功率的变化的速度就越快。

在步骤S32中，检测直流输电系统模型中的逆变侧的频率限制控制功能是否正常，可选的步骤为：

步骤S321′：控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在直流输电系统模型的逆变侧中投入频率限制控制功能。

在这一步骤中，设定的直流功率可为双极额定的直流功率。

步骤S322′：在逆变侧注入第一固定负频差，检测直流功率是否变化，如果否，则进入步骤S323′；如果是，则重新调试直流输电系统模型，并重新检测，直至检测结果为否，进入步骤S323′。

步骤S323′：撤除步骤S322′中注入的第一固定负频差，在逆变侧注入第二固定负频差，检测直流功率是否上升，如果是，则读取直流功率的上升速度V5，并进入步骤S324′；如果否，则确定逆变侧的频率限制控制功能不正常。

步骤S324′：撤除步骤S323′中注入的第二固定负频差，待直流功率稳定后，在逆变侧注入第三固定负频差，读取直流功率的上升速度V6，比较V6是否大于V5，如果是，则进入步骤S325′；如果否，则确定逆变侧的频率限制控制功能不正常。

在上述这些步骤中，可控制直流功率按照设定的功率变化率(如200MW/min)自动恢复至额定的直流功率，以趋于稳定。同时可以得到交流系统频率偏差幅度越大，频率限制控制功能引起的直流功率的变化的速度就越快。

步骤S325′：撤除步骤S324′中注入的第三固定负频差，待直流功率稳定后，在逆变侧注入第一固定正频差，检测直流功率是否变化，如果否，则进入步骤S326′；如果是，则重新调试直流输电系统模型，并重新检测，直至检测结果为否，进入步骤S326′。

步骤S326′：撤除步骤S325′中注入的第一固定正频差，在逆变侧注入第二固定正频差，检测直流功率是否下降，如果是，则读取直流功率的下降速度V7，并进入步骤S327′；如果否，则确定逆变侧的频率限制控制功能不正常。

步骤S327′：撤除步骤S326′中注入的第二固定正频差，待直流功率稳定后，在逆变侧注入第三固定正频差，读取直流功率的上升速度V8，比较V8是否大于V7，如果是，则确定逆变侧的频率限制控制功能正常；如果否，则确定逆变侧的频率限制控制功能不正常。

在上述这些步骤中，可控制直流功率按照设定的功率变化率(如200MW/min)自动恢复至最小的直流功率，以趋于稳定。同时，可得到交流系统频率偏差幅度越大，频率限制控制功能引起的直流功率的变化的速度就越快。

在上述步骤S32中，当注入的是固定频差是在交流系统频率的死区的上限值和下限值之间的范围时，频率限制控制功能不会调制直流功率，当注入的是固定频差是超出交流系统频率的死区的上限值和下限值之间的范围时，频率限制控制功能调制直流功率变化，则可说明频率限制控制功能是有效的，从而是正常的。

当直流输电系统的站间通信故障时，整流侧的频率限制控制功能时不受影响的，但由于逆变侧的调制值要送到整流侧才起到作用，因此，在直流输电系统模型站间通信处于故障状态时，逆变侧的频率限制控制功能在正常状态下是无效的。为了检测频率限制控制功能的上述现象，因此设有步骤S33，步骤S33可包括：

步骤S331：控制直流输电系统模型站间通信处于故障状态，且控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在直流输电系统模型的整流侧和逆变侧中均投入频率限制控制功能。

步骤S332：在整流侧注入第二固定负频差，检测直流功率是否下降，如果是，则进入步骤S333；如果否，则确定整流侧的频率限制控制功能不正常。

步骤S333：撤除步骤S332中注入的第二固定负频差，待直流功率稳定后，在逆变侧注入第二固定正频差，检测直流功率是否变化，如果否，则进入步骤S334；如果是，则确定逆变侧的频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，可使稳定的直流功率为双极额定的直流功率。

步骤S334：撤除步骤S333中注入的第二固定正频差，待直流功率稳定后，在整流侧注入第二固定正频差，检测直流功率是否上升，如果是，则确定整流侧的频率限制控制功能正常，并进入步骤S335；如果否，则确定整流侧的频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，可使稳定的直流功率为双极最小的直流功率。

