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3.2 区域级与元件级之间的协调控制
3.2.1 基于直流SSDC的SSO控制
图4 基于直流SSDC的SSO控制示意图
Fig. 4 The scheme of SSO control based on HVDC SSDC
在火电机组就近通过直流送出,且与送端交流电网联系较弱时,可能出现SSO(次同步振荡)现象,可以通过采用直流SSDC(附加次同步阻尼控制)的附加控制功能实现SSO的阻尼控制。该案例在如图4所示的控制系统框图设计中,体现了上述原则(2)~(4),将换流站交流母线电压作为协调(约束)变量引入,从中提取次同步信号分量,在直流自身主控制功能的基础上,通过SSDC附加控制功能,可实现SSO的抑制[18]。
3.2.2 AVC与SVC、CSR协调控制
随着电力电子技术的发展,在电网中出现了一系列动态无功补偿装置,如SVC(静止无功补偿器)、STATCOM (静止无功发生器)、CSR(可控高抗)等。这些设备一般都具有独立的系统控制功能,能够根据接入点的电压或无功进行自主就地控制,输出动态无功。而随着电网全局自动电压控制系统(AVC)的发展,AVC与这些无功补偿设备之间的协调问题就越来越突出了。关于AVC与动态无功补偿设备之间的协调控制目前有两种思路,一种是将这些已有动态无功补偿设备的控制功能退化,使其成为简单的执行单元,由AVC统一发出无功指令,动态无功补偿设备只是根据指令执行,这种思路实际上是统一控制;另一种思路是保留已有动态无功补偿设备的就地控制功能,而将控制目标与响应范围与AVC相协调,比如SVC或CSR一般都具有一个设定的电压控制范围,即控制目标的上下限(当系统电压低于下限时则发出容性无功,当系统电压高于上限时则发出感性无功,直至系统电压进入控制目标的上下限之间,此时动态无功补偿设备停止动作)。
该案例中,根据上文提出的协调控制原则(1)~(5),笔者更倾向于后一种协调控制思路,即将SVC或CSR的带状电压控制范围的上下限定值作为与AVC的协调(约束)变量引入,该电压控制范围的上下限定值可由AVC根据系统全局情况在线设定和调整,而动态无功补偿设备的具体动作行为则由其根据自身的控制功能完成。在该思路设计中,上层AVC为下层的设备控制提供优化后的控制目标和边界范围,下层设备在合理的边界范围内进行独立控制,同时作为上层AVC的后备,各司其职,彼此协同,从而实现真正意义上的协调控制。
4 现代电网安全稳定智能协调控制系统总体框架
根据原则和应用案例,可提出现代电网智能协调控制系统框架如图5所示。
图5 现代电网智能协调控制系统框架示意图
Fig. 5 The scheme of framework of smart coordinated control system in hybrid AC-DC power system
现代电网智能协调控制系统框架具有如下宏观演进特征:从“功能达标”控制模式向“主动趋优”控制模式转变,从孤立控制模式向协调控制模式转变,从孤岛信息支撑向广域信息共享转变,从单纯物理系统向物理信息系统转变。
在多层级、分散—集中型的现代电网智能协调控制系统框架中,各层级控制系统的功能定位如下所述:
(1) 全系统级智能协调控制主要实现全系统的协调控制功能,包括区域间解列,跨区域的交直流协调控制,区域间联络线潮流控制,跨区域AGC等。
(2)区域级控制主要实现区域电网层面的控制功能,包括区域电网安全稳定控制、区域电网AVC、区域电网AGC等。
(3) 设备(元件)级控制主要实现设备(元件)自身的控制功能。
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