CN107681680A - 一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法 - Google Patents

一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，包括：获取交流滤波器组投入信号或切除信号；根据投入信号或切除信号生成对应的无功预调节指令，其中，无功预调节指令包含预调节无功输出量；获取稳态无功指令，根据稳态无功指令和无功预调节指令得到无功补偿指令，其中，稳态无功指令包含稳态无功输出量，无功补偿指令包含无功补偿输出量，无功补偿输出量为稳态无功输出量与预调节无功输出量之和；无功补偿装置根据无功补偿指令，输出相应无功补偿功率到交流系统。本申请通过在交流滤波器组执行投入或切除动作之前，对输出无功进行预调节，有效降低交流滤波器投入或切除所造成的交流电压波动，有利于电力系统的安全稳定运行。

Description

一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法
技术领域
本申请涉及直流输电领域，尤其涉及一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法。
背景技术
直流输电是一种远距离大功率输电方式，进行直流输电，在送端需要将交流系统的交流电经换流站转换为直流电，而在受端同样需要将直流电经换流站转换为交流电，以供给用电负荷。换流站包括的主要设备有：换流阀、换流变压器、交流滤波器组及交流无功补偿装置等，其中，交流滤波器组用于为换流阀提供无功功率和滤除换流阀产生的特征谐波。
当交流滤波器组投入到交流系统或从交流系统中切除，由于交流滤波器组的容量较大，交流滤波器组投切导致的无功增加或减少，将会使交流系统的稳态电压产生较大波动。现有技术中，可以通过减小交流滤波器组中每个交流滤波器的容量来降低交流滤波器组投切所造成的交流电压波动，但这种方法势必会增加交流滤波器的数量，导致相应的滤波器控制保护装置增加，交流滤波器组占地面积增加。
也有技术通过无功补偿装置，在交流滤波器组投切时，对交流系统进行无功补偿，但是由于控制交流滤波器组投切的断路器存在选相合闸延时，造成无功补偿装置难以在交流滤波器组投切时刻及时进行补偿，因此该方案对降低交流电压波动的效果不理想。
发明内容
本申请提供了一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，以解决在交流滤波器组投切投切时交流电压波动过大的问题。
本申请提供了一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，该方法包括：
获取交流滤波器组投入信号或切除信号；
根据所述交流滤波器组投入信号或切除信号生成对应的无功预调节指令，其中，所述无功预调节指令包含预调节无功输出量；
获取稳态无功指令，根据所述稳态无功指令和所述无功预调节指令得到无功补偿指令，其中，所述稳态无功指令包含稳态无功输出量，所述无功补偿指令包含无功补偿输出量，所述无功补偿输出量为所述稳态无功输出量与所述预调节无功输出量之和；
根据所述无功补偿指令对交流系统进行无功补偿。
优选地，所述无功预调节指令包含所述预调节无功输出量的第一调节时间，所述第一调节时间的长度为200-500ms。
优选地，所述方法还包括：在所述第一调节时间的结束时刻，输出无功补偿恢复量到交流系统，所述无功补偿恢复量输出的起始值为所述瞬时无功输出量、结束值为所述稳态无功输出量。
优选地，输出所述动态恢复无功功率的第二调节时间长度为500-1000ms。
优选地，所述动态恢复无功补偿信号的无功输出量按照预设速率变化。
优选地，所述获取交流滤波器组的投入信号或切除信号，包括：无功补偿装置通过换流站和交流系统之间的通讯局域网，接收直流站控制系统发送的交流滤波器组投入信号或切除信号。
优选地，根据所述投入信号或切除信号生成无功预调节指令，包括：
获取电网母线在交流滤波器组投切瞬间的电压波动范围；
根据所述电网母线的电压波动预设阈值和交流系统电压-无功特性，计算预调节无功输出量。
本申请提供的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法的有益效果包括：
本申请提供的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，利用交流滤波器组投入信号或切除信号产生到交流滤波器组执行投入信号或切除动作的延时，使无功补偿装置在交流滤波器组执行投入或切除动作之前，检测投入信号或切除信号，根据检测到了投入信号或切除信号进行无功功率预调节，预调节包括控制无功补偿装置的无功功率输出，进行无功补偿，从而抑制交流滤波器组投入或切除动作产生的交流电压波动的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的无功补偿系统图；
图2为本申请实施例提供的一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法流程示意图；