步骤S335：撤除步骤S334中注入的第二固定正频差，待直流功率稳定后，在逆变侧注入第二固定负频差，检测直流功率是否变化，如果否，则确定逆变侧的频率限制控制功能正常；如果是，则确定逆变侧的频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，可使稳定的直流功率为双极最小的直流功率。

由此可见，在直流输电系统模型站间通信处于故障状态时，整流侧的频率限制控制功能动作是正常的，而逆变侧的频率限制控制功能不动作是正常的，若没有检测到相应的结果，则说明对应的整流侧或者逆变侧的频率限制控制功能是不正常的。

参见图2，实际上，频率限制控制功能是否与直流接线方式相关，也会影响直流输电系统的稳定运行，而控制保护规范书和相关研究报告上的内容，已记载频率限制控制功能是否与直流接线方式相关，因此步骤S3还包括步骤S34，步骤S34的目的是为了验证控制系统软件逻辑实现是否与控制保护规范书和相关研究报告上所描述的要求一致，从而进一步保证直流输电系统的稳定运行。

在本实施例中，验证频率限制控制功能是否与直流接线方式相关主要是通过比较本实施例中△P的上限值、△P的下限值与双极全压试验的结果来实现的，因此，△P的下限值也就是步骤S34中的直流功率下降的最大变化量，△P的上限值也就是直流功率上升的最大变化量。

因此，上述步骤S34为：控制直流输电系统模型站间通信处于正常状态，在直流输电系统模型的频率限制控制功能正常时，验证频率限制控制功能与直流接线方式的相关性。

其中，当验证频率限制控制功能与直流接线方式不相关时，步骤S34可包括：

步骤S341：控制直流输电系统模型站间通信处于正常状态，且控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在直流输电系统模型的整流侧中投入频率限制控制功能。

在这一步骤中，设定的直流功率为0.7p.u.，进一步的，可控制双极直流输电系统模型以降压额定电流运行。

步骤S342：在整流侧注入第二固定负频差，直流功率下降，待直流功率稳定后，读取直流功率下降的最大变化量，判断直流功率下降的最大变化量是否与双极全压试验的结果一致，如果是，则进入步骤S343，如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

步骤S343：撤除步骤S342中注入的第二固定负频差，待直流功率稳定后，在整流侧注入第二固定正频差，直流功率上升，读取直流功率上升的最大变化量，判断直流功率上升的最大变化量是否与双极全压试验的结果一致，如果是，则确定频率限制控制功能与直流接线方式不相关；如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，可使直流功率稳定后为直流输电系统模型以单极金属回线全压最小的直流功率(如160MW)运行。

当验证频率限制控制功能与直流接线方式相关时，本实施例中的△P的上限值、下限值与投入运行的阀组数量相关，步骤S34可包括：

步骤S341′：设定直流输电系统模型为双极直流输电系统模型，且控制双极直流输电系统模型处于正常状态，控制双极直流输电系统模型以降压额定电流(0.7p.u.)运行，在双极直流输电系统模型的整流侧中投入频率限制控制功能。

在这一步骤中，可控制双极直流输电系统模型运行的直流功率为0.7p.u.。

步骤S342′：在整流侧注入第二固定负频差，直流功率下降，待直流功率稳定后，读取直流功率下降的最大变化量，判断直流功率下降的最大变化量是否与双极全压试验的结果一致，如果是，则进入步骤S343′，如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

步骤S343′：撤除步骤S342′中注入的第二固定负频差，待双极直流输电系统模型恢复至降压额定电流运行后，控制仿真模型为单极全压运行，待直流输电系统模型运行稳定后，在整流侧注入第二固定负频差，直流功率下降，待直流功率稳定后，读取直流功率下降的最大变化量，判断直流功率下降的最大变化量是否与双极全压试验的结果一致，如果是，则进入步骤S344′；如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，当双极直流输电系统模型在恢复至降压额定电流运行时，直流功率也恢复为0.7p.u.。

步骤S344′：撤除步骤S343′中注入的第二固定负频差，控制双极直流输电系统模型在单极金属回线全压的最小直流功率运行，在整流侧注入第二固定正频差，直流功率上升，读取直流功率上升的最大变化量，判断直流功率上升的最大变化量是否为双极全压试验的结果的一半，如果是，则进入步骤S345′；如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

