CN109347111B - 一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法 - Google Patents

一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法:该方法在柔性直流换流站的电压控制环节上增加电压变化率的环节，在检测到电压下降变化率低于一定门槛值时，认为系统存在电压失稳的风险，此时将直流有功降为0，柔直换流站电压参考值直接设定为交流侧母线最大运行电压Umax。最大限度的发挥换流站无功支援能力，当检测到电压下降变化率高于门槛值时，则认为是交流系统的短时接地故障，此时柔直换流站控制模式不转换。在电压恢复到额定值时，则将无功及有功控制目标恢复到事故前状态，有效防止了出现局部电网电压崩溃的现象。

Description

一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法
技术领域
本发明涉及柔性直流输电系统控制领域，尤其是涉及解决电压跌落时，考虑电压变化率的柔性直流换流站的有功无功控制方法。
背景技术
随着电力电子器件的飞速发展，柔性直流输电技术也取得飞速进步，柔性直流输电技术由于其众多优点得到了认可和大规模应用，近些年来柔性直流输电技术的应用从早期的新能源送出、钻井平台供电逐步扩展到大电网互联、柔直多换流站组网领域，柔性直流输电技术的广泛应用对电网的发展起来了积极的促进作用，原有通过常规交流手段难以解决的问题通过柔性直流输电技术就可以得到很好的解决。由于柔直有功、无功可以独立控制，具备较好的无功调节能力，因此柔直安装在电网中可以起到很好的无功电压支撑能力，尤其是在紧急需要无功支撑的时候，但通常来说，为了控制的方便，无功控制经常采取定功率控制模式。这导致在有无功需求的时候不能发挥作用，尤其是在局部电网面临电压崩溃、电压缓慢跌落过程中 其实需要大量的无功支撑，而一旦有功在大功率输出的时候，由于受到换流器容量的限制，无功的发出非常有限。为了防止出现局部电网电压崩溃的现象，有必要提出新的柔性直流换流站功率控制方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑电压变化率的柔性直流换流站的有功无功控制方法，以防止出现局部电网电压崩溃的现象。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，该方法在柔性直流换流站的电压控制环节上增加电压变化率环节，在检测到电压下降变化率低于门槛值K时，判定系统存在电压失稳的风险，此时将直流有功降为0，柔直换流站电压参考值直接设定为交流侧母线最大运行电压Umax，，最大限度的发挥换流站无功支援能力；当检测到电压下降变化率高于门槛值时，则认为是交流系统的短时接地故障，则柔直换流站控制模式不转换；在电压恢复到额定值时，则将无功及有功控制目标恢复到事故前状态。
进一步地，所述的电压变化率环节具体是指：将换流站的交流电压在下降过程中的电压变化率与设置的门槛值K做对比。
进一步地，所述的门槛值K，可以根据柔直换流站安装点的短路容量、电压等级确定，可以手动设置。
进一步地，可以将交流侧母线最大运行电压Umax的电压设置为1.05p.u.。
进一步地：所所述的将无功及有功控制目标恢复到事故前状态具体是指有功控制方式以及无功控制方式的恢复，首先将有功恢复后，其次根据功率曲线将无功控制恢复。
采用上述方案后，本发明可以降低柔直换流站所在区域在紧急情况下电压崩溃的概率，可最大限度的利用柔直换流站的无功支援能力，提高所在区域的电能质量，较少电压崩溃的可能性。
附图说明
图1是本发明中控制的逻辑图；
图2 是本发明中的有功控制考虑电压变化率的传递函数图；
图3 是本发明中的无功控制考虑电压变化率的传递函数图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
柔性直流换流站当有功在大功率输出的时候，由于受到换流器容量的限制，无功的发出非常有限；而换流站无功最大的输出时在有功为0时，其无功的最大输出能力可以达到容量的0.6p.u.到0.7p.u.的范围。
本发明针对上述情况，提出一种考虑电压变化率的柔性直流换流站无功控制方法。引入了电压变化率的柔性直流换流站无功控制方法，在无功缓慢下降时，将有功直接降为0，将无功控制设置为定电压控制，为了最大发挥无功能力，将电压控制目标设置为Umax。保证无功的及时支援。在电压恢复后，将有功、无功的控制方式又恢复到故障前的状态。
本发明的一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，逻辑框图如图1所示。该方法在柔性直流换流站的电压控制环节上增加电压变化率的环节，在检测到电压下降变化率低于门槛值K时，判定系统存在电压失稳的风险，此时将直流有功降为0，柔直换流站电压参考值直接设定为Umax，所述Umax为，最大限度的发挥换流站无功支援能力。当检测到电压下降变化率高于门槛值时，则认为是交流系统的短时接地故障，此时柔直换流站控制模式不转换。在电压恢复到额定值时，则将无功及有功控制目标恢复到事故前状态。
所述的电压控制上增加电压变化率环节具体是指：将换流站的交流电压在下降过程中的电压变化率与设置的门槛值K做对比。
所述的门槛值K，可以根据柔直换流站安装点的短路容量、电压等级确定，可以手动设置。
所述的将直流有功降为0，柔直换流站电压参考值直接设定为Umax，其目的在于直流有功将为0后，如图2所示，为柔直换流站的有功控制传递函数，虚线框为本发明提出的考虑电压变化的控制环节，即与K值做对比，一旦小于K值，则比较环节输出为0，将有功目标值置为1。图3为柔直换流站的有功控制传递函数，虚线框为本发明提出的考虑电压变化的控制环节，即与K值做对比，一旦小于K值，则比较环节输出为0，将无功目标值置为Umax。采用这种方式换流站可以最大限度的发挥无功支援能力，可以将Umax的电压设置为电压运行上限，如1.05p.u.。
所述的将无功及有功控制目标恢复到事故前状态。是指有功控制方式以及无功控制方式的恢复，首先将有功恢复后，其次根据功率曲线将无功控制恢复。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (5)

1.一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，其特征在于：在柔性直流换流站的电压控制环节上增加电压变化率环节，在检测到电压下降变化率低于门槛值K时，判定系统存在电压失稳的风险，此时将直流有功降为0，柔直换流站电压参考值直接设定为交流侧母线最大运行电压Umax；当检测到电压下降变化率高于门槛值K时，则柔直换流站控制模式不转换；在电压恢复到额定值时，则将无功及有功控制目标恢复到事故前状态。
2.如权利要求1所述的一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，其特征在于：所述的电压变化率环节具体是指：将换流站的交流电压在下降过程中的电压变化率与设置的门槛值K做对比。
3.如权利要求1所述的一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，其特征在于：所述的门槛值K，根据柔直换流站安装点的短路容量、电压等级确定。
4.如权利要求1所述的一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，其特征在于：将Umax的电压设置为电压运行上限。
5.如权利要求1所述的一种考虑电压变化率的柔性直流换流站有功无功控制方法，其特征在于：所述的将无功及有功控制目标恢复到事故前状态，具体是指有功控制方式以及无功控制方式的恢复，首先将有功恢复后，其次根据功率曲线将无功控制恢复。
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