提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法

1.本发明涉及特高压直流外送系统送端频率稳定性领域，特别涉及一种提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，以保证送端电网的频率稳定。


背景技术：

2.新能源大规模开发利用是未来的发展趋势。基于电网换相型换流器的高压直流输电技术(line commutated converter-high voltage direct current，lcc-hvdc)具有损耗低、造价低、可靠性高等特点，可大幅提高电网远距离、大容量输电能力，是大型新能源基地联网外送的有效手段。送端系统新能源高占比、交直流混联电网的格局日益凸显，由此带来的惯量水平降低、频率调节能力下降等问题受到了广泛关注，如何提升特高压直流系统送端电网的频率稳定性是亟待解决的关键问题。送端系统内可利用的调频资源主要包括同步机组、新能源以及特高压直流系统，其中，新能源主动支撑系统频率是当前的研究热点，包括惯量支撑、一次调频及二次调频等控制策略，但由于风电和光伏等新能源具有间歇性、不确定性和随机性等特点，使其参与系统频率调节通常需要留有一定备用容量或配备储能，调频能力受运行工况影响较大，且存在调节成本高、协调复杂等问题。特高压直流系统具有可控性强、响应速度快以及控制自由度高等优势，使其主动参与送端系统频率调节可有效提升新能源的消纳能力，在保证新能源最大出力的同时维持送端系统频率稳定。当前有关频率稳定性问题的研究主要是针对同步机调频容量充足情况下，特高压直流系统仅提供惯量支撑，而对于惯量水平低及调频能力差的大规模新能源外送系统而言，有必要进一步挖掘特高压直流系统的调控潜力，设计其与同步机共同支撑系统频率的多时间尺度协调控制策略具有重要意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，解决了现有控制策略的参与导致同步机调频能力发挥不充分的问题。本发明综合考虑特高压直流系统与传统同步电源的频率响应特性，提升系统频率稳定性的同时实现调频资源的合理利用，以保证送端电网的频率稳定性。
4.本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
5.提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，首先，结合送端系统最大调频备用容量和扰动后的不平衡功率，分析了不同场景下的系统调频需求，提出了特高压直流系统的多时间尺度调频控制策略，使其同时具备惯量支撑与一次调频的能力；其次，结合同步机一次调频最大备用容量，设计了特高压直流系统调频控制策略的死区值，实现了不同场景下特高压直流系统惯量支撑与一次调频作用的自适应切换，在保证送端交流系统频率稳定的同时实现同步机调频能力的充分利用；最后，分析了不同场景下频率支撑协调控制策略的动态响应特性，进一步凸显了其相比于现有控制策略的优越性。以送端系统同步机最大调频备用容量和受扰后的不平衡功率划分工况，分析其频率支撑需求；此外，综合
考虑同步机与特高压直流的响应速度及支撑能力差异，设计了特高压直流系统多时间尺度调频控制策略，使其同时具备惯量支撑与一次调频的能力；通过控制参数的设计使特高压直流系统在面向不同频率支撑需求时能够呈现不同的频率响应特性，在实现调频资源充分利用的同时维持送端系统频率稳定；包括以下步骤：
6.步骤(1)频率支撑需求分析；
7.步骤(2)特高压直流系统多时间尺度调频控制策略设计，
8.步骤(3)关键参数设计，结合同步机一次调频最大备用容量，设计特高压直流系统调频控制策略的死区值，实现不同场景下特高压直流系统惯量支撑与一次调频作用的自适应切换，在保证送端交流系统频率稳定的同时实现同步机调频能力的充分利用。
9.步骤(1)所述的频率支撑需求分析是：
10.若功率扰动后，送端交流系统不平衡功率满足式(1)的约束，即同步机的备用容量可完全消纳不平衡功率，此时送端系统的频率调节任务可仅由同步机承担；