可选的，这一步骤中的单极金属回线全压的最小直流功率可为160MW。

步骤S345′：控制双极直流输电系统模型在降压最小电流运行，在双极直流输电系统模型的逆变侧中投入频率限制控制功能。

其中，降压最小电流可为160A。

步骤S346′：在逆变侧注入第二固定负频差，直流功率上升，待直流功率稳定后，读取直流功率上升的最大变化量，判断直流功率上升的最大变化量是否与双极全压试验的结果一致，如果是，则进入步骤S347′，如果否，则确定频率限制控制功能不正常；

步骤S347′：撤除步骤S346′中注入的第二固定负频差，待双极直流输电系统模型恢复至降压额定电流运行后，控制仿真模型为单极全压运行，待模型运行稳定后，在逆变侧注入第二固定负频差，直流功率上升，待直流功率稳定后，读取直流功率上升的最大变化量，判断直流功率上升的最大变化量是否与双极全压试验的结果一致，如果是，则进入步骤S348′；如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

在这一步骤中，当双极直流输电系统模型恢复至降压额定电流运行时，直流功率也恢复为0.7p.u.。同时，在控制双极直流输电系统模型中的一极为额定电压运行前，可将直流功率小幅提升，如增加0.1p.u.。

步骤S348′：撤除步骤S347′中注入的第二固定负频差，控制双极直流输电系统模型在单极达到回线全压的额定直流功率运行，在逆变侧注入第二固定正频差，直流功率下降，读取直流功率下降的最大变化量，判断直流功率下降的最大变化量是否为双极全压试验的结果的一半，如果是，则确定频率限制控制功能与直流接线方式相关；如果否，则确定频率限制控制功能不正常。

其中，单极达到回线全压的额定直流功率可为1600MW，直流功率下降稳定后，可达到直流功率的最小值(如160MW)，这时，录波显示出频率限制控制功能调制下降的功率ΔP达到下限值。

在电网安全稳定控制中，有可能会在直流输电系统中触发其他附加功率调制功能，其他附加功率调制功能会引起直流功率的变化，因此，就需要考虑直流输电系统的频率限制控制功能与其他附加功率调制功能的协调是否合理。因此，设有上述步骤S4。在进行步骤S4时，可运行等值电源模型。

参见图3，可选的，其他附加功率调制功能包括功率提升功能，功率提升功能能够提升直流功率，相应的，步骤S4可包括步骤S401，该步骤为：在测试平台上确定直流输电系统的频率限制控制功能与功率提升功能的配合关系。优选的，步骤S401可包括：

步骤S41：在直流输电系统模型的整流侧和逆变侧均投入频率限制控制功能，在直流输电系统模型的整流侧和逆变侧均投入功率提升功能。

其中，可控制投入整流侧的功率提升功能将直流功率提升1挡，提升1挡相应的直流功率的变化量为定值ΔPts1(设定定值ΔPts1为500MW)，投入逆变侧的功率提升功能将直流功率提升2挡，提升2挡相应的直流功率的变化量为定值ΔPts2(设定定值ΔPts2为300MW)。

步骤S42：控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在逆变侧注入第二固定负频差，读取直流功率上升的变化量P1，待直流功率稳定后，触发整流侧的功率提升功能，读取直流功率上升的变化量P2，待直流功率稳定后，触发逆变侧的功率提升功能，读取直流功率上升的变化量P3，待直流功率稳定后，确定直流功率相对于步骤S42的设定的直流功率的总变化量为P1+P2+P3。

优选的，因直流功率的变化为上升趋势，设定的直流功率可为直流双极全压最小直流功率，这里的直流双极全压最小直流功率为0.1p.u.，可参考的，流双极全压最小直流功率可为320MW。在频率限制控制功能的作用下，直流功率上升的变化量P1(也就是ΔP)达到ΔP的上限值，之后直流功率保持稳定(如960MW)，在触发整流侧的功率提升功能后，直流功率继续上升，稳定后的直流功率为0.1p.u.+ΔP+ΔPts1(如1460MW)，在触发逆变侧的功率提升功能后，直流功率继续上升，稳定后的直流功率为0.1p.u.+ΔP+ΔPts1+ΔPts2(如1760MW)。

