CN110718923A - 一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法，包括根据换流站三相母线电压、实时直流母线电压、调相机是否收到恒无功指令、以及调相机是否收到远方AVC中心下达的控制指令判断结果分别执行相应操作，然后判断能否满足系统所需无功功率值；如果满足，则调相机根据系统所需无功功率值发出功率功率；否则，计算所需投入的无功补偿装置组数，若小于实际未投运的无功补偿装置组数，则向未投运的无功补偿装置发出需要投运的组数；否则向未投运的无功补偿装置发出全投的指令，且向调相机发出其能提供最大无功指令值。本发明使得新一代调相机能充分满足不同场景的控制需求，提升其无功支撑效果。

Description

一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现 方法
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，更具体地，涉及一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案。
背景技术
由于特高压直流输电工程在技术上、经济上和安全性等方面的突出优势，我国已成为世界范围内远距离直流输电应用前景最为广阔的国家。但随着公司电网“强直弱交”问题的日渐突出，特高压直流输电工程对电网动态无功支撑提出了更高的需求，因此具有大容量双向动态无功支撑优等特点的新一代大型调相机应运而生，并将在特高压电网大规模部署开来。然而，当前新一代调相机和直流均为单独控制，难以适应不同场景需求，如AVC控制、稳态控制、恒无功控制和暂态控制等，影响新一代调相机在工程实际中的应用效果。
针对此，本发明针对特高压直流和新一代调相机无功功率均为单独控制的情况，提出一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案，将使得新一代调相机能充分满足不同场景需求，对工程现场具有重要指导作用。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，针对特高压直流和新一代调相机无功功率均为单独控制的情况，本发明提供了一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案，其目的在于使得新一代调相机能充分满足不同场景的控制需求，提升其无功支撑效果，为工程现场的新一代调相机的运行控制提供指导。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案，具体包括以下步骤：
(1)判断换流站三相母线电压是否低于0.2p.u；如果母线电压低于0.2p.u，则表示电网故障将导致直流闭锁，向调相机发出灭磁指令；否则，进入步骤(2)；
(2)判断实时直流母线电压是否属于大于0.2p.u且小于0.9p.u；如果直流母线电压是否属于大于0.2p.u且小于0.9p.u，则表明电网故障将可能导致直流换相失败，调相机根据机端电压变化情况发出无功功率；否则，进入步骤(3)；
(3)判断调相机是否收到恒无功指令；如果收到恒无功指令，则调相机根据恒无功指令值发出无功功率；否则，进入步骤(4)；
(4)判断调相机是否收到远方AVC中心下达的控制指令；如果收到AVC指令，则调相机根据收到的AVC指令值发出无功功率；否则，进入步骤(5)；
(5)根据母线电压与母线电压目标值的电压差，计算所需无功功率值；
(6)根据调相机稳态运行工况下能发出的最大无功功率和吸收的无功功率值，判断能否满足系统所需无功功率值；如果满足，则调相机根据系统所需无功功率值发出功率功率；否则，进入步骤(7)；
(7)判断直流未投运无功补偿装置能发出的无功功率值，根据系统所需无功功率值和调相机能发出的最大无功功率值，计算所需投入的无功补偿装置组数；判断计算投入的无功补偿装置组数是否小于实际未投运的无功补偿装置组数；如果计算投入的无功补偿装置组数小于实际未投运的无功补偿装置组数，则向未投运的无功补偿装置发出需要投运的组数且调相机发出系统所需无功和无功补偿装置提供无功功率的无功差值；否则，进入步骤(8)；
(8)向未投运的无功补偿装置发出全投的指令，且向调相机发出其能提供最大无功指令值；
(9)结束。
进一步的，所述步骤(5)具体包括：
首先计算母线电压变化量与调相机无功功率变量之间的关联表达式为：
Figure BDA0002258402400000031
其中，k表示调相机发出无功与母线电压变化量之间的关系，i表示某一个采样点；ΔQsci表示第i次采样和第i-1次采样之间调相机发出无功的差值；ΔUpcci表示第i次采样和第i-1次采样之间母线电压的差值；
根据当前母线电压U与母线电压目标值U1的电压差，计算所需无功功率值ΔQs：
ΔQs＝k·(U-U1) (4)。
进一步的，所述步骤(6)具体包括：
