特高壓交直流混聯受端電網斷面越限控制研究

摘" 要：特高壓交直流混聯格局在電力系統中應運而生，由此引發的受端電網穩定性相關問題也較為嚴峻。頻率緊急協調控制策略在解決電網頻率和暫態穩定的同時容易導致斷面功率越限問題發生，對于大功率缺陷下穩控裝置動作所引起重要輸電斷面穩定限額等一系列緊急狀態恢復問題缺乏深入研究，尚未形成系統性應對策略。文章基于EDCPS、抽蓄切泵和可中斷負荷切除等措施提出協調特高壓交直流混聯受端電網頻率穩定約束和斷面功率限額約束校正控制方案，解決關鍵輸電斷面功率越穩定限額的問題。

關鍵詞：特高壓輸電;斷面功率越限;斷面校正控制

中圖分類號：TM721.1" " " 文獻標志碼：A" " " " "文章編號：2095-2945（2021）13-0072-03

Abstract： The UHV AC/DC hybrid pattern arises at the historical moment in the power system， which causes serious problems related to the stability of the receiving end of the power network. The frequency emergency coordinated control strategy can solve the power grid frequency and transient stability while easily lead to the over-limit problem of section power. There is a lack of in-depth research on a series of emergency restoration problems such as the stability limit of important transmission section caused by the operation of stability control device under high power defects， and no systematic response strategy has been formed yet. Based on measures such as EDCPS， pumping/storage pump and interruptible load removal， this paper proposes a coordinated calibration control scheme for the frequency stability constraint and section power limit constraint of the UHV AC-DC hybrid receiving end network， so as to solve the problem of the more stable power limit of the key transmission section.

Keywords：UHV power transmission; section power out of limit; section correction control

伴隨特高壓大容量跨區域輸電互聯建設的高速發展，受端電網穩定性相關問題頻發，威脅電網運行安全[1]。現有的頻率緊急協調控制決策隸屬預測性控制，其以頻率穩定裕度作為約束，以控制代價作為目標，可在一定程度上對工頻不匹配引起的誤差進行消除，但卻無法有效抑制不確定因素所導致其他約束層面上的欠控或過控，極易誘發輸電斷面功率越限問題[2]。

與此同時，系統頻率下降調頻系統作用下的發電機出力增加、多直流協調控制主站的設置下由正常運行直流系統分擔受端電網功率缺額所引起的附近潮流大范圍轉移同樣可導致輸電斷面越限問題[3]。對于大功率缺陷下穩控裝置動作所引起重要輸電斷面穩定限額等一系列緊急狀態恢復問題缺乏深入研究，尚未形成系統性應對策略。

因此，在頻率緊急控制后需要輔以反饋性的斷面越限校正控制來協調直流、抽水蓄能和負荷等相關可控資源。斷面越限校正控制以斷面安全裕度來作為約束、控制代價作為目標，其調控時機在頻率緊急控制后。相較緊急控制而言，斷面越限校正控制輔助決策線性化程度高、復雜度低[4]。

1 斷面安全控制的綜合量化指標

考慮受端電網有功潮流轉移引發輸電斷面功率升高可接受的程度，定義第x個輸電斷面功率越限的安全裕度值ηx如下：

ηx=1- -ηmin×100%，（1）

這里，Px.e表示第m個斷面傳輸有功功率極值，Px.limit表示第x個斷面有功功率穩定限額，ηmin為故障斷面安全裕度設定閾值。由此可見，當ηx為非正值時，可認為該斷面功率即將越限或已越限。

1.1 直流系統緊急功率支援

除故障直流系統外的正常直流系統進行緊急功率支援時需疊加直流側和逆變側母線節點斷面功率靈敏度、考慮直流系統網損。定義第i1個直流系統母線節點對于輸電斷面功率參與因子b 為：

1.3 精確切負荷

定義第i3個負荷節點切除對輸電斷面功率參與因子b 如下：

這里，τ 分別表示第i3個負荷切除響應時間及單位控制代價，n≤N。

2 斷面校正控制策略應用過程

斷面越限校正控制策略應用流程可以簡單分為6步進行：

（1）頻率緊急協調控制策略后，計算輸電斷面功率越限的安全裕度值ηx，若滿足ηx≥0，則可推斷斷面越限問題不存在、無需啟動校正控制，結束流程;否則，啟動校正控制流程。

（2）若存在ηxlt;0，則可推斷第x個輸電斷面功率越

限，計算該斷面功率越限控制量？駐Px如下：

？駐Px=Px-βx×（1-ηmin）×Px.limit，" （8）

這里，βx為功率越限矯正系數，初始值設為1，在斷面校核過程中根據功率越限來對實際效果量進行控制，通過調整功率越限校正系數達到削弱參與因子獲取過程中產生誤差的目的。

（3）按照公式（9）和公式（10）來篩選斷面校正控制可行的措施，當對應參與因子數值為負數時增加對應措施控制量，否則減少控制量。在此基礎上結合公式（13）的約束條件與對應的直流系統功率？駐P" " （12）

這里，d′為組合內可支援直流系統節點的集合，i1∈d′，c1′和c2′分別為可切除和可轉發電運行的抽蓄機組節點的集合，i2∈c1′，i2∈c2′。

根據所有可中斷的負荷節點斷面安全綜合控制性能指標排序，按照公式（12）計算并按照從大到小的順序分攤可中斷負荷總量？駐P （13）

這里，l′為單獨可切中斷負荷節點的集合，i3∈l′。

（5）計算各控制組合措施代價，即可行措施組合的控制節點單位容量控制代價和相應控制量對應相乘后求和值于組合內控制量總和相除，并按照控制代價從小到大排序繼而形成控制隊列。

（6）在頻率緊急控制最優策略執行基礎上，按步驟

（5）中排序對各措施組合進行斷面功率校核，根據實際控制實效量來對步驟（2）越限校正系數進行調整，并返回步驟（1）來判斷斷面安全。若存在措施組合使所有斷面均滿足ηx≥0，則選取該措施作為校正控制策略方案，結束流程;若控制隊列中所有措施組合均無法實現ηx≥0，則判定為斷面校正失敗，考慮其他控制策略。

3 結束語

本文針對受端電網關鍵斷面越限問題，引入校正控制，基于直流系統緊急功率支援、抽蓄切泵和切負荷等綜合考慮提出一種可以實現頻率穩定和斷面安全約束的協調控制決策方法，有利于實現并保障電網的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]王華偉.火電直流孤島系統頻率控制策略研究[D].北京：華北電力大學，2017.

[2]楊衛東，薛禹勝，荊勇，等.南方電網中直流輸電系統對交流系統的緊急功率支援[J].電力系統自動化，2003，27（17）：68-72.

[3]董希建，羅劍波，李雪明，等.交直流混聯受端電網頻率緊急協調控制技術及應用[J].電力系統保護與控制，2018，46（18）：59-66.

[4]杜斌.異步聯網后云南電網的穩定特性與控制措施[J].南方電網技術，2016，10（7）：13-16.