CN110739705B - 一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备 - Google Patents

一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备 Download PDF

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Abstract

本申请中公开了一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备，包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在直流输电系统中增加一档分接头；当直流输电系统满足无功装置切除的条件，且直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及运行角度满足第二预设范围时，在直流输电系统中减少一档分接头。本申请仅通过调整分接头的控制方式，便能实现电压波动，而不需要增加任何实际设备，减少控制成本，解决了现有技术中的电压波动的技术问题。

Description

一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备
技术领域
本申请涉及无功补偿领域，尤其涉及一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备。
背景技术
直流输电系统为了保证自身的无功需求，常常需要配置无功补偿装置。直流输电系统所需的无功随着有功功率的增大而增大，因此要求无功设备随着有功功率的变化而逐渐投入或切除。在无功设备的投入或切除的过程中，将会对交直流系统产生冲击，引起交流电压的波动。
通常，电力系统对交流电压的波动均有限制要求，需要满足电能质量的相关标准的要求，因此无功补偿设备的小组容量设计时，通常容量不能过大，负责将会超过电压波动的要求。同时交流电压的稳态波动范围、换流变压器分接头以及触发角(熄弧角)范围存在一一对应关系。在一般的设计中，要求分接头的档距大于交流系统电压的稳态波动，以免由于无功补偿设备的投切引起换流变分接头档距的频繁动作，同时要求触发角的角度变化范围与分接头的档距存在关联关系，即触发角的变化范围引起的电压变化应略大于分接头档距引起的电压变化。三者存在的关系为：Ka>KOLTC>KFW，其中Ka为角度变化范围引起的电压波动；KOLTC为分接头动作一档引起的电压波动；KFW为无功补偿设备小组投切引起的电压波动。直流输电系统需求的无功总量一定，因此无功补偿装置的总容量一定，若是小组装置的容量要求越小，则组数越多，设备成本和占地将增大。出于节省设备造价和节省占地的角度，会要求增大无功补偿设备的小组容量，从而使得小组无功补偿装置投切时引起的电压波动将超过分接头要求的电压波动。即出现无功补偿设备的容量与分接头档距不匹配的问题。
在此种情况下，无功补偿装置投切后，变压器的分接头将根据控制要求发生动作，而后会引起直流系统的角度变化。
发明内容
本申请提供了一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备，通过对高压直流电的运行角度和无功交换量进行监测和判断，并根据高压直流电的运行角度和无功交换量的变化判断是否增减分接头，以限制了电压波动后引起的分接头动作，从而抑制由于无功补偿装置投切引起的电压波动超标问题。本申请仅通过调整分接头的控制方式，便能实现电压波动，而不需要增加任何实际设备，减少控制成本，解决了现有技术中的电压波动的技术问题。
本申请第一方面提供了一种基于分接头的无功补偿方法，包括：
当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在所述直流输电系统中增加一档分接头；
当所述直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及所述运行角度满足第二预设范围时，在所述直流输电系统中减少一档分接头。
可选地，所述直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，若所述运行角度符合第三预设运行范围，不动分接头。
可选地，所述当直流输电系统满足无功装置投入的条件，还包括：当所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第二预设交流吸收无功交换量时，在所述直流输电系统中投入一组无功补偿装置。
可选地，所述直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，若所述运行角度符合第四预设运行范围，不动分接头。
可选地，所述当直流输电系统满足无功装置切除的条件，还包括：当所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第二预设交流发出无功交换量的绝对值时，在所述直流输电系统中切除一组无功补偿装置。
本申请第二方面提供了一种基于分接头的无功补偿装置，包括：
增加分接头模块，用于当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在所述直流输电系统中增加一档分接头；
减少分接头模块，用于当所述直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及所述运行角度满足第二预设范围时，在所述直流输电系统中减少一档分接头。
可选地，所述直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，若所述运行角度符合第三预设运行范围，不动分接头。
可选地，所述增加分接头模块还用于：当所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第二预设交流吸收无功交换量时，在所述直流输电系统中投入一组无功补偿装置。
本申请第三方面提供了一种基于分接头的无功补偿设备，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行第一方面的基于分接头的无功补偿方法。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行第一方面的基于分接头的无功补偿方法。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请中，提供了一种基于分接头的无功补偿方法，包括：
当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在所述直流输电系统中增加一档分接头；
