CN108242811A - 一种交直流并列运行受端系统vqc控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法，以解决多端柔性直流输电的交直流并列运行受端系统无功电压控制问题。其具体步骤为：首先，获取变压器高压侧无功上下限、电压上下限以及振荡域的边界条件；其次，采集VQC变压器的运行参数和无功电压控制设备的状态信息；再次，设置变压器、电容器、VSC无功控制闭锁条件；最后，根据不同边界条件下预定策略进行档位调节和无功补偿设备投切以及VSC无功参数设置。本发明能够保证变压器高压侧无功功率和低压侧母线电压位于合格范围内，并避免由于进入振荡域而无功控制设备频繁反复动作的问题，提高交直流并列运行系统运行的安全性和稳定性。

Description

一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法

技术领域

本发明涉及交直流并列运行受端系统无功电压自动控制方法，特别涉及一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法。

背景技术

随着风力资源的不断开发及风电场容量的不断扩大，多端柔性直流输电(VSC-MTDC是一种输电模式，为电压源型换流器的多端直流输电)因其能够实现多电源供电、多落点受电的特点，为我国分散的可再生能源提供了一种更为灵活、快捷、经济的输电方式。相比较传统输电方式，柔性直流输电系统的控制系统对线路运行起着至关重要的作用，控制策略也更加复杂。在这样的背景下，交直流并列运行受端系统中交流系统和多端柔性直流系统之间的相互作用及其对电网构成的新约束值得关注。直流换流器的无功电压控制以及交流系统的无功电压响应是交直流相互作用的主要表现形式之一，可能造成交直流系统无功调节失配。针对柔性直流输出的无功功率对电网影响以及如何配合交流系统的无功电压调节手段实现电压的稳定与无功的就地平衡，将是含VSC-MTDC交直流并列运行系统无功电压控制需要重点关注的问题。

无功电压控制的核心在于VQC(VQC是指变电站内的电压无功控制装置)的控制策略，传统VQC实现电压无功综合控制的基本方法是采用9区图控制策略。它是根据变电站当前运行方式，利用实时监测的电压无功两个判别量构成变电站综合自动控制策略，综合逻辑判据是基于给出的电压和无功的上下限特性，把电压和无功平面分割成9个控制区，各个区域对应不同的控制策略，根据监测的实时电压、无功，判定当前变电站允许的哪个控制区，各个区域对应不同的控制策略，根据监测的实时电压、无功，判定当前变电站运行在哪个区，再根据响应的控制策略对分接头和电容器组进行控制，以实现实时无功补偿，优化无功潮流分布，提高全网各节点电压合格率，减少网损，从而取得较好的经济效益。

VQC在保证无功和电压满足要求的同时，对变压器分接头调节次数，电容器投切次数等设备的调节也作了限制。由于变压器在电网重要地位，在有载调节分接头时，由于会出现短时的闸间短路产生电弧，一方面会对分接头的机械和电气性能产生影响，另一方面也影响变压器油性能。因此，各变电站都严格限制了有载分接头的日最大调节次数(一般110kV及以上变压器为5～10次，35kV以下变压器为20次)。变电站对电容器组的日最大投切次数也作出了限制(如每组电容器一天最大动作次数为20次)。此外，为了避免无功电压调节设备的频繁调节影响设备运行寿命和系统稳定性，通常每动作一次需进行一次闭锁，以避免设备的频繁调节。因此，控制策略应尽量使控制对象的日动作次数越少越好，特别是减少分接头的调节次数，并设置必要的闭锁条件。

实际上，传统的九区图在某些区域的控制结果也存在弊端，其主要弊端在于可能产生振荡动作的现象。所谓“振荡动作”是指在某些区域内(如A、B、C、D区)调档和投切电容时，不能使运行点直接进入目标区域而是进入控制前所在区域的临近区域，在临近区域控制策略作用下，又使运行点回到控制前区域的现象，如此反复。这种现象的出现往往会增加分接头和电容器组的动作次数，一旦电容器组和分接头闭锁，就存在无法进入理想运行区域的问题。

