CN107104437A - 直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法 - Google Patents

直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，包括，在直流换流站交流电压稳态情况下，调相机的运行点留有足够的动态无功功率储备；为保证调相机动态无功功率储备而需要进行交流滤波器投切的情况下，控制调相机提前动作，控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，以减小投切交流滤波器造成的交流电压波动；在直流换流站交流电压波动的情况下，如果达到调相机运行极限仍不能将交流电压调节到预设值的情况下，通过快速投切交流滤波器保证交流电压的稳定。本发明解决现有技术中调相机与直流换流站中无功补偿设备协调程度不高的技术问题，可加强交直流混联系统稳定性。

Description

直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法
技术领域
本发明涉及一种直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，属于高压直流输电控制领域。
背景技术
我国能源分布及负荷发展极不平衡，水力资源主要集中在西南数省，煤炭资源主要集中在山西、陕西和内蒙西部，风电、太阳能发电也集中在西北部，而负荷主要集中在东部沿海地区，因此远距离大容量输电势在必行。近年来，我国特高压输电技术发展很快，特高压输电距离从几百千米提升到几千千米，单回线路输电容量增加到800万千瓦。同时，我国各大区和独立省网的互联已进入实施阶段，利用直流输电作异步联网在技术上、经济上和安全性等方面的优势已在世界范围内得到证明。我国已成为世界范围内直流输电应用前景最为广阔的国家。随着全球能源互联网建设，特高压直流输电将发挥其骨干作用，实现全球清洁能源的大规模、大范围配置。
常规直流换流站需要消耗大量的无功功率，在额定工况下，通常整流侧换流站所消耗的无功功率约达到直流输送功率的30%～50%，逆变侧换流站需要消耗的无功功率达到输送功率的40%～60%，所需无功补偿数量巨大，其主要靠换流站内无功补偿装置提供。当交流或直流系统发生故障时，会引起交流母线电压的波动，电网局部动态无功补偿能力不足会使电网电压失稳风险大幅增加。调相机的励磁系统能够通过自动调节励磁，改变无功功率的性质和大小，灵活快速地给系统提供暂态无功支撑。同时，与静止无功补偿装置相比，同步调相机无功补偿容量大，且不易受电网电压影响、谐波量较小。在电网电压波动的情况下，随着电网“强直弱交”问题的日渐突出，加快推进大型调相机在特高压直流工程送端和受端电网的部署进程，对改善特高压交直流混联电网的电压稳定和动态无功支撑能力具有重要意义。
具体快速次暂态特性的新一代调相机应用与直流换流站，在国际国内尚属首创。区域电网通过直流输电线路互联形成大规模的交直流互联电力系统后的系统性能发生了本质性的变化，而新一代调相机的加入进一步加重了系统的复杂程度，为充分发挥和提升新一代调相机特高压交直流混联电网的电压稳定和动态无功支撑作用，统筹协调换流站无功补偿设备，改善优化运行点，解决新一代调相机在复杂工况条件下换流站各无功设备间以及二次设备间相互配合的难题，是为特高压交直流混联电网的安全稳定运行提供重要支撑的关键。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，包括，
在直流换流站交流电压稳态情况下，调相机的运行点留有足够的动态无功功率储备；
为保证调相机动态无功功率储备而需要进行交流滤波器投切的情况下，控制调相机提前动作，控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，以减小投切交流滤波器造成的交流电压波动；
在直流换流站交流电压波动的情况下，如果达到调相机运行极限仍不能将交流电压调节到预设值的情况下，通过快速投切交流滤波器保证交流电压的稳定。
在直流换流站交流电压稳态情况下，协调分配调相机无功功率和交流滤波器无功功率，以保持直流换流站母线电压恒定为控制目标，使调相机有足够的动态无功功率储备。
如果调相机在直流输电功率发送端运行，则发出无功功率。
如果调相机在直流输电功率接受端运行，则吸收无功功率。
控制调相机提前动作，控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，具体过程如下，
投入交流滤波器之前，减小调相机的无功功率；切除交流滤波器之前，增加调相机无功功率。
调相机运行极限为调相机暂态无功功率达到N倍额定容量。
本发明所达到的有益效果：本发明提供了一种直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，解决现有技术中调相机与直流换流站中无功补偿设备协调程度不高的技术问题，可加强交直流混联系统稳定性。