当所述直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及所述运行角度满足第二预设范围时，在所述直流输电系统中减少一档分接头。
本申请提供的基于分接头的无功补偿方法，通过对高压直流电的运行角度和无功交换量进行监测和判断，并根据高压直流电的运行角度和无功交换量的变化判断是否增减分接头，以限制了电压波动后引起的分接头动作，从而抑制由于无功补偿装置投切引起的电压波动超标问题。本申请仅通过调整分接头的控制方式，便能实现电压波动，而不需要增加任何实际设备，减少控制成本，解决了现有技术中的电压波动的技术问题。
附图说明
图1为本申请提供的一种无功补偿方法的一个实施例的流程示意图；
图2为本申请提供的一种无功补偿方法的另一个实施例的流程示意图；
图3为本申请提供的一种无功补偿方法的一个实施例的投入无功补偿装置的结构示意图；
图4为现有技术中的无功补偿装置投切后触发角和关断角的仿真变化曲线图；
图5为现有技术中的无功补偿装置投切后整流侧交流母线电压的仿真变化曲线图；
图6为现有技术中的无功补偿装置投切后的整流侧交流母线电压的仿真变化曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
分接头为变压器的有载调压设备，通过调节设备，可以调整变压器的二次侧电压。稳态电压波动为无功补偿设备或切除时引起的交流母线电压的变化率。直流输电系统为利用直流进行电能传输的系统，其主要设备包括换流变压器、换流阀、平波电抗器、直流滤波器和交流滤波器。其中，换流变压器是实现电压幅值变换的设备，通常是将电压幅值降低到某一适当的值，换流阀是实现交流电到直流电变换的设备，平波电抗器主要用来抑制直流侧电流脉动，直流滤波器滤除直流侧谐波，交流滤波器用来滤除交流侧谐波。
在某些情况下，受设备制造能力的限制，换流变压器的分接头一档引起的电压波动不能过大，而控制电压波动将大大限制无功补偿装置的小组容量。而无功补偿装置的小组容量受限，将会增大设备的成本和设备的占地。
出于节省设备造价和节省占地的角度，需要增大无功补偿设备的小组容量，从而使得小组无功补偿设备投切时引起的电压波动将超过分接头允许的电压波动。也就是无功补偿设备的容量和分接头档距不匹配的问题。
在这种情况下，无功补偿装置投切后，变压器的分接头将根据控制要求发生动作，而后会引起直流系统的角度变化。具体过程如以下例子：
在滤波器即将投入后，交流测电压升高，导致触发角增大；分接头动作后，触发角相应的较小，但无功消耗也随之减小，导致电压波动进一步上升。在某些工况下，分接头调节1档后角度仍无法进入额定角度的范围，需要再调节一档分接头，无功消耗进一步减小，导致电压波动再一次上升。
具体实例有：直流：双极功率310MW(约0.689pu)，整流侧触发角16.5度，逆变侧关断角18.1度。整流侧换流变的分接头增加一档，逆变侧换流变的分接头减少一档。
交流：整流侧交流母线电压0.9995pu、逆变侧交流母线电压1.0pu。整流侧投入4组滤波器、逆变侧投入5组滤波器。在直流双极功率增加至某个值时，与系统的无功交换到达边界值，投入无功补偿装置。
变压器抽头为1.25％，投入第5组滤波器，整流侧触发角19.3度，超出运行范围，变压器抽头动作增加2档，将触发角拉回运行范围(16.8度)。
所得到的仿真结果如图4-6所示。图4为现有技术中的无功补偿装置投切后触发角和关断角的仿真变化曲线图，其中，Alpha为触发角，Mrn为关断角；图5为现有技术中的无功补偿装置投切后整流侧交流母线电压的仿真变化曲线图；图6为现有技术中的无功补偿装置投切后的整流侧交流母线电压的仿真变化曲线图。
当计及变压器抽头变化的影响时，整流侧交流母线电压的波动超出2％。
Figure BDA0002250783360000061
表一仿真实验结果
本申请提供的一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备，通过对高压直流电的运行角度和无功交换量进行监测和判断，并根据高压直流电的运行角度和无功交换量的变化判断是否增减分接头，以限制了电压波动后引起的分接头动作，从而抑制由于无功补偿装置投切引起的电压波动超标问题。本申请仅通过调整分接头的控制方式，便能实现电压波动，而不需要增加任何实际设备，减少控制成本，解决了现有技术中的电压波动的技术问题。
参见图1，图1为本申请提供的一种无功补偿方法的一个实施例的流程示意图；图3为本申请提供的一种无功补偿方法的一个实施例的投入无功补偿装置的结构示意图。
本申请实施例第一方面提供了一种基于分接头无功补偿方法，包括：
100，当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在直流输电系统中增加一档分接头；
200，当直流输电系统满足无功装置切除的条件，且直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及运行角度满足第二预设范围时，在直流输电系统中减少一档分接头。
需要说明的是，假设在直流工程的正常运行过程中，其额定运行角度为α0，角度的运行范围为[αmin,αmax]。
直流输电系统与交流系统的无功交换量的范围为[-Qmin,Qmax]，其中Qmin表示的是交流系统吸收无功，Qmax表示的是交流系统发出无功。
直流输电系统与交流系统的无功交换量为Q，实际运行角度为α。
当直流输电系统吸收的无功越来越多，即要满足无功装置投入的条件时，且发现与交流系统无功交换满足：
Figure BDA0002250783360000071
则增添一档分接头。其中Kq1和Ka1为调节系数，需根据实际系统特性研究确定。
当直流输电系统吸收的无功越来越少，即要满足无功装置切除的条件时，且发现与交流系统的无功交换量满足：
Figure BDA0002250783360000072
则调减一档分接头。其中，其中Kq3和Ka2为调节系数，需根据实际系统特性研究确定。并且，无论是增加还是调减分接头，可以要求两个极的分接头调节一致，以减小极间的分接头误差。
进一步地，直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，若运行角度符合第三预设运行范围，不动分接头。
需要说明的是，当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且满足：
Figure BDA0002250783360000073
则分接头不动作。
参见图2，为本申请提供的一种无功补偿方法的另一个实施例的流程示意图。
进一步地，
110，当直流输电系统满足无功装置投入的条件，还包括：当直流输电系统的无功交换量大于或等于第二预设交流吸收无功交换量时，在直流输电系统中投入一组无功补偿装置。