11.δp
unb
≤δp
max
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
12.式中，p
max
是同步机一次调频最大备用容量，p
unb
是交流系统的不平衡功率；
13.若功率扰动后，送端交流系统不平衡功率不满足式(1)的约束，即送端交流系统的同步机一次调频无法完全调节不平衡功率，此时送端系统的频率调节任务由同步机和直流共同承担。
14.步骤(2)所述的特高压直流系统多时间尺度调频控制策略设计是：将频率变化率和频率偏差引入直流有功控制环节中，并设计限幅及死区环节，令其在功率扰动后可快速主动支撑系统频率，同时具备惯量支撑与一次调频作用自适应切换的能力；特高压直流输电系统的多时间尺度调频控制策略包括控制环节1和控制环节2两个部分，其中，控制环节1设有死区值fh，因新能源高占比的送端系统惯量水平低，控制环节2不设死区，以下所述频率协调控制策略死区即为控制环节1的死区；多时间尺度调频控制策略原理表达式如下所示；
[0015][0016]
式中，f是交流系统频率，f
ref
是频率参考值，δf为频率偏差；k
p
是比例增益，ki是积分增益，kd为微分调节系数，xi是直流系统状态量，为防止积分项过大导致直流功率过度调节，同时兼顾调节过程平滑与功率恢复速度，将其下限值和上限值分别设置为0和x
imax
；δpi和δp
max
分别为频率偏差超出死区值后控制环节1引起的直流功率变化量及其上限值，δp0是控制环节2引起的直流功率变化量，p
ld
是直流系统输出功率，p
ref
为功率参考值。
[0017]
步骤(3)所述的参数设计是：扰动初期，同步机的转动惯量自然响应不平衡功率；当同步机转速超过调速器死区后，其通过改变原动机的进汽或进水阀门位置，调节原动机输出的机械功率，进而改善机械功率与电磁功率的不平衡状态；一次调频在原动机调速系统作用下自动完成，一次调频响应的不平衡功率一般限幅在额定负荷的6％以内；其调节原理如下式所示：
[0018]
δpg＝kg·
δf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0019]
式中，kg为一次调频的调节系数，δpg为一次调频所调节的不平衡功率；
[0020]
综合同步机和特高压直流的调频优势，以同步机一次调频的最大备用容量来确定特高压直流系统多时间尺度调频控制策略的死区值，如式(4)所示，实现在充分发挥同步机调节能力的同时降低送端扰动对受端系统的影响，即在同步机组达到调频能力上限后，再利用特高压直流来消纳送端系统的不平衡功率；
[0021]
δf0＝δp
max
·bp (4)
[0022]
式中，b
p
为一次调频的调差系数，δp
max
为送端一次调频最大备用容量，δf0为调频最大备用容量所对应的频率偏差，即为本文的死区值fh；
[0023]
死区值fh决定了频率协同控制过程中特高压直流系统承担的不平衡功率及频率动态响应过程。
[0024]
本发明的有益效果在于：针对特高压直流系统送端电网新能源高占比带来的频率稳定问题，遵循“送端扰动尽量不影响受端系统”的原则，提出一种特高压直流与同步机协同的多时间尺度调频控制策略，在实现调频资源充分利用的同时维持送端系统频率稳定。
附图说明
[0025]
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0026]
图1为本发明的特高压直流输电系统结构图；
[0027]
图2为本发明的送端换流站的多时间尺度调频控制策略。
具体实施方式
[0028]
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0029]