含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统VQC控制方法与传统交流系统VQC控制方法的重要区别在于通过调节改变VSC无功功率的参考值可以使VSC参与系统的无功控制，电容器的投切、变压器的调档对无功控制是离散的，而VSC的无功控制是连续平滑的调节，这就赋予了VQC更加丰富的内容。目前，有关含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统无功电压控制方法的研究甚少，尚未发现基于含振荡域的九区图的基于九区图的交直流并列运行受端系统VQC控制方法。

本发明提出一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法，根据含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统中VSC参与无功电压调节的特性，对九区图的动作策略进行改进，同时，针对传统九区图存在振荡域的问题，对振荡域进行划分限定，对基于含振荡域的九区图的每一个区域的VQC动作的主策略和备用策略进行设计。本发明提出的交直流并列运行受端系统VQC控制方法能够合理充分的调动VSC在无功控制方面的作用，对实现含VSC-MTDC交直流并列运行系统的实时动态无功补偿，促进无功平衡和优化无功潮流，提高全网各节点电压质量具有显著的效果，此外，在降低系统运行网损，提高系统运行的稳定性方面也有积极作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于含振荡域的九区图的VSC-MTDC交直流并列运行受端系统VQC控制方法，以解决多端直流输电的交直流并列运行受端系统无功电压控制问题，实现含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统的无功电压控制，以促进无功平衡和实时无功补偿，优化无功潮流分布，提高全网各节点电压合格率，减少网损，从而取得较好的经济效益。

本发明提出一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法，包括以下步骤：

步骤1获取VQC的变压器高压侧无功功率上下限值Q_1H和Q_1L，变压器低压侧电压上限值U_2H和下限值U_2L，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上限Q_smax和下限Q_smin，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_{u min}，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_{q min}，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ；

步骤2采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂，换流器VSC运行的无功功率Q_s变压器的档位信息，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

步骤3设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁一段时间t_t或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁一段时间t_c或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁一段时间t_s；

步骤4按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置，制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

步骤5若动作后变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂处于九区图中的第5区或者所在区域主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回步骤2。

优选地，上述的一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法中，所述的基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法是一种根据VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂判断运行状态所处的基于含振荡域的九区图的改进九区图的区域，基于运行状态所处的区域进行相应的变压器档位的调节，电容器的投切以及直流线路换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置的方法，具体各区的特征及动作策略如下：

1区：Q₁＜Q_1L且U₂＞U_2H,设定主策略为优先切电容器，再配合VSC无功功率运行控制。假设切除电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍小于Q_1L，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ，若调整后Q_s大于Q_smax则按Q_smax运行，备用策略为变压器升档降压；

A区：Q_1L＜Q₁＜Q_1L+ΔQ_{u min}且U₂＞U_2H，设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L+ΔQ_{u min}-Q₁)+ΔQ_sδ，备用策略变压器升档降压；

2区：Q_1L+ΔQ_{u min}＜Q₁＜Q_1H且U₂＞U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为切电容器；

3区：Q_1H＜Q₁且U₂＞U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为切电容器；

4区：Q₁＜Q_1L且U_2L+ΔU_{q min}＜U₂＜U_2H，设定主策略为切电容器，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ；

B区：Q₁＜Q_1L且U_2L＜U₂＜U_2L+ΔU_{q min}，设定主策略为变压器降档升压，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ；

5区：Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H，设定主策略及备用策略均为不动作；

C区：Q_1H＜Q₁且U_2H-ΔU_{q min}＜U₂＜U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ；

6区：Q_1H＜Q₁且U_2L＜U₂＜U_2H-ΔU_{q min}，设定主策略为投电容器，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ；

7区：Q₁＜Q_1L且U₂＜U_2L，设定主策略为降档升压，备用策略为投入电容器；

8区：Q_1L＜Q₁＜Q_1H-ΔQ_{u min}且U₂＜U_2L，设定主策略为变压器降档升压，备用策略为投电容器；

D区：Q_1H-ΔQ_{u min}＜Q₁＜Q_1H且U₂＜U_2L，设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H+ΔQ_{u min})-ΔQ_sδ，备用策略为变压器降档升压；