步骤S43：撤除步骤S42中注入的第二固定负频差，控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在整流侧注入第二固定负频差，读取直流功率下降的变化量P4，待直流功率稳定后，触发整流侧的功率提升功能，待直流功率稳定后，触发逆变侧的功率提升功能，待直流功率稳定后，确定直流功率相对于步骤S43的设定的直流功率的总变化量为P4。

其中，设定的直流功率可为直流双极全压额定直流功率(如3200MW)，在频率限制控制功能的作用下，直流功率下降的变化量P4(也就是ΔP)达到ΔP的下限值，之后直流功率保持稳定(如1600MW)，触发整流侧的功率提升功能，稳定后的直流功率保持不变(如1600MW)，触发逆变侧的功率提升功能，稳定后的直流功率保持不变(如1600MW)。

可见，在步骤S43可确定直流功率叠加了频率限制控制功能的功率正增量后，功率提升功能的功率增加量可以继续叠加；直流功率叠加了频率限制控制功能的功率负增量后，直流功率最大值被限制，功率提升功能的功率增加量不能使直流功率上升。

参见图3，可选的，其他附加功率调制功能还可包括功率回降功能，功率回降功能能够降低直流功率，相应的，步骤S4还可包括步骤S402，该步骤为：在测试平台上确定直流输电系统的频率限制控制功能与功率回降功能的配合关系。优选的，步骤S402可包括：

步骤S44：撤除步骤S43中注入的第二固定负频差，控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在直流输电系统模型的整流侧和逆变侧均投入功率回降功能。

其中，可控制投入整流侧的功率回降功能将直流功率降低1挡，降低1挡相应的直流功率的变化量为定值ΔPhj1(设定定值ΔPhj1为500MW)，投入逆变侧的功率回降功能将直流功率降低2挡，降低2挡相应的直流功率的变化量为定值ΔPhj2(设定定值ΔPhj2为300MW)。同时，该步骤中的设定的直流功率可为直流双极全压某直流功率(如1600MW)。

步骤S45：在逆变侧注入第二固定负频差，读取直流功率上升的变化量P5，待直流功率稳定后，触发整流侧的功率回降功能，待直流功率稳定后，触发逆变侧的功率回降功能，待直流功率稳定后，确定直流功率相对于步骤S44的设定的直流功率的总变化量为P5。

优选的，在频率限制控制功能的作用下，直流功率上升的变化量P5(也就是ΔP)达到ΔP的上限值，之后直流功率保持稳定(如2240MW)，在触发整流侧的功率回降功能后，直流功率短时间内下降，之后又回升至原稳定值(如2240MW)，在触发逆变侧的功率回降功能后，直流功率短时间内下降，之后又回升至原稳定值(如2240MW)。

步骤S46：撤除步骤S45中注入的第二固定负频差，控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在整流侧注入第二固定负频差，读取直流功率下降的变化量P6，待直流功率稳定后，触发整流侧的功率回降功能，读取直流功率下降的变化量P7，触发逆变侧的功率回降功能，读取直流功率下降的变化量P8，待直流功率稳定后，确定直流功率相对于步骤S46的设定的直流功率的总变化量为P6+P7+P8。

优选的，设定的直流功率可为直流双极全压额定的直流功率(如3200MW)，这里的直流双极全压额定的直流功率为1p.u.。在频率限制控制功能的作用下，直流功率下降的变化量P6(也就是ΔP)达到ΔP的下限值，之后直流功率保持稳定(如1600MW)，在触发整流侧的功率回降功能后，直流功率继续下降，稳定后的直流功率为1p.u.-ΔP-ΔPhj1(如1100MW)，在触发逆变侧的功率回降功能后，直流功率继续下降，稳定后的直流功率为1p.u.-ΔP-ΔPhj1-ΔPhj2(如800MW)。

可见，在步骤S46可确定直流功率叠加了频率限制控制功能的功率负增量后，功率回降功能的功率减少量可以继续降低直流功率。直流功率叠加了频率限制控制功能的功率正增量后，功率回降功能的功率减少量因频率限制控制功能持续作用而不能发生作用。