参见图1及图2所示，本发明的提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，首先，以送端系统同步机最大调频备用容量和受扰后的不平衡功率划分工况，分析其频率支撑需求。其次，综合考虑同步机与特高压直流的响应速度及支撑能力差异，设计了特高压直流系统多时间尺度调频控制策略，使其同时具备惯量支撑与一次调频的能力。通过控制参数的合理设计使特高压直流系统在面向不同频率支撑需求时能够呈现不同的频率响应特性，在实现调频资源充分利用的同时维持送端系统频率稳定。结合同步机一次调频最大备用容量，设计了特高压直流系统调频控制策略的死区值，实现了不同场景下特高压直流系统惯量支撑与一次调频作用的自适应切换，在保证送端交流系统频率稳定的同时实现同步机调频能力的充分利用。在些基础上，分析不同场景下频率支撑协调控制策略的动态响应特性，进一步凸显了其相比于现有控制策略的优越性。
[0030]
1.特高压直流输电系统结构及其频率支撑需求分析
[0031]
(1)特高压直流输电系统结构
[0032]
特高压直流输电系统结构如图1所示，其中lcc1表示连接含光伏阵列、风电场、同步机组送端系统的整流站，bus1为整流侧交流系统母线，r
d1
为直流线路电阻；lcc2表示连接受端交流电网的逆变站，bus2为逆变侧交流系统母线；整流站采用定直流电流控制，由于整流站仅有一个控制维度，因此逆变站采用定直流电压控制，维持系统的直流电压稳定，以保证系统功率平衡。
[0033]
(2)频率支撑需求分析
[0034]
大规模新能源基地经特高压直流外送系统，其送端惯量水平低，调频资源不足，导致交流系统调频能力差。此外，不同程度扰动所产生的不平衡功率不同，故可根据送端交流系统的一次调频最大备用容量和不平衡功率将其频率支撑需求划分为以下两种情景：
[0035]
情景一：若功率扰动后，送端交流系统不平衡功率满足式(1)的约束，即同步机的备用容量可完全消纳不平衡功率，此时送端系统的频率调节任务可仅由同步机承担。但由于同步机一次调频响应速度较慢，在扰动初期，低惯量送端系统的频率变化率过大，可能会导致新能源保护动作，进而引发新能源大规模脱网，威胁系统的安全稳定运行。因此，有必要进一步挖掘特高压直流系统的惯量支撑潜力，充分利用其快速响应特性，在扰动初期主动参与系统频率变化率抑制，为同步机一次调频作用提供响应时间。此情景下，频率达到稳态时的不平衡功率完全由同步机承担，特高压直流系统仅呈现惯量支撑作用。
[0036]
δp
unb
≤δp
max (1)
[0037]
式中，p
max
是同步机一次调频最大备用容量，p
unb
是交流系统的不平衡功率。
[0038]
情景二：若功率扰动后，送端交流系统不平衡功率不满足式(1)的约束，即送端交流系统的同步机一次调频无法完全调节不平衡功率，此时送端系统的频率调节任务由同步机和直流共同承担。由于特高压直流系统参与一次调频时会改变其稳态传输功率，将送端电网功率扰动影响传递至受端电网，因此，需发挥同步机的最大调频能力，利用特高压直流系统承担剩余不平衡功率，在维持新能源消纳能力的同时降低其对受端电网的影响。此情景下，频率达到稳态时的不平衡功率由同步机和直流共同承担，特高压直流系统在此过程中呈现惯量支撑与一次调频的作用。
[0039]
2.特高压直流系统送端频率主动支撑协调控制策略
[0040]
针对送端交流系统两种情景下的频率支撑需求，亟需结合特高压直流系统调节速度快、同步机调频能力强的优势，设计两者协同的多时间尺度调频控制策略，在实现调频资源优化利用的同时降低功率扰动影响范围，进而提高大规模新能源经特高压直流外送系统的频率稳定性。
[0041]
(1)特高压直流系统多时间尺度调频控制策略
[0042]
为使特高压直流系统在两种情景下可呈现不同的频率支撑作用，结合其响应速度快、调控能力强的特点，提出了特高压直流系统多时间尺度调频控制策略，通过将频率变化率和频率偏差引入直流有功控制环节中，并设计相关限幅及死区环节，令其在功率扰动后可快速主动支撑系统频率，同时具备惯量支撑与一次调频作用自适应切换的能力。
[0043]
特高压直流输电系统送端换流站的多时间尺度调频控制策略如图2所示，ud为送端换流站直流出口电压，i
dc1
为直流电流实际值，i
dc1_ref
为直流电流参考值，i
ld
是特高压直流系统多时间尺度调频控制输出的直流电流，三者偏差量通过pi控制器得到触发角。特高压直流输电系统的多时间尺度调频控制策略主要包括控制环节1和控制环节2两个部分。其