9区：Q_1H＜Q₁且U₂＜U_2L，设定主策略为优先投入电容器，再配合VSC无功功率运行控制。假设投电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍高于Q_1H，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ，若调整后Q_s小于Q_smax则按Q_smin运行，备用策略为变压器降档升压。

振荡域是指九区图当中的A、B、C、D所在区域，及一旦VQC调整使系统运行状态进入A、B、C、D所在的区域，则VQC会发生反复动作的振荡过程。

受端系统指系统电力是接受的一端，一般系统有两类，包括送端系统和受端系统，送端系统为输出功率端；受端系统，为接收功率端。

本发明还公开了一种交直流并列运行受端系统VQC控制装置，包括：

获取模块，用于获取变压器高压侧无功功率上限值Q_1H及下限值Q_1L，变压器低压侧电压上限值U_2H及下限值U_2L，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上限Q_smax及下限Q_smin，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_{u min}，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_{q min}，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ；

采集模块，用于采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂，换流器VSC运行的无功功率Q_s变压器的档位信息，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

设置模块，用于设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁一段时间t_t或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁一段时间t_c或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁一段时间t_s；

制定模块，用于按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置，制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

执行模块，用于若动作后变压器高压侧无功功率Q₁及变压器低压侧电压U₂满足Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H或者主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回采集模块。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)根据含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统的无功电压控制手段,提出一种适应交直流并列运行受端系统的VQC九区图控制方法，实现对含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统的自动无功电压控制，使传统的VQC九区图应用于交直流并列运行受端系统，并从传统的无功离散控制向连续控制的转变。

(2)所提出的基于振荡域的交直流并列运行受端系统VQC控制方法能够改进传统九区图存在的振荡域的问题，丰富无功电压控制的内容并优化控制效果，对提高系统各节点电压质量和提高系统运行的稳定性和经济性具有良好的效果。

附图说明

图1是一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法的流程示意图；

图2是含VSC-MTDC交直流并列运行受端系统简化图；

图3是基于含振荡域的九区图的九区图VQC控制方法区域划分示意图；

图4是按基于含振荡域的九区图的九区图VQC控制方法动作示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明的具体实施做进一步说明。

图1反映了基于振荡域的交直流并列运行受端系统VQC控制方法的流程。图2反映含VSC-MTDC交直流并列运行系统简化图。如图1-4所示，基于振荡域的交直流并列运行受端系统VQC控制方法包括：

步骤1获取VQC的变压器高压侧无功功率上下限值Q_1H和Q_1L，变压器低压侧电压上下限值U_2H和U_2L，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上下限Q_smax、Q_smin，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_{u min}，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_{q min}，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ；

步骤2采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂，换流器VSC运行的无功功率Q_s变压器的档位信息，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

步骤3设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁一段时间t_t或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁一段时间t_c或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁一段时间t_s；

步骤4按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置，制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

步骤5若动作后变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂处于九区图中的第5区或者所在区域主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回步骤2。

振荡域是指九区图当中的A、B、C、D所在区域，及一旦VQC调整使系统运行状态进入A、B、C、D所在的区域，则VQC会发生反复动作的振荡过程。

受端系统指系统电力是接受的一端，一般系统有两类，包括送端系统和受端系统，送端系统为输出功率端；受端系统，为接收功率端。

基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC九区图控制方法是一种根据VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂判断运行状态所处的基于含振荡域的九区图的改进九区图的区域，如基于运行状态所处的区域进行相应的变压器档位的调节，电容器的投切以及直流线路换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置的方法，其各区域划分参阅图3，具体各区的特征及动作策略如下：

1区：Q₁＜Q_1L且U₂＞U_2H,设定主策略为优先切电容器，再配合VSC无功功率运行控制。假设切除电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍小于Q_1L，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ，若调整后Q_s大于Q_smax则按Q_smax运行。备用策略为变压器升档降压；