需要说明的是，在直流输电系统满足无功装置投入的条件，并且满足：
Q≥KQ2Qmax；
则投入一组无功补偿装置。其中KQ2为调节系数，可以根据直流系统的系统特性来确定。
进一步地，
直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置切除的条件，且直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，若运行角度符合第四预设运行范围，不动分接头。
需要说明的是，当直流输电系统吸收的无功越来越少，即要满足无功装置切除的条件时，且发现与交流系统的无功交换量满足：
Figure BDA0002250783360000081
则分接头不动作。其中，Kq3和Ka2为调节系数，需要根据直流输电系统的实际系统特性来研究确定。
进一步地，
当直流输电系统满足无功装置切除的条件，还包括：当直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第二预设交流发出无功交换量的绝对值时，在直流输电系统中切除一组无功补偿装置。
需要说明的是，当直流输电系统吸收的无功越来越少，即要满足无功装置切除的条件时，且发现与交流系统的无功交换量满足：
|Q|≥KQ4|Qmin|；
则切除一组无功补偿装置。其中，KQ4为调节系数，需要根据该直流输电系统的系统特性来确定。
参见图3，为本申请提供的一种无功补偿方法的一个实施例的投入无功补偿装置的结构示意图。
本申请实施例第二方面提供了一种基于分接头的无功补偿装置，包括：
增加分接头模块10，用于当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在直流输电系统中增加一档分接头；
减少分接头模块20，用于当直流输电系统满足无功装置切除的条件，且直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及运行角度满足第二预设范围时，在直流输电系统中减少一档分接头。
进一步地，直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，若运行角度符合第三预设运行范围，不动分接头。
进一步地，增加分接头模块还用于：当直流输电系统的无功交换量大于或等于第二预设交流吸收无功交换量时，在直流输电系统中投入一组无功补偿装置。
本申请实施例第三方面提供了一种基于分接头的无功补偿设备，设备包括处理器以及存储器：
存储器用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；
处理器用于根据程序代码中的指令执行第一方面的基于分接头的无功补偿方法。
本申请实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质用于存储程序代码，程序代码用于执行第一方面的基于分接头的无功补偿方法。
本申请的说明书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：Read-OnlyMemory，英文缩写：ROM)、随机存取存储器(英文全称：Random Access Memory，英文缩写：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种基于分接头的无功补偿方法，其特征在于，包括：
当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在所述直流输电系统中增加一档分接头；
当所述直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及所述运行角度满足第二预设范围时，在所述直流输电系统中减少一档分接头；
所述直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，若所述运行角度符合第三预设运行范围，不动分接头；
所述当直流输电系统满足无功装置投入的条件，还包括：当所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第二预设交流吸收无功交换量时，在所述直流输电系统中投入一组无功补偿装置。
2.根据权利要求1所述的基于分接头的无功补偿方法，其特征在于，所述直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，若所述运行角度符合第四预设运行范围，不动分接头。
3.根据权利要求1所述的基于分接头的无功补偿方法，其特征在于，所述当直流输电系统满足无功装置切除的条件，还包括：当所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第二预设交流发出无功交换量的绝对值时，在所述直流输电系统中切除一组无功补偿装置。
4.一种基于分接头的无功补偿装置，其特征在于，包括：
增加分接头模块，用于当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，以及运行角度满足第一预设范围时，在所述直流输电系统中增加一档分接头；
减少分接头模块，用于当所述直流输电系统满足无功装置切除的条件，且所述直流输电系统的无功交换量的绝对值大于或等于第一预设交流发出无功交换量的绝对值，以及所述运行角度满足第二预设范围时，在所述直流输电系统中减少一档分接头；
所述直流输电系统的运行角度包括：当直流输电系统满足无功装置投入的条件，且所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第一预设交流吸收无功交换量，若所述运行角度符合第三预设运行范围，不动分接头；
所述增加分接头模块还用于：当所述直流输电系统的无功交换量大于或等于第二预设交流吸收无功交换量时，在所述直流输电系统中投入一组无功补偿装置。
5.一种基于分接头的无功补偿设备，其特征在于，所述设备包括处理器以及存储器：
所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行权利要求1-3任一项所述的基于分接头的无功补偿方法。
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-3任一项所述的基于分接头的无功补偿方法。
CN201911033409.2A 2019-10-28 2019-10-28 一种基于分接头的无功补偿方法、装置及设备 Active CN110739705B (zh)

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