中，控制环节1设有死区值fh，因新能源高占比的送端系统惯量水平低，控制环节2不设死区，下文所述频率协调控制策略死区即为控制环节1的死区。多时间尺度调频控制策略原理表达式如下所示。
[0044][0045]
式中，f是交流系统频率，f
ref
是频率参考值，δf为频率偏差；k
p
是比例增益，ki是积分增益，kd为微分调节系数，xi是直流系统状态量，为防止积分项过大导致直流功率过度调节，同时兼顾调节过程平滑与功率恢复速度，将其下限值和上限值分别设置为0和x
imax
；δpi和δp
max
分别为频率偏差超出死区值后控制环节1引起的直流功率变化量及其上限值，δp0是控制环节2引起的直流功率变化量，p
ld
是直流系统输出功率，p
ref
为功率参考值。
[0046]
以送端系统受扰后频率上升为例描述其具体工作原理。该工况下，限幅环节可使直流系统状态量x2和δp2值始终为零。在功率扰动后，控制环节2会使特高压直流系统快速增发有功功率以阻碍频率上升态势，待超出死区后，控制环节1也开始参与调节不平衡功率，进而达到抑制频率上升率和幅值的效果。当频率降回至死区后，特高压直流调节量逐渐减小，直至调节量全部释放后，退出运行。由此可见，死区值为控制环节1的关键参数，同时也是实现同步机和特高压直流系统协调配合的关键。
[0047]
(2)关键参数设计
[0048]
扰动初期，同步机的转动惯量自然响应不平衡功率；当同步机转速超过调速器死区后，其通过改变原动机的进汽(或进水)阀门位置，调节原动机输出的机械功率，进而改善机械功率与电磁功率的不平衡状态。一次调频在原动机调速系统作用下自动完成，一次调频响应的不平衡功率一般限幅在额定负荷的6％以内。其调节原理如下式所示：
[0049]
δpg＝kg·
δf
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0050]
式中，kg为一次调频的调节系数，δpg为一次调频所调节的不平衡功率。
[0051]
同步机调速器调节速度较慢，大功率扰动下可能会导致频率长时间越限的情况，而特高压直流系统具备功率快速可控的特点，因此，可综合同步机和特高压直流的调频优势，以同步机一次调频的最大备用容量来确定特高压直流系统多时间尺度调频控制策略的死区值，如式(4)所示，实现在充分发挥同步机调节能力的同时降低送端扰动对受端系统的影响，即在同步机组达到调频能力上限后，再利用特高压直流来消纳送端系统的不平衡功率。
[0052]
δf0＝δp
max
·bp (4)
[0053]
式中，b
p
为一次调频的调差系数，δp
max
为送端一次调频最大备用容量，δf0为调频最大备用容量所对应的频率偏差，即为本文的死区值fh。
[0054]
综合上述分析可知，死区值fh决定了频率协同控制过程中特高压直流系统承担的不平衡功率及频率动态响应过程。以情景二工况为例，此时系统不平衡功率由同步机与特高压直流共同承担，若fh《f0，在特高压直流系统控制环节1作用下，系统频率将维持在fh，此时同步机一次调频能力未得到充分利用，特高压直流相比于fh＝f0时承担了更多的不平衡
功率，即传输至受端系统的不平衡功率变大，影响较大。
[0055]
3.频率主动支撑协调控制策略的动态响应特性分析
[0056]
本部分介绍了同步机和特高压直流系统多时间尺度协调的频率动态响应过程，同时也进一步阐明了该频率协调控制策略的调频优势，以下分别针对两种情景进行特定分析。
[0057]
(1)协调控制策略在情景一下的频率动态响应
[0058]
同步机与特高压直流系统的协调配合原理如下式所示。
[0059][0060]
式中，h为惯性时间常数，δp
ld
是特高压直流系统多时间尺度调频控制策略输出的调节量。由于大规模新能源基地经特高压直流外送系统的本地负荷相对较少，负荷的调节功率相比于同步机和直流来说小很多，为简化分析死区值设计以及后续分析简便，在此忽略了负荷所调节的不平衡功率。
[0061]
综合考虑扰动后的频率动态过程及协调调频控制策略的调节特性，针对频率上升的工况进行分析，系统频率动态响应过程可分为以下2个阶段。