图3A为交流滤波器组投入时，无功预调节指令中无功输出的一个实施例波形示意图；
图3B为交流滤波器组切除时，无功预调节指令中无功输出的一个实施例波形示意图；
图3C为交流滤波器组投入时，无功补偿指令中无功输出的一个实施例波形示意图；
图3D为交流滤波器组切除时，无功补偿指令中无功输出的一个实施例波形示意图；
图4为本申请实施例提供的一种降低500kV母线电压波动的波形示意图。
具体实施方式
参见图1，为本申请实施例提供的一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的无功补偿系统图。如图1所示，交流系统2与500kV母线13连接，交流滤波器组4连接在500kV母线13上，500kV母线13分别与换流变压器1和换流器2连接，换流器2、平波电抗器3、直流输电线路12依次连接，换流器9中性点连接有接地极6，直流滤波器5并联接于直流输电线路12。无功补偿装置STATCOM(Static Synchronous Compensator，静止同步补偿器)8连接在35kV母线14上，35kV母线14经降压变压器7与500kV母线13连接。当交流滤波器组投入到交流系统2或从交流系统2中切除的瞬间，将使500kV母线13产生较大电压波动，交流滤波器组投切(投入或切除)一段时间后，电压波动衰减。通常情况下，STATCOM8可在定电圧或定无功控制方式下向电网母线500kV母线13输出无功，将稳态电压控制在合理范围内。
本实施例中，利用STATCOM8接入直流站控制系统10所在的LAN网(局域网)，获取直流站控制系统10发出的交流滤波器组投切信号，在交流滤波器组执行投切动作之前，通过STATCOM控制器11对STATCOM8的无功输出进行预调节，即反向调整500kV母线13电压，其中，反向为与瞬时电压波动方向相反的方向，从而降低了交流滤波器组投切瞬间产生的电压波动具体补偿方法参见图2，为本申请实施例提供的一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动方法的流程示意图。如图2所示，本申请实施例提供的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，具体包括如下步骤：
步骤S110：获取交流滤波器组投入信号或切除信号。
具体的，交流滤波器组的投入信号或切除信号可由直流站控制系统根据无功功率或交流母线电压及滤波的需求自动产生，也可由运行人员手动操作产生。STATCOM的控制器通过接入直流站控制系统所在的LAN网，获取上述滤波器组的投入信号或切除信号。
步骤S120：根据投入信号或切除信号生成对应的无功预调节指令，其中，无功预调节指令包含预调节无功输出量。
具体的，STATCOM控制器检测到交流滤波器组投入或切除的信号，就进入配合交流滤波器组投切的控制程序，开始对STATCOM无功输出指令进行预调节。配合交流滤波器组投切的控制程序内容包括生成无功预调节指令。
无功预调节指令是用于调整STATCOM控制器无功输出的控制指令。其中，根据步骤S110中获取的为交流滤波器组投入信号，预调节无功输出量为负值；根据步骤S110中获取的为交流滤波器组切除信号，预调节无功输出量为正值。参见图3A，为交流滤波器组投入时，无功预调节指令中无功输出的一个实施例结构示意图。由图3A所示，当步骤S110中获取的为交流滤波器组投入信号时，预调节无功输出量ΔQ为负值。参见图3B，为交流滤波器组切除时，无功预调节指令中无功输出的一个实施例结构示意图。由图3B所示，当步骤S110中获取的为交流滤波器组切除信号时，预调节无功输出量ΔQ为正值。
进一步的，预调节无功输出量的幅值计算过程为：获取电网母线在交流滤波器组投切瞬间的电压波动大小；根据电网母线的电压波动预设阈值和电压-无功特性，计算预调节无功输出量。
设置预调节无功输出量的输出时间为第一调节时间，第一调节时间的长度为200-500ms。
步骤S130：获取稳态无功指令，根据稳态无功指令和无功预调节指令得到无功补偿指令，其中，稳态无功指令包含稳态无功输出量，无功补偿指令包含无功补偿输出量，无功补偿输出量为稳态无功输出量与预调节无功输出量之和。
具体的，获取STATCOM控制器输出的稳态无功指令，根据稳态无功指令得到STATCOM输出的稳态无功输出量。将稳态无功指令和无功预调节指令进行叠加，得到无功补偿指令。即将稳态无功指令内包含的稳态无功输出量和无功预调节指令内包含的预调节无功输出量进行叠加，得到无功补偿输出量。
参见图3C，为交流滤波器组投入时，无功补偿指令中无功补偿输出量的一个实施例波形示意图。如图3C所示，预调节使得STATCOM的无功输出降低。参见图3D，为交流滤波器组切除时，无功补偿指令中无功补偿输出量的一个实施例波形示意图。如图3D所示，预调节使得STATCOM的无功输出升高。
步骤S140：根据无功补偿指令进行无功补偿。
具体的，根据步骤S130，从无功补偿指令中得到无功补偿输出量，利用STATCOM向交流系统的500kV母线上输出无功补偿电流实现电压波动的抑制，输出无功补偿信号的时间为第一调节时间，根据步骤S120，第一调节时间的长度为200-500ms。