A区：Q_1L＜Q₁＜Q_1L+ΔQ_{u min}且U₂＞U_2H，设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L+ΔQ_{u min}-Q₁)+ΔQ_sδ，备用策略变压器升档降压；

2区：Q_1L+ΔQ_{u min}＜Q₁＜Q_1H且U₂＞U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为切电容器；

3区：Q_1H＜Q₁且U₂＞U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为切电容器；

4区：Q₁＜Q_1L且U_2L+ΔU_{q min}＜U₂＜U_2H，设定主策略为切电容器，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ；

B区：Q₁＜Q_1L且U_2L＜U₂＜U_2L+ΔU_{q min}，设定主策略为变压器降档升压，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ；

5区：Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H，设定主策略及备用策略均为不动作；

C区：Q_1H＜Q₁且U_2H-ΔU_{q min}＜U₂＜U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ；

6区：Q_1H＜Q₁且U_2L＜U₂＜U_2H-ΔU_{q min}，设定主策略为投电容器，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ；

7区：Q₁＜Q_1L且U₂＜U_2L，设定主策略为降档升压，备用策略为投入电容器；

8区：Q_1L＜Q₁＜Q_1H-ΔQ_{u min}且U₂＜U_2L，设定主策略为变压器降档升压，备用策略为投电容器；

D区：Q_1H-ΔQ_{u min}＜Q₁＜Q_1H且U₂＜U_2L，设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H+ΔQ_{u min})-ΔQ_sδ，备用策略为变压器降档升压；

9区：Q_1H＜Q₁且U₂＜U_2L，设定主策略为优先投入电容器，再配合VSC无功功率运行控制。假设投电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍高于Q_1H，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ，若调整后Q_s小于Q_smax则按Q_smin运行，备用策略为变压器降档升压。

(5)若动作后变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂处于九区图中的第5区或者所在区域主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回步骤2。

本发明还公开了一种交直流并列运行受端系统VQC控制装置，用以实现上述方法，其包括：

获取模块，用于获取变压器高压侧无功功率上限值Q_1H及下限值Q_1L，变压器低压侧电压上限值U_2H及下限值U_2L，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上限Q_smax及下限Q_smin，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_{u min}，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_{q min}，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ；

采集模块，用于采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂，换流器VSC运行的无功功率Q_s变压器的档位信息，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

设置模块，用于设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁一段时间t_t或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁一段时间t_c或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁一段时间t_s；

制定模块，用于按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置，制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

执行模块，用于若动作后变压器高压侧无功功率Q₁及变压器低压侧电压U₂满足Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H或者主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回采集模块。

以下是本发明方法的一个实施例，以某220kV配电网为例进行仿真计算，图2显示了该电网的拓扑结构，图中，节点1为主变高压侧所在节点，节点2为主变110kV低压侧所在节点；电容器组C接于节点2；换流器VSC1采用定有功-无功控制；实施例采用matlab的潮流计算程序进行仿真验证。

步骤1获取VQC的变压器高压侧无功功率上下限值Q_1H＝40Mvar和Q_1L＝-20Mvar，变压器低压侧电压上下限值U_2H＝116kV和U_2L＝110kV，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上下限Q_smax＝15Mvar、Q_smin＝5Mvar，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_{u min}＝1Mvar，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_{q min}＝1.1kV，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ＝0.5Mvar；

步骤2采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁＝61Mvar，变压器低压侧电压U₂＝106.9kV，换流器VSC运行的无功功率Q_s＝7MW，变压器的档位信息，变压器变比为220±4×1.25％共9个档位可以选择，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

步骤3设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁1小时，或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁30分钟或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁30分钟；

步骤4按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

步骤5若动作后变压器高压侧无功功率Q₁及变压器低压侧电压U₂满足Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H或者主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回步骤2。