[0062]
第1阶段：功率扰动到频率达到最高点。功率扰动后，频率迅速攀升且扰动瞬间频率变化率最大，在控制环节2的作用下，特高压直流系统会在扰动初期提供大量的功率支撑，此时的输出功率如式(6)所示；当频率达到一次调频死区之后，一次调频开始动作，同步机减小出力；待频率超过控制环节1死区值后，在控制环节1的作用下，特高压直流系统进一步调节其输出功率，如式(7)所示，直至频率达到最大值。
[0063][0064][0065]
式中，p
ld
′
是仅在控制环节2作用下的直流系统输出的调节量。p
ld
″
是在控制环节1和控制环节2共同作用下直流系统输出的调节量。
[0066]
第2阶段：频率偏差下降至控制环节1死区值fh范围内的频率振荡恢复阶段。频率达到最大值后，由于频率在控制环节1死区之外，在特高压直流系统多时间尺度调频控制策略的作用下直流调节量继续增加，同步机持续参与系统不平衡功率调节，频率开始下降。待频率降至死区后，直流调节量持续下降，可能导致频率再次上升超过死区。后续的动态过程循环上述流程，待频率在一次调频的作用下不再超过死区值后，控制环节1退出运行，并主动退出控制环节2，此时特高压直流输出功率调节量变为0，恢复原运行状态，直至系统频率达到新的稳定。
[0067]
在此过程中，当频率变化率为正时，控制环节2提供正的有功增量。
[0068][0069]
当频率变化率为负时，控制环节2提供负的有功增量。
[0070][0071]
频率达到最高点后，频率变化率变为负值，控制环节2提供负的有功增量，减缓特高压直流传输功率的上升速度，同时也避免其长时间过载，损坏开关器件。
[0072]
由此可见，在整个频率扰动过程中，特高压直流系统和同步机组在时序上的协调配合，有效结合了两者的调控优势，在缓解传统直流调节压力的同时实现了频率的快速主动支撑，特高压直流输电系统在此过程中仅呈现惯量支撑作用。
[0073]
(2)协调控制策略在情景二下的频率动态响应
[0074]
针对情景二两者的协调配合原理仍如式(5)所示，具体频率动态响应过程及其优势如下：
[0075]
第1阶段：功率扰动到频率达到最高点。该阶段的频率调节过程与情景一第1阶段相同，在此不再赘述。
[0076]
第2阶段：频率偏差下降至死区值fh。该阶段的频率下降过程与情景一第2阶段类似，其区别在于同步机一次调频备用容量无法完全消纳送端系统不平衡频率，当其达到上限值后，同步机维持最大调频能力运行，在控制环节1的作用下，特高压直流系统主动消纳送端系统剩余不平衡功率，使系统频率偏差最终稳定在其死区值fh。因此，在大功率扰动下，系统不平衡功率由同步机和特高压直流系统共同承担，后者始终参与系统频率调节，呈现惯量支撑和一次调频作用。
[0077]
综合上述分析可知，特高压直流系统多时间尺度调频控制策略可在不同功率扰动下呈现不同的频率支撑作用，在提高送端系统频率稳定性的同时降低扰动影响范围，实现调频资源的优化利用。
[0078]
以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，其特征在于：以送端系统同步机最大调频备用容量和受扰后的不平衡功率划分工况，分析其频率支撑需求；此外，综合考虑同步机与特高压直流的响应速度及支撑能力差异，设计了特高压直流系统多时间尺度调频控制策略，使其同时具备惯量支撑与一次调频的能力；通过控制参数的设计使特高压直流系统在面向不同频率支撑需求时能够呈现不同的频率响应特性，在实现调频资源充分利用的同时维持送端系统频率稳定；包括以下步骤：步骤(1)频率支撑需求分析；步骤(2)特高压直流系统多时间尺度调频控制策略设计，步骤(3)关键参数设计，结合同步机一次调频最大备用容量，设计特高压直流系统调频控制策略的死区值，实现不同场景下特高压直流系统惯量支撑与一次调频作用的自适应切换，在保证送端交流系统频率稳定的同时实现同步机调频能力的充分利用。2.根据权利要求1所述的提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，其特征在于：步骤(1)所述的频率支撑需求分析是：若功率扰动后，送端交流系统不平衡功率满足式(1)的约束，即同步机的备用容量可完全消纳不平衡功率，此时送端系统的频率调节任务可仅由同步机承担；δp
