CN109193693A - 一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法 - Google Patents

一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，它包括设置交流电压低阈值、高阈值，无功功率最大值和最小值；将实际交流电压与交流电压低阈值做差作为积分环节的输入当差值小于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；当差值大于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最大值，积分环节的输出作为无功功率的上限限幅值；将实际交流电压与交流电压高阈值做差作为积分环节的输入；当差值大于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；当差值小于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最小值，积分环节的输出作为无功功率的下限限幅值；实现柔性直流系统在定无功功率控制的方式下，仍可保证交流电压稳定运行。

Description

一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法
技术领域
本发明涉及一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，属于电力电子技术领域。
背景技术
伴随着电力电子技术的发展，以全控型器件为基础的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)得到快速发展。VSC-HVDC的主要优点包括：不依赖交流电网运行，没有换相失败问题；不需要或仅需少量无功补偿设备，有功功率和无功功率可在四象限运行；可以向无源网络系统供电。由于柔性直流输电在控制特性上较为灵活，在输送有功功率的同时还具备无功功率的补偿功能，特别适用于新能源接入、多端直流系统组网、异步电网互联等应用场合。
VSC-HVDC的无功控制方式与静态同步补偿器(STATCOM)类似。近年来，国内外一些电网已开展了利用STATCOM来提高电网电压稳定的工程实践。但是在接入系统控制策略方面，大多采用单一的控制目标，即以并网点电压作为反馈调节的目标，提供暂态电压支撑；关于定功率控制如何保证交流电压稳定在设定值范围内没有涉及，导致控制时存在交流电压不稳的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，以实现柔性直流系统在定无功功率控制的方式下，仍可保证交流电压稳定运行。
本发明具体采用以下技术方案：
一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，它包括：
步骤1、设置交流电压低阈值、高阈值，无功功率最大值和最小值；
步骤2、将实际交流电压与交流电压低阈值做差作为积分环节的输入；
步骤3、当步骤2中的差值小于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；
步骤4、当步骤2中的差值大于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最大值，积分环节的输出作为无功功率的上限限幅值；
步骤5、将实际交流电压与交流电压高阈值做差作为积分环节的输入；
步骤6、当步骤5中的差值大于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；
步骤7、当步骤5中的差值小于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最小值，积分环节的输出作为无功功率的下限限幅值；
步骤1所述交流电压低阈值为0.95pu，交流电压高阈值为1.05pu。
所述实际交流电压为正序电压值。
本发明有益效果：
本发明提供了一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，带辅助交流电压的无功功率控制保证在设定的交流电压范围内，根据需求设定无功功率目标值且辅助交流电压起作用时不需退饱和过程从而提升了响应速度；在交流系统发生故障时，无功功率控制可以转化为交流电压控制，保证系统电压稳定运行。
附图说明：
图1是本发明方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案，控制优点更加明确，下面将结合附图对本发明做详细的解释说明。
本发明实施例提供了一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法。本发明实施例的介绍是基于单端直流系统进行控制，包括交流变压器和模块化多电平换流器MMC，但是本发明不局限于单端直流系统，适用于所有电压源换流器。
弱交流系统通常地理覆盖面积较小，发电机、负荷与换流站的距离较近，三者间的交互影响较大，无功调节能力有限，出现电压越限的风险较大。尤其在使用定功率控制的时候，无功功率目标值的设定要更为谨慎。为了使交流电压稳定在可控范围内同时无功功率目标值可以根据需要设定，如附图1所示为本发明公开的一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，其步骤如下：
(1)设置交流电压低阈值、高阈值，无功功率最大值和最小值；
交流电压低阈值Uac_refL设置为0.95pu，交流电压高阈值Uac_refH设置为1.05pu，无功功率最大值QIMAX和最小值QIMIN根据系统需求确定。
(2)将实际交流电压与交流电压低阈值做差作为积分环节的输入；
三相电压UacDa,UacDb,UacDc进行三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换，分别得到Ud，Uq分量；
三相静止坐标转换成两相旋转坐标：
然后对Ud分量采取四分之一周期延时方法，提取对应的正序分量Uac；
UdetaL＝Uac-Uac_refL；
(3)当步骤(2)中的差值小于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；
当UdetaL<0时，即交流电压小于低阈值，需要辅助交流电压起作用，将当前无功功率目标值Qref作为积分环节的初始值，省去积分项退饱和的时间，加快了辅助交流电压的响应速度；
(4)当步骤(2)中的差值大于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最大值，积分环节的输出作为无功功率的上限限幅值；
当UdetaL>0时，即交流电压大于低阈值，不需要辅助交流电压起作用，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最大值QIMAX，积分环节的输出作为无功功率的上限限幅值；
(5)将实际交流电压与交流电压高阈值做差作为积分环节的输入；
UdetaH＝Uac-Uac_refH；
(6)当步骤(5)中的差值大于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；
当UdetaH>0时，即交流电压大于高阈值，需要辅助交流电压起作用，将当前无功功率目标值Qref作为积分环节的初始值，省去积分项退饱和的时间，加快了辅助交流电压的响应速度；
(7)当步骤(5)中的差值小于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最小值，积分环节的输出作为无功功率的下限限幅值。
当UdetaH<0时，即交流电压小于高阈值，不需要辅助交流电压起作用，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最小值QIMIN，积分环节的输出作为无功功率的下限限幅值；
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，它包括：
步骤1、设置交流电压低阈值、高阈值，无功功率最大值和最小值；
步骤2、将实际交流电压与交流电压低阈值做差作为积分环节的输入；
步骤3、当步骤2中的差值小于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；
步骤4、当步骤2中的差值大于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最大值，积分环节的输出作为无功功率的上限限幅值；
步骤5、将实际交流电压与交流电压高阈值做差作为积分环节的输入；
步骤6、当步骤5中的差值大于零时，将当前功率值作为积分环节的初始值；
步骤7、当步骤5中的差值小于零时，积分环节最终达到满偏状态即为无功功率最小值，积分环节的输出作为无功功率的下限限幅值。
2.根据权利要求1所述的一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，其特征在于：
步骤1所述交流电压低阈值为0.95pu，交流电压高阈值为1.05pu。
3.根据权利要求1所述的一种基于柔性直流系统的无功控制优化方法，其特征在于：
所述实际交流电压为正序电压值。
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