该基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC九区图控制方法是一种根据VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂判断运行状态所处的基于含振荡域的改进九区图的区域，基于运行状态所处的区域进行相应的变压器档位的调节，电容器的投切以及直流线路换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置的方法。因为Q₁＝61Mvar，U₂＝106.9kV，记为状态A1，参阅图4，因此，判断Q_1H＜Q₁且U₂＜U_2L处于第9区，根据第9区的动作策略为：,优先投入电容器，再配合VSC无功功率运行控制。假设投电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍高于Q_1H，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ，若调整后Q_s小于Q_smax则按Q_smin运行，备用策略为变压器降档升压。所以先投入两组10Mvar的电容器，电容器无功补偿共20Mvar，则投入后Q₁＝39.3Mvar，U₂＝108.9kV，记为状态A2，参阅图4，由于Q_1H-ΔQ_{u min}＜Q₁＜Q_1H且U₂＜U_2L，判断处于九区图的D区，D区的动作策略为：设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H+ΔQ_{u min})-ΔQ_sδ，备用策略为变压器降档升压。因此，设定此时VSC无功参考值为：

设定后Q₁＝38.5Mvar，U₂＝108.9kV，记为状态A3，参阅图4，处于九区图的第8区，其动作策略为：设定主策略为变压器降档升压，备用策略为投电容器。因此，对主变进行降1档处理，降档后Q₁＝38.5Mvar，U₂＝110.33kV，记为状态A4，参阅图4；

(5)动作后变压器高压侧无功功率Q₁＝38.5Mvar，U₂＝110.33kV，处于九区图中的第5区，即无功和电压均在合格范围内，则动作结束。

整个动作过程参阅图3，动作前后的参数如表1所示：

表1 VQC动作前后状态参数及网损对比

	Q1	U2	网损
				动作前	61Mvar	106.9kV	1.055MW
动作后	38.5Mvar	110.33KV	0.92MW

通过实施例分析图3和表1得出如下结论：

1)实施例在动作前运行状态处于第9区，无功越上限，电压越下限，动作后运行状态处于第5区，无功和电压均在合格范围内；

2)当运行状态进入D区所在的振荡域时，能够准确的穿越振荡域，充分调动VSC参与系统无功调节的能力，而不会如传统九区图进入振荡域而导致设备频繁反复动作；

3)动作前网损为1.055MW，经过本文所提的VQC控制策略动作后网损为0.92MW，降损率达到13％，体现良好的经济效益。

振荡域是指九区图当中的ABCD所在区域，即一旦VQC调整使系统运行状态进入ABCD所在的区域，则VQC会发生反复动作的振荡过程。

通过实施例分析表明，本发明所提的一种基于含振荡域的九区图的交直流并列运行系统VQC控制方法具有以下几个方面的优势：

1)本发明能够准确有效的对系统无功电压进行控制，使最终运行状态的无功功率和电压均控制在合格范围内；

2)具备穿越振荡域的能力；

3)具有较为明显的降损效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质和原理下所作的修改、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1获取变压器高压侧无功功率上限值Q_1H及下限值Q_1L，变压器低压侧电压上限值U_2H及下限值U_2L，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上限Q_smax及下限Q_smin，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_umin，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_qmin，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ；

步骤2采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂，换流器VSC运行的无功功率Q_s变压器的档位信息，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

步骤3设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁一段时间t_t或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁一段时间t_c或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁一段时间t_s；

步骤4按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置，制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

步骤5若动作后变压器高压侧无功功率Q₁及变压器低压侧电压U₂满足Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H或者主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回步骤2。

2.根据权利要求1所述的一种交直流并列运行受端系统VQC控制方法，其特征在于：所述步骤4中基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法是一种根据VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂判断运行状态所处的基于含振荡域的九区图的改进区域A、B、C及D区，基于运行状态所处的区域进行相应的变压器档位的调节，电容器的投切以及直流线路换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置的方法，具体1-9区的九区图的特征及动作策略如下：

1区：Q₁＜Q_1L且U₂＞U_2H,设定主策略为优先切电容器，再配合VSC无功功率运行控制。假设切除电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍小于Q_1L，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ，若调整后Q_s大于Q_smax则按Q_smax运行，备用策略为变压器升档降压；