参见图3，可选的，其他附加功率调制功能还可包括功率限制功能，功率限制功能能够将直流功率限制在某定值，相应的，步骤S4还可包括步骤S403，该步骤为：在测试平台上确定直流输电系统的频率限制控制功能与功率限制功能的配合关系。优选的，步骤S403可包括：

步骤S47：撤除步骤S46中注入的第二固定负频差，控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在直流输电系统模型的整流侧和逆变侧均投入功率限制功能；其中，设定投入整流侧的功率限制功能将直流功率限制在第一直流功率，投入逆变侧的功率限制功能将直流功率限制在第二直流功率。

其中，可控制投入整流侧的功率限制功能将直流功率限制在1挡，限制在1挡后相应的直流功率为定值ΔPxz1(设定定值ΔPxz1为2800MW)，投入逆变侧的功率限制功能将直流功率限制在2挡，限制在2挡相应的直流功率为定值ΔPxz2(设定定值ΔPxz2为1000MW)。同时，该步骤中的设定的直流功率可为直流双极全压某直流功率(如2500MW)。

步骤S48：在逆变侧注入第二固定负频差，待直流功率稳定后，读取直流功率为第三直流功率，触发整流侧的功率限制功能，待直流功率稳定后，读取直流功率为第一直流功率，待直流功率稳定后，触发逆变侧的功率限制功能，读取直流功率为第二直流功率。

在频率限制控制功能的作用下，直流功率上升的变化量ΔP达到ΔP的上限值，之后直流功率保持稳定(如3140MW)，在触发整流侧的功率限制功能后，直流功率快速下降至Pxz1(2800MW)后保持稳定，在触发逆变侧的功率限制功能后，直流功率快速下降至Pxz2(1000MW)后保持稳定。

步骤S49：撤除步骤S48中注入的第二固定负频差，控制直流输电系统模型以设定的直流功率运行，在整流侧注入第二固定负频差，待直流功率稳定后，读取直流功率为第四直流功率，触发整流侧的功率限制功能，待直流功率稳定后，读取直流功率为第一直流功率，待直流功率稳定后，触发逆变侧的功率限制功能，读取直流功率为第二直流功率。

优选的，在这一步骤中，设定的直流功率可为直流双极全压额定的直流功率(如3200MW)。在频率限制控制功能的作用下，直流功率下降的变化量ΔP达到ΔP的下限值，之后直流功率保持稳定(如1600MW)，这时可触发逆变侧的功率限制功能，直流功率继续下降，稳定后的直流功率为Pxz2(1000MW)。

可见，在步骤S49可确定频率限制控制功能持续作用期间，直流功率无论比之前增加还是减少，只要功率限制功能动作，直流功率调整至功率限制定值。

频率限制控制功能通过调节直流功率达到稳定交流系统频率的作用，而在直流输电系统的运行中必须确保频率限制控制功能动作后的整个交直流系统是稳定的。因此，本实施例中的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法还设有步骤S5，以在典型故障工况下对频率限制控制功能进行校核性综合测试。该校核性综合测试可为模拟换流站典型故障，观察频率限制控制功能对直流功率的调制作用，当故障消除后，若直流功率保持稳定，则说明频率限制控制功能没有反复对直流功率进行调节，因而得到频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用不影响直流输电系统的稳定运行；若故障消除后，频率限制控制功能还对直流功率进行持续调节，使直流功率反复变化，则说明频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能影响直流输电系统的稳定运行。

参见图4，较佳的，在进行步骤S5时，可在直流输电系统模型中运行电网模型。步骤S5可包括：

步骤S501：控制直流输电系统基于大方式电网模型运行，模拟直流输电系统的典型故障，测试频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用是否影响直流输电系统的稳定运行；

步骤S502：控制直流输电系统基于小方式电网模型运行，模拟直流输电系统的典型故障，测试频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用是否影响直流输电系统的稳定运行。

可选的，步骤S501可包括：

步骤S51：设定直流输电系统模型为正常状态下运行的双极直流输电系统模型，控制双极直流输电系统模型以额定的直流功率运行，在直流输电系统模型的整流侧和逆变侧中均投入频率限制控制功能。

可选的，额定的直流功率可为3200MW。

步骤S52：控制双极直流输电系统基于大方式电网模型运行。

步骤S53：基于双极直流输电系统模型，触发逆变站换流母线单相金属性接地故障，频率限制控制功能因逆变侧频率波动而调节直流功率，待故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟逆变站换流母线单相金属性接地故障500ms，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