unb
≤δp
max (1)式中，p
max
是同步机一次调频最大备用容量，p
unb
是交流系统的不平衡功率；若功率扰动后，送端交流系统不平衡功率不满足式(1)的约束，即送端交流系统的同步机一次调频无法完全调节不平衡功率，此时送端系统的频率调节任务由同步机和直流共同承担。3.根据权利要求1所述的提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，其特征在于：步骤(2)所述的特高压直流系统多时间尺度调频控制策略设计是：将频率变化率和频率偏差引入直流有功控制环节中，并设计限幅及死区环节，令其在功率扰动后可快速主动支撑系统频率，同时具备惯量支撑与一次调频作用自适应切换的能力；特高压直流输电系统的多时间尺度调频控制策略包括控制环节1和控制环节2两个部分，其中，控制环节1设有死区值f
h
，因新能源高占比的送端系统惯量水平低，控制环节2不设死区，以下所述频率协调控制策略死区即为控制环节1的死区；多时间尺度调频控制策略原理表达式如下所示；式中，f是交流系统频率，f
ref
是频率参考值，δf为频率偏差；k
p
是比例增益，k
i
是积分增益，k
d
为微分调节系数，x
i
是直流系统状态量，为防止积分项过大导致直流功率过度调节，同时兼顾调节过程平滑与功率恢复速度，将其下限值和上限值分别设置为0和x
imax
；δp
i
和δp
max
分别为频率偏差超出死区值后控制环节1引起的直流功率变化量及其上限值，δp0是控制环节2引起的直流功率变化量，p
ld
是直流系统输出功率，p
ref
为功率参考值。4.根据权利要求1所述的提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，其特征在于：步骤(3)所述的参数设计是：扰动初期，同步机的转动惯量自然响应不平衡功率；当
同步机转速超过调速器死区后，其通过改变原动机的进汽或进水阀门位置，调节原动机输出的机械功率，进而改善机械功率与电磁功率的不平衡状态；一次调频在原动机调速系统作用下自动完成，一次调频响应的不平衡功率一般限幅在额定负荷的6％以内；其调节原理如下式所示：δp
g
＝k
g
·
δf (3)式中，k
g
为一次调频的调节系数，δp
g
为一次调频所调节的不平衡功率；综合同步机和特高压直流的调频优势，以同步机一次调频的最大备用容量来确定特高压直流系统多时间尺度调频控制策略的死区值，如式(4)所示，实现在充分发挥同步机调节能力的同时降低送端扰动对受端系统的影响，即在同步机组达到调频能力上限后，再利用特高压直流来消纳送端系统的不平衡功率；δf0＝δp
max
·
b
p (4)式中，b
p
为一次调频的调差系数，δp
max
为送端一次调频最大备用容量，δf0为调频最大备用容量所对应的频率偏差，即为本文的死区值f
h
；死区值f
h
决定了频率协同控制过程中特高压直流系统承担的不平衡功率及频率动态响应过程。

技术总结
本发明涉及一种提升特高压直流系统送端频率稳定性的协调控制方法，属于特高压直流外送系统送端频率稳定性领域。首先，结合送端系统最大调频备用容量和扰动后的不平衡功率，分析了不同场景下的系统调频需求，提出了特高压直流系统的多时间尺度调频控制策略，使其同时具备惯量支撑与一次调频的能力；其次，结合同步机一次调频最大备用容量，设计了特高压直流系统调频控制策略的死区值，实现了不同场景下特高压直流系统惯量支撑与一次调频作用的自适应切换，在保证送端交流系统频率稳定的同时实现同步机调频能力的充分利用；最后，分析了不同场景下频率支撑协调控制策略的动态响应特性，进一步凸显了其相比于现有控制策略的优越性。越性。越性。


技术研发人员：迟程缤 朱琳 刘杉 范征 刘琪 李凡 辛业春 江守其 张光南 李国庆
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：2023.05.24
技术公布日：2023/8/23