附图说明
图1为直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法实例图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，具体包括：
1）在直流换流站交流电压稳态情况下，调相机的运行点留有足够的动态无功功率储备。
在直流换流站交流电压稳态情况下，协调分配调相机无功功率和交流滤波器无功功率，以保持直流换流站母线电压恒定为控制目标，使调相机有足够的动态无功功率储备。如果调相机在直流输电功率发送端运行，则发出无功功率；如果调相机在直流输电功率接受端运行，则吸收无功功率。
2）为保证调相机动态无功功率储备而需要进行交流滤波器投切的情况下，控制调相机提前动作，控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，以减小投切交流滤波器造成的交流电压波动。
控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，具体过程如下：
投入交流滤波器之前，减小调相机的无功功率；投入交流滤波器之后，根据不同的运行点发出/吸收无功功率；切除交流滤波器之前，增加调相机无功功率。
3）在直流换流站交流电压波动的情况下，如果达到调相机运行极限仍不能将交流电压调节到预设值的情况下，通过快速投切交流滤波器保证交流电压的稳定；调相机运行极限为调相机暂态无功功率达到N倍额定容量。
如图1所示，其中QG和QF分别为调相机和交流滤波器的无功功率，假定直流换流站为直流输电功率发送端，调相机在直流输电功率发送端运行，调相机容量300MVA，每组交流滤波器的容量为-220Mvar，交流电压调节预设值为1pu。
则无功协调控制方法具体为：
S1）在直流换流站交流电压稳态情况下，协调分配调相机无功功率QG和交流滤波器无功功率QF，以保持直流换流站母线电压恒定为控制目标，使调相机有足够的动态无功功率储备，调相机的动态无功储备设置为150Mvar，调相机发出无功功率。
S2）为保证调相机动态无功功率储备而需要进行交流滤波器投切的情况下，控制调相机提前动作以减小投切交流滤波器造成的交流电压波动：投入交流滤波器之前，减小调相机220MVar的无功功率；投入交流滤波器之后，调相机发出无功功率；切除交流滤波器之前，增加调相机220MVar无功功率。
S3）在直流换流站交流电压波动的情况下，由调相机最先响应电压变化而进行调节，如果调相机暂态无功功率达到1.5倍额定容量仍不能将交流电压调节到预设值1pu，通过快速投切交流滤波器保证交流电压的稳定，即通过快速投切交流滤波器尽量将交流电压调节至预设值1pu。
上述方法解决现有技术中调相机与直流换流站中无功补偿设备协调程度不高的技术问题，可加强交直流混联系统稳定性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，其特征在于：包括，
在直流换流站交流电压稳态情况下，调相机的运行点留有足够的动态无功功率储备；
为保证调相机动态无功功率储备而需要进行交流滤波器投切的情况下，控制调相机提前动作，控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，以减小投切交流滤波器造成的交流电压波动；
在直流换流站交流电压波动的情况下，如果达到调相机运行极限仍不能将交流电压调节到预设值的情况下，通过快速投切交流滤波器保证交流电压的稳定。
2.根据权利要求1所述的直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，其特征在于：在直流换流站交流电压稳态情况下，协调分配调相机无功功率和交流滤波器无功功率，以保持直流换流站母线电压恒定为控制目标，使调相机有足够的动态无功功率储备。
3.根据权利要求1所述的直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，其特征在于：如果调相机在直流输电功率发送端运行，则发出无功功率。
4.根据权利要求1所述的直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，其特征在于：如果调相机在直流输电功率接受端运行，则吸收无功功率。
5.根据权利要求1所述的直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，其特征在于：控制调相机提前动作，控制其无功功率增减方向与投切交流滤波器所造成的无功功率变化方向相反，具体过程如下，
投入交流滤波器之前，减小调相机的无功功率；切除交流滤波器之前，增加调相机无功功率。
6.根据权利要求1所述的直流换流站交流滤波器与调相机的无功协调控制方法，其特征在于：调相机运行极限为调相机暂态无功功率达到N倍额定容量。
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