基于双极直流输电系统模型，触发逆变站交流出线金属性接地故障，线路开关单相跳开，重合不成功，跳三相，频率限制控制功能响应逆变侧交流系统频率变化而调节直流功率；待故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟逆变站某交流出线金属性接地故障1000ms，线路开关单相跳开，900ms重合不成功，跳三相，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

基于双极直流输电系统模型，触发整流站换流母线单相金属性接地故障，频率限制控制功能响应整流测频率变化而调节直流功率；待故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟整流站换流母线单相金属性接地故障500ms，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

基于双极直流输电系统模型触发整流站交流出线金属性接地故障，线路开关单相跳开，重合不成功，跳三相，频率限制控制功能响应整流侧系统频率变化而调节直流功率；待故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟整流站某交流出线金属性接地故障1000ms，线路开关单相跳开，900ms重合不成功，跳三相，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

在这一步骤中，在大方式电网模型中，可分别模拟逆变站和整流站中的故障。

可选的，步骤S502可包括：

步骤S54：控制双极直流输电系统基于小方式电网模型运行；

步骤S55：基于双极直流输电系统模型，触发逆变站换流母线单相金属性接地故障，频率限制控制功能响应逆变侧频率变化而调节直流功率；待；故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟逆变站换流母线单相金属性接地故障500ms，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

基于双极直流输电系统模型，触发逆变站交流出线金属性接地故障，线路开关单相跳开，重合不成功，跳三相，频率限制控制功能响应逆变侧交流系统频率变化而调节直流功率；故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟逆变站某交流出线金属性接地故障1000ms，线路开关单相跳开，900ms重合不成功，跳三相，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

基于控制双极直流输电系统模型，触发整流站换流母线单相金属性接地故障，频率限制控制功能响应整流侧系统频率变化而调制直流功率；待故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用可能不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟整流站换流母线单相金属性接地故障500ms，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

基于双极直流输电系统模型，触发整流站交流出线金属性接地故障，线路开关单相跳开，重合不成功，跳三相，频率限制控制功能随整流侧频率变化而调制直流功率；待故障消除后，检测直流功率是否会持续反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可模拟整流站某交流出线金属性接地故障1000ms，线路开关单相跳开，900ms重合不成功，跳三相，并观察交流系统频率的变化及频率限制控制功能的调制情况。

控制双极直流输电系统模型由联网运行转孤岛运行，控制跳开一定直流功率的交流联络线，频率限制控制功能调制直流功率变化，待直流功率稳定，故障消除后，检测直流功率是否会反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用不影响直流输电系统的稳定运行；在孤岛运行期间，切除一台以额定功率运行的发电机，频率限制控制功能调制直流功率变化，待直流功率稳定，故障消除后，检测直流功率是否会反复变化，如果是，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用影响直流输电系统的稳定运行；如果否，则确定频率限制控制功能对直流输电系统的直流功率的调制作用不影响直流输电系统的稳定运行。

其中，可跳开100MW左右的交流联络线，以模拟双极直流输电系统模型由联网运行转孤岛运行，并观察交流系统频率变化及频率限制控制功能的调制情况等。优选的，在双极直流输电系统模型的孤岛运行期间，可切除某一台以额定功率运行的发电机，以在孤岛运行中切记进行测试，并观察交流系统频率变化及频率限制控制功能的调制情况等。

在这一步骤中，在小方式电网模型中，可分别模拟逆变站和整流站中的故障。

补充一点的是，直流输电系统的整流侧某一个或者两个电厂经交流线路送电至整流站，再经直流输电系统送至受端交流系统外，电厂或整流换流站均未与整流侧的交流系统进行连接，则为整流侧直流孤岛运行。实际中，当整流换流站或者电厂的某些交流联络线路跳开后，直流输电系统可能由联网运行转为孤岛运行。

本实施例提供的直流输电系统的频率限制控制功能的测试方法中，结合RTDS建立的模型，运用等值电源模型和电网模型配合进行测试，以确定直流输电系统的频率限制控制功能是否正常、与其他功能配合的合理性，以及对直流输电系统的稳定性的影响，从而满足直流输电工程的需要。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。