A区：Q_1L＜Q₁＜Q_1L+ΔQ_umin且U₂＞U_2H，设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L+ΔQ_umin-Q₁)+ΔQ_sδ，备用策略为变压器升档降压；

2区：Q_1L+ΔQ_umin＜Q₁＜Q_1H且U₂＞U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为切电容器；

3区：Q_1H＜Q₁且U₂＞U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为切电容器；

4区：Q₁＜Q_1L且U_2L+ΔU_qmin＜U₂＜U_2H，设定主策略为切电容器，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ；

B区：Q₁＜Q_1L且U_2L＜U₂＜U_2L+ΔU_qmin，设定主策略为变压器降档升压，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s+(Q_1L-Q₁)+ΔQ_sδ；

5区：Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H，设定主策略及备用策略均为不动作；

C区：Q_1H＜Q₁且U_2H-ΔU_qmin＜U₂＜U_2H，设定主策略为变压器升档降压，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ；

6区：Q_1H＜Q₁且U_2L＜U₂＜U_2H-ΔU_qmin，设定主策略为投电容器，备用策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ；

7区：Q₁＜Q_1L且U₂＜U_2L，设定主策略为降档升压，备用策略为投入电容器；

8区：Q_1L＜Q₁＜Q_1H-ΔQ_umin且U₂＜U_2L，设定主策略为变压器降档升压，备用策略为投电容器；

D区：Q_1H-ΔQ_umin＜Q₁＜Q_1H且U₂＜U_2L，设定主策略为调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H+ΔQ_umin)-ΔQ_sδ，备用策略为变压器降档升压；

9区：Q_1H＜Q₁且U₂＜U_2L，设定主策略为优先投入电容器，再配合VSC无功功率运行控制，假设投电容器后变压器高压侧无功功率Q₁仍高于Q_1H，则调整VSC无功功率运行参考值Q_s，设定Q_s＝Q_s-(Q₁-Q_1H)-ΔQ_sδ，若调整后Q_s小于Q_smax则按Q_smin运行，备用策略为变压器降档升压。

3.一种交直流并列运行受端系统VQC控制装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取变压器高压侧无功功率上限值Q_1H及下限值Q_1L，变压器低压侧电压上限值U_2H及下限值U_2L，交直流并列运行系统的换流器VSC的无功功率运行上限Q_smax及下限Q_smin，调节1档变压器分接头所引起的无功功率最小变化量ΔQ_umin，投切1组电容器所引起的电压最小变化量ΔU_qmin，VSC无功功率调整裕度ΔQ_sδ；

采集模块，用于采集VQC的变压器高压侧无功功率Q₁，变压器低压侧电压U₂，换流器VSC运行的无功功率Q_s变压器的档位信息，电容器的状态信息，变压器、电容器的闭锁状态信息；

设置模块，用于设置变压器闭锁条件为调档一次后闭锁一段时间t_t或者变压器日调档次数达到最大调节次数后闭锁，设置电容器投切闭锁条件为投入或切除一组电容器后均反向闭锁一段时间t_c或者电容器组日投切次数达到最大投切次数后闭锁，设置VSC无功功率控制参考值设置闭锁条件为调整一次VSC无功功率参考值后闭锁一段时间t_s；

制定模块，用于按照交直流并列运行系统进行变压器档位的调节和电容器的投切以及对换流器VSC的无功功率控制参考值进行设置，制定基于含振荡域的九区图的适应交直流并列运行受端系统VQC控制方法的主策略及备用策略，若主策略对应主变挡位或无功补偿设备处于闭锁状态或已达到极限，则采用备用策略；

执行模块，用于若动作后变压器高压侧无功功率Q₁及变压器低压侧电压U₂满足Q_1L＜Q₁＜Q_1H且U_2L＜U₂＜U_2H或者主策略和备用策略均已闭锁，则维持此时运行状态不动作，否则返回采集模块。