进一步的，在对500kV母线进行电压波动抑制后，STATCOM的无功输出应该恢复至稳态无功输出。本实施例中，在第一调节时间的结束时刻，输出无功补偿恢复量到交流系统，无功补偿恢复量的功率起始值为无功补偿功率、功率结束值为稳态无功功率。其中，输出无功补偿恢复功率的第二调节时间长度为500-1000ms。通过在第一调节时间之后，将STATCOM的无功输出恢复至预调节之前的稳态无功输出，能够消除由于STATCOM的无功预调节造成的500kV母线电压幅值变化。
参见图4，为本申请实施例提供的一种500kV母线电压波动的波形示意图。如图4所示，在t1时刻，直流站控制系统发出交流滤波器组投入信号，经过延时，在t2时刻，交流滤波器组和STATCOM控制器接收到交流滤波器组投入信号，STATCOM控制器立即执行预调节程序，根据预调节程序，在t3时刻，STATCOM的无功输出调整至无功补偿输出量，STATCOM开始进行无功补偿输出，输出时间为t3至t4，即第一调节时间为t3至t4，其中，ts为t3和t4之间的某一时刻，t2到ts为交流滤波器组从接受到投切信号到执行投切动作之间的延时，ts时刻滤波器组投入，其暂态过程导致电压波动。设置第一调节时间能够确保滤波器组投切时刻发生在t3至t4时间段，确保得到良好的补偿效果。在t4时刻，即第一调节时间的结束时刻，STATCOM控制器对STATCOM的无功输出进行恢复调节，按照预设速率，将无功输出量从瞬时无功输出量恢复至稳态无功输出量。图4中，A为不进行无功预调节补偿抑制电压波动时，500kV母线电压的波动情况，B为采用无功预调节补偿抑制电压波动时，500kV母线电压的波动情况。可以看出，采用无功预调节补偿方法，500kV母线电压的波动变小，提高了电网运行的安全性。
在STATCOM无功输出的控制环节设置预调节功能，通过与交流滤波器组投切命令相配合，预先调节无功补偿输出，反向调节交流母线电压，从而降低滤波器投切瞬间引起的电压波动。由于预先已经降低了交流母线电压，当滤波器组投入动作时，由滤波器组投入瞬间引起的电压上升幅度得到了一定的抑制。同样对于要切除交流滤波器组时，可以在滤波器组切除动作之前适当抬升交流母线电压，从而抑制滤波器组切除瞬间引起的电压下降幅度。
由于STATCOM装置能够快速控制输出无功，采用控制输出无功方式，直接控制STATCOM输出无功的大小，能快速对补偿无功进行预调节，从而对交流滤波器组投切产生的波动进行抑制。这种补偿方法于对系统强弱的要求不敏感，适用范围广，同时增设的第一调节时间能确保良好的电压波动抑制效果。并且该方法便于同滤波器组的容量相配合，更容易实现对投切过程的电压波动进行抑制。
本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (7)

1.一种降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，包括：
获取交流滤波器组的投入信号或切除信号；
根据所述投入信号或切除信号生成对应的无功预调节指令，其中，所述无功预调节指令包含预调节无功输出量；
获取稳态无功指令，根据所述稳态无功指令和所述无功预调节指令得到无功补偿指令，其中，所述稳态无功指令包含稳态无功输出量，所述无功补偿指令包含无功补偿输出量，所述无功补偿输出量为所述稳态无功输出量与所述预调节无功输出量之和；
根据所述无功补偿指令进行无功补偿。
2.根据权利要求1所述的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，所述无功预调节指令包含所述预调节无功输出量的第一调节时间，所述第一调节时间的长度为200-500ms。
3.根据权利要求2所述的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一调节时间的结束时刻，输出无功补偿恢复量到交流系统，所述无功补偿恢复量的无功输出量的起始值为所述无功补偿输出量、结束值为所述稳态无功输出量。
4.根据权利要求3所述的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，输出所述补偿恢复无功功率的第二调节时间长度为500-1000ms。
5.根据权利要求3所述的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，所述动态恢复无功补偿信号的无功输出量按照预设速率变化。
6.根据权利要求1所述的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，所述获取交流滤波器组的投入信号或切除信号，包括：通过换流站和交流系统之间的通讯局域网，接收直流站控制系统发送的交流滤波器组投入信号或切除信号。
7.根据权利要求1所述的降低交流滤波器组投切过程中电压波动的方法，其特征在于，根据所述投入信号或切除信号生成无功预调节指令，包括：
获取电网母线在交流滤波器组投切瞬间的电压波动范围；
根据所述电网母线的电压波动预设阈值和交流系统电压-无功特性，计算预调节无功输出量。
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