CN111628508A - 抑制高压直流暂态过电压的调相机与svc协调控制方法 - Google Patents

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李宛齐
邵冲
张柏林
徐宏雷
吴斌
陈仕彬
冯永春
魏博
刘克权
王耿
刘文颖
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Abstract

本发明公开了抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法。特征是在确定调相机和SVC的调节特性基础上，考虑将调相机与SVC进行协调控制，以控制母线电压不越限为目标，合理地进行无功补偿协调。本发明能够实现稳定电压的目标，保证直流输电系统的安全稳定，对促进风电外送消纳具有重要意义。

Description

抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法
技术领域
本发明属于无功电压调节领域，具体地，涉及抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法。
背景技术
我国风能资源主要集中在“三北”地区，与负荷中心呈逆向分布，高压直流输电具有输送容量大、输送距离远和输电可靠性高等优点，已成为我国实现电网互联、大规模能源外送的重要方式。但直流输电在体现其优势的同时也会对系统的安全稳定运行带来新的挑战。
特高压直流输电系统在正常运行时换流器需要消耗的无功功率为输送功率的30％～50％，通常由交流滤波器就地进行补偿。当特高压直流输电系统发生换相失败故障时，系统输送功率大幅减小甚至中断，此时交流滤波器无功功率补偿过剩，导致送端换流站母线暂态电压升高，引发暂态过电压，过电压可能会进一步导致大规模风电场脱网，使得故障范围扩大，不利于系统的安全稳定运行。因此，研究抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法具有重要的理论和实际意义。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，用于解决直流送端系统发生暂态过电压情况下，调相机与SVC如何协调控制进行无功调节的问题，为电网直流输电提供参考。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：系统发生故障后，获取整流侧换流母线暂态电压，判断母线电压是否越限，即是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，其中Us为母线电压，UN为母线额定电压，若满足约束，则协调控制结束，否则转S2；
S2：利用调相机的快速励磁进行无功补偿，控制母线电压接近参考值1.04UN；
S3：判断母线电压是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，若满足约束，说明调相机无功出力充足，则协调控制结束，否则，说明调相机无功出力不足，转S4；
S4：利用SVC进行无功补偿，控制母线电压接近参考值1.04UN；
S5：判断母线电压是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，若满足约束，则协调控制结束，转S6，否则转S2；
S6：抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制结束。
2.根据权利要求1所述的抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，其特征在于，所述S2中调相机无功补偿量ΔQx为：
ΔQsc＝Us0Δid+ΔUsid0 (1)
式中，Us0为送端换流站母线初始电压；Δid为调相机d轴无功电流变化量；id0为正常工作时调相机d轴无功电流。3.根据权利要求1所述的抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，其特征在于，所述S4中SVC无功补偿量ΔQsv为：
Figure BDA0002431553560000021
式中，C为介电常数。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，综合考虑了调相机与SVC的调节特性，通过协调调相机与SVC参与无功调节，抑制直流送端系统暂态过电压，为电网直流输电提供参考。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1是抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法的流程图；
图2换流站母线电压幅值与调相机无功功率；
图3换流站母线电压幅值与SVC无功功率。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明的典型实施例进行说明，应当理解，此处所描述的典型实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
以直流系统发生三相永久N-1故障导致的换相失败为例，在MATLAB中进行仿真。本发明提供的抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法包括：
S1：系统发生故障后，获取整流侧换流母线暂态电压，判断母线电压是否越限，即是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，其中Us为母线电压，UN为母线额定电压，若满足约束，则协调控制结束，否则转S2；
直流换相失败后，整流侧母线电压变为1.6倍的额定电压，电压越限严重，进行协调控制。
S2：利用调相机的快速励磁进行无功补偿，控制母线电压接近参考值1.04UN；
得到换流站母线电压与调相机无功功率如图2所示，从图中可以看出故障后换流站母线电压暂态跌落瞬间，调相机自发响应，快速输出大量无功功率，此后逐渐衰减，随后进入强励状态，输出无功功率最高为170Mvar，直至母线电压恢复至1.3p.u.左右。
S3：判断母线电压是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，若满足，说明调相机无功出力充足，则协调控制结束，否则，说明调相机无功出力不足，转S4；
调相机进行无功补偿后，母线电压仍越限，需要SVC也参与无功调节。
S4：利用SVC进行无功补偿，控制母线电压接近参考值1.04UN，如图3所示；
S5：判断母线电压是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，若满足，则转S6，否则转S2；
经过调相机和SVC协调控制后，母线电压变为1.05倍额定电压，接近控制值。
S6：抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制结束。
从图中可以看出，经过调相机与SVC协调控制后，换流站母线电压位于合理范围，完成调相机与SVC的协调控制。
上述实例分析表明：抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，综合考虑了调相机与SVC的调节能力，通过将调相机与SVC进行协调控制，抑制了高压直流送端系统暂态过电压，为电网制定直流输电调度计划提供参考。

Claims (3)

1.抑制高压直流暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
S1：系统发生故障后，获取整流侧换流母线暂态电压，判断母线电压是否越限，即是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，其中Us为母线电压，UN为母线额定电压，若满足约束，则协调控制结束，否则转S2；
S2：利用调相机的快速励磁进行无功补偿，控制母线电压接近参考值1.04UN；
S3：判断母线电压是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，若满足约束，说明调相机无功出力充足，则协调控制结束，否则，说明调相机无功出力不足，转S4；
S4：利用SVC进行无功补偿，控制母线电压接近参考值1.04UN；
S5：判断母线电压是否满足1.0UN≤Us≤1.06UN，若满足约束，则协调控制结束，转S6，否则转S2；
S6：抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制结束。
2.根据权利要求1所述的抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，其特征在于，所述S2中调相机无功补偿量ΔQsc为：
ΔQsc＝Us0Δid+ΔUsid0 (1)
式中，Us0为送端换流站母线初始电压；Δid为调相机d轴无功电流变化量；id0为正常工作时调相机d轴无功电流。
3.根据权利要求1所述的抑制高压直流送端系统暂态过电压的调相机与SVC协调控制方法，其特征在于，所述S4中SVC无功补偿量ΔQsv为：
Figure FDA0002431553550000011
式中，C为介电常数。
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