根据调相机机组电磁方程与控制系统，以及调相机机端电压U可以得到调相机进相运行极限Qjxmax和滞相运行极限Qcxmax：
其中，Xd为调相机定子感抗，SN为调相机额定容量，Kfm为调相机强励倍数，Kc为调相机短路比，Eo为正常工况下机端电势；
根据式(7)判断ΔQs是否在调相机允许发出的最大无功范围内。
Qjxmax≤ΔQs≤Qcxmax (7)。
进一步的，所述步骤(7)具体包括：
根据未投运的无功补偿装置个数m，以及每组无功补偿装置的容量QL，计算需投入的无功补偿装置组数s为：
s＝(ΔQs-Qmax)/QL (8)
其ΔQs为系统所需无功功率值，Qmax为调相机能发出的最大无功，s取整数；
判断s与m的大小；如果s小于m，则向未投运组数发出投运s组的无功补偿装置，同时向调相机发出系统所需无功和无功补偿装置提供无功功率的无功差值ΔQSC的指令：
ΔQSC＝ΔQs-sQL (9)。
本发明的实施例提出的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案，使得新一代调相机在不同的控制模式下，本发明所提方案基本可以跟随上指令值的变化，可以满足不同场景的控制需求，提升其无功支撑效果，对换流站内调相机的运行控制具有重要意义。
附图说明
图1是本发明实施例提供的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法的流程图；
图2为不同控制目标下电网扰动时直流母线电压恢复情况示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
以下结合实施例，具体阐述本发明提供的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案；实施例提供的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案，其流程如图1所示，具体包括如下步骤：
步骤1：判断换流站三相母线电压是否低于0.2p.u；如果母线电压低于0.2p.u，则表示电网故障将导致直流闭锁，向调相机发出灭磁指令；否则，进入步骤(2)；
Uabc≤0.2p.u (1)
其中，Uabc为三相电压正序分量；
步骤2：判断实时直流母线电压是否属于大于0.2p.u且小于0.9p.u；如果直流母线电压大于0.2p.u且小于0.9p.u，则表明电网故障将可能导致直流换相失败，调相机应立刻根据机端电压变化情况发出无功功率；否则，进入步骤(3)；
0.2p.u≤Uabc≤0.9p.u (2)
步骤3：判断调相机是否收到恒无功指令；如果收到恒无功指令，则调相机根据恒无功指令值发出无功功率；否则，进入步骤(4)；
步骤4：判断调相机是否收到远方AVC(自动电压控制)中心下达的控制指令；如果收到AVC指令，则调相机根据收到的AVC指令值发出无功功率；否则，进入步骤5；
步骤5：计算母线电压变化量与调相机发出无功功率变量之间的关联模型，然后根据母线电压与母线电压目标值的电压差，计算所需无功功率值；
具体的，首先计算母线电压变化量与调相机无功功率变量之间的关联表达式为：
Figure BDA0002258402400000061
其中，k表示调相机发出无功与母线电压变化量之间的关系，i表示某一个采样点；ΔQsci表示第i次采样和第i-1次采样之间调相机发出无功的差值；ΔUpcci表示第i次采样和第i-1次采样之间母线电压的差值。
根据当前母线电压U与母线电压目标值U1的电压差，计算所需无功功率值ΔQs：
ΔQs＝k·(U-U1) (4)
步骤6：根据调相机稳态运行工况下能发出的最大无功功率和吸收的无功功率值，判断能否满足系统所需无功功率值；如果满足，则调相机根据系统所需无功功率值发出功率功率；否则，进入步骤(7)；
具体的，根据调相机机组电磁方程与控制系统，以及调相机机端电压可以得到调相机进相运行极限Qjxmax和滞相运行极限Qcxmax：
Figure BDA0002258402400000071
其中，Xd为调相机定子感抗，SN为调相机额定容量，Kfm为调相机强励倍数，Kc为调相机短路比，Eo为正常工况下机端电势。
根据式(7)判断ΔQs是否在调相机允许发出的最大无功范围内。
Qjxmax≤ΔQs≤Qcxmax (7)
步骤7：判断直流未投运无功补偿装置能发出无功功率值的大小，根据系统所需无功功率值和调相机能发出的最大无功功率值之差，计算所需投入的无功补偿装置组数；判断计算投入的无功补偿装置组数是否小于实际未投运的无功补偿装置组数；如果计算投入的无功补偿装置组数小于实际未投运的无功补偿装置组数，则向未投运的无功补偿装置发出需要投运的组数且调相机发出系统所需无功和无功补偿装置提供无功功率的无功差值；否则，进入步骤8；
具体的，根据未投运的无功补偿装置个数m，以及每组无功补偿装置的容量QL，计算需投入的无功补偿装置组数s为：
s＝(ΔQs-Qmax)/QL (8)
其ΔQs为系统所需无功功率值，Qmax为调相机能发出的最大无功，s取整数。
