[发明专利]基于交直流全模型的直流单级闭锁入地电流协调控制方法

说明书

本发明公开了一种基于交直流全模型的直流单级闭锁入地电流协调控制方法，将直流单级闭锁入地电流协调控制建模为非线性规划模型，加入广义安全稳定约束和入地电流约束建立直流电网入地电流快速控制模型，采用不可行内点法对直流电网入地电流快速控制模型进行求解，所得控制策略由自动电压控制、自动直流系统控制和自动发电控制三者相互协调执行，实现入地电流的在线控制。本发明的方法在大规模直流电网直流单极闭锁情况下能够有效控制接地极入地电流的大小，满足直流电网入地电流快速控制的要求。

技术领域

本发明的涉及电力系统运行与调度技术领域，具体而言，涉及一种基于交直流全模型的直流单级闭锁入地电流协调控制方法。

背景技术

2015年，《广东省发展改革委转发国家能源局综合司关于印发牛从直流单极闭锁故障下入地电流对油气管道安全影响的临时处置措施和应急方案的通知》(粤发改能电函[2015]2619号)及相关配套文件的出台，使得高压直流线路入地电流的控制问题成为焦点。目前，我国西气东输和高压直流输电技术都在快速发展，然而高压直流输电线路会对长距离油气管道产生较强的干扰，当高压直流输电线路发生故障或者检修时将暂时采用单极接地运行方式，此时产生的接地极入地电流会对油气管道产生一个干扰电压，形成恒定的直流地电场，导致附近埋地金属管道感应电位过高，造成管道防腐层剥离，腐蚀加剧，对管道上的设施设备造成安全风险，甚至引发油气管道爆炸而威胁人身安全。

根据中石油西气东输公司广东管理处的现场测试结果显示，当接地极入地电流为3200A时，现有管道上的最高干扰电压达304V，阀室和站场处的最大电压达185V，为防止高压直流线路运行过程中入地电流损坏油气管道，保证油气管道以及人身安全，在高压直流线路因为故障或者检修而导致入地极电流超过1200A时，应尽快采取措施使入地极电流降低至1200A以下。因此，发生单级闭锁时必须对剩余极的入地电流进行控制，降低入地电流幅值，保证油气管线的安全运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种基于交直流全模型的直流单级闭锁入地电流协调控制方法，该方法在大规模直流电网直流单极闭锁情况下能够有效控制接地极入地电流的大小，满足直流电网入地电流快速控制的要求。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于交直流全模型的直流单级闭锁入地电流协调控制方法，包括如下步骤：

步骤一：将直流单级闭锁入地电流协调控制建模为非线性规划模型，目标函数定义为最小化入地极电流；等式约束为电力系统的网络和功率平衡约束，数学模型表示为节点功率方程；

步骤二：在步骤一的非线性规划模型中加入广义安全稳定约束和入地电流约束建立直流电网入地电流快速控制模型，包括以下分步骤：a)将支路首末两端的有功功率或无功功率作为决策变量，b)建立支路型潮流方程，c)建立支路功率等式约束，d)将安全稳定约束作为支路首末功率的线性组合、与/或发电厂出力的线性组合、与/或节点电压的线性组合；

步骤三：采用不可行内点法对直流电网入地电流快速控制模型进行求解，所得控制策略由自动电压控制(Automatic Voltage Control，AVC)、自动直流系统控制(Automatic DC Control，ADC)和自动发电控制(Automatic Generation Control，AGC)三者相互协调执行，实现入地电流的在线控制。

所述步骤一的目标函数的表达式为(1)：

min剩余极电流+0.01×(联络线功率偏差平方)

所述目标函数定义为最小化入地极电流。

所述步骤一的等式约束的数字模型包括以下项：

①交流节点的节点功率方程，其表达式为(2)：