判断s与m的大小；如果s小于m，则向未投运组数发出投运s组的无功补偿装置，同时向调相机发出系统所需无功和无功补偿装置提供无功功率的无功差值ΔQSC的指令：
ΔQSC＝ΔQs-sQL (9)
步骤8：向未投运的无功补偿装置发出全投的指令，且向调相机发出其能提供最大无功指令值；
步骤9：结束。
本发明的实施例提出的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案，使得新一代调相机能充分满足不同场景需求，提升其无功支撑效果，对换流站内调相机的运行控制具有重要意义。
图1所示，为适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方案步骤示意图。图2为采用本发明后，不同控制目标下电网扰动时直流母线电压恢复情况示意图，方案1为AVC控制的指令值和仿真值；方案2为稳态电压控制指令值和仿真值；方案3为暂态控制的指令值和仿真值。从图上可以看出，在不同的控制模式下，本发明所提方案基本可以跟随上指令值的变化，可以满足不同场景的控制需求。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)判断换流站三相母线电压是否低于0.2p.u；如果母线电压低于0.2p.u，则表示电网故障将导致直流闭锁，向调相机发出灭磁指令；否则，进入步骤(2)；
(2)判断实时直流母线电压是否属于大于0.2p.u且小于0.9p.u；如果直流母线电压是否属于大于0.2p.u且小于0.9p.u，则表明电网故障将可能导致直流换相失败，调相机根据机端电压变化情况发出无功功率；否则，进入步骤(3)；
(3)判断调相机是否收到恒无功指令；如果收到恒无功指令，则调相机根据恒无功指令值发出无功功率；否则，进入步骤(4)；
(4)判断调相机是否收到远方AVC中心下达的控制指令；如果收到AVC指令，则调相机根据收到的AVC指令值发出无功功率；否则，进入步骤(5)；
(5)根据母线电压与母线电压目标值的电压差，计算所需无功功率值；
(6)根据调相机稳态运行工况下能发出的最大无功功率和吸收的无功功率值，判断能否满足系统所需无功功率值；如果满足，则调相机根据系统所需无功功率值发出功率功率；否则，进入步骤(7)；
(7)判断直流未投运无功补偿装置能发出的无功功率值，根据系统所需无功功率值和调相机能发出的最大无功功率值，计算所需投入的无功补偿装置组数；判断计算投入的无功补偿装置组数是否小于实际未投运的无功补偿装置组数；如果计算投入的无功补偿装置组数小于实际未投运的无功补偿装置组数，则向未投运的无功补偿装置发出需要投运的组数且调相机发出系统所需无功和无功补偿装置提供无功功率的无功差值；否则，进入步骤(8)；
(8)向未投运的无功补偿装置发出全投的指令，且向调相机发出其能提供最大无功指令值；
(9)结束。
2.如权利要求1所述的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法，其特征在于：所述步骤(5)具体包括：
首先计算母线电压变化量与调相机无功功率变量之间的关联表达式为：
Figure FDA0002258402390000021
其中，k表示调相机发出无功与母线电压变化量之间的关系，i表示某一个采样点；ΔQsci表示第i次采样和第i-1次采样之间调相机发出无功的差值；ΔUpcci表示第i次采样和第i-1次采样之间母线电压的差值；
根据当前母线电压U与母线电压目标值U1的电压差，计算所需无功功率值ΔQs：
ΔQs＝k·(U-U1) (4)。
3.如权利要求1所述的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法，其特征在于：所述步骤(6)具体包括：
根据调相机机组电磁方程与控制系统，以及调相机机端电压U可以得到调相机进相运行极限Qjxmax和滞相运行极限Qcxmax：
Figure FDA0002258402390000022
其中，Xd为调相机定子感抗，SN为调相机额定容量，Kfm为调相机强励倍数，Kc为调相机短路比，Eo为正常工况下机端电势；
根据式(7)判断ΔQs是否在调相机允许发出的最大无功范围内。
Qjxmax≤ΔQs≤Qcxmax (7)。
4.如权利要求1所述的适应多场景的新一代调相机与直流系统协调配合实现方法，其特征在于：所述步骤(7)具体包括：
根据未投运的无功补偿装置个数m，以及每组无功补偿装置的容量QL，计算需投入的无功补偿装置组数s为：
s＝(ΔQs-Qmax)/QL (8)
其ΔQs为系统所需无功功率值，Qmax为调相机能发出的最大无功，s取整数；
判断s与m的大小；如果s小于m，则向未投运组数发出投运s组的无功补偿装置，同时向调相机发出系统所需无功和无功补偿装置提供无功功率的无功差值ΔQSC的指令：
ΔQSC＝ΔQs-sQL (9)。
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