CN111799807A - 直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法及装置，包括：若当前的交流母线电压大于交流母线电压阈值，则根据每一个无功补偿装置的U‑I特性斜率比值、当前的交流母线电压和交流母线电压阈值，为每一个无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；若所有第一无功功率补偿容量之和大于补偿容量阈值，且当前投切的滤波器组为最小滤波器组、当前的交流母线电压大于交流母线电压阈值时，为每一个无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；若所有第二无功功率补偿容量之和大于补偿容量阈值，则使用最小无功功率的控制方法；本发明对多种无功补偿装置的协同电压进行控制，将交流母线电压维持在一定范围内，提高系统的稳定性。

Description

直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法及装置

技术领域

本发明涉及输配电技术领域，尤其涉及一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法及装置。

背景技术

高压直流输电系统在传输有功功率的同时需要消耗大量的无功功率，因此常规直流系统需配置一定数量的交流滤波器、高压电容器、低压电容器或电抗器，在滤除系统谐波的同时补偿系统所需的无功功率，然而上述无功补偿装置采用机械投切办法，动作时间s级，当系统出现低负荷、过负荷和故障等情况时，机械开关来不及动作，有功功率的变化必然会引起系统无功波动，进而很可能导致电压失稳，严重制约着交直流系统的安全稳定运行。

现有技术中，直流输电系统采用交换虚拟电路(SVC)或静止同步补偿器(STATCOM)的无功补偿装置来补偿系统所需的无功功率，由于交换虚拟电路和静止同步补偿器对应的调节手段不同，且交换虚拟电路和静止同步补偿器之间缺乏相互的协调控制，使得直流输电系统只能采用单一的无功补偿装置，从而使得系统所需的无功功率的补偿效果不佳，导致电压波动，进而降低直流输电系统的稳定性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，能够对多种无功补偿装置的协同电压进行控制，将交流母线电压维持在一定范围内，提高系统的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，包括：

获取并判断直流输电系统中当前的交流母线电压是否大于预设的交流母线电压阈值；

若当前的交流母线电压大于所述交流母线电压阈值，则获取直流输电系统中的N个无功补偿装置，并根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；其中，N为大于0的整数；

判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值；

若所有所述第一无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组；当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组为最小滤波器组时，判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值；若是，则根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；

判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值；

若所有所述第二无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则所述直流控制系统切换到最小无功功率的控制方法。

进一步地，所述每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值由对应的无功补偿装置的容量幅值获得的。

进一步地，所述根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量，具体包括：

计算当前的交流母线电压与所述交流母线电压阈值之间的电压差；

根据所述电压差和每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量。

进一步地，在所述判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值之后，所述方法还包括：

若所有所述第一无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，则根据每一个所述第一无功功率补偿容量，控制对应的无功补偿装置输出对应的第一无功功率补偿容量。

进一步地，在所述判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组之后，所述方法还包括：

当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组不为最小滤波器组时，根据当前投切的滤波器组进行投切，且控制每一个所述无功补偿装置输出的无功功率补偿容量为0。

进一步地，在所述判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值之后，所述方法还包括：

若当前的交流母线电压小于或等于所述交流母线电压阈值，则无需为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量。

进一步地，在判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值之后，所述方法还包括：

若所有所述第二无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，则根据每一个所述第二无功功率补偿容量，控制对应的无功补偿装置输出对应的第二无功功率补偿容量。

进一步地，所述补偿容量阈值为所述直流输电系统中任一滤波器组的补偿容量。

相应地，本发明还提供一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制装置，包括：

第一判断模块，用于获取并判断直流输电系统中当前的交流母线电压是否大于预设的交流母线电压阈值；

第一控制模块，用于若当前的交流母线电压大于所述交流母线电压阈值，则获取直流输电系统中的N个无功补偿装置，并根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；其中，N为大于0的整数；

第二判断模块，用于判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值；

第二控制模块，用于若所有所述第一无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组；当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组为最小滤波器组时，判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值；若是，则根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；

第三判断模块，用于判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值；

第三控制模块，用于若所有所述第二无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则所述直流控制系统切换到最小无功功率的控制方法。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，该方法包括：若当前的交流母线电压大于交流母线电压阈值，则根据每一个无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和交流母线电压阈值，为每一个无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；若所有第一无功功率补偿容量之和大于补偿容量阈值，且当前投切的滤波器组为最小滤波器组、当前的交流母线电压大于交流母线电压阈值时，为每一个无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；若所有第二无功功率补偿容量之和大于补偿容量阈值，则使用最小无功功率的控制方法。相比于现有的直流输电系统只能采用单一的无功补偿装置，本发明根据每一个无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和交流母线电压阈值，为每一个无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量，从而充分发挥各个无功补偿装置的功能，有效减少电压波动，进而提高直流输电系统的稳定性。

附图说明

图1是本发明提供的一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法的一个优选实施例的流程图；

图2是本发明提供的直流输电系统的结构图；

图3是本发明提供的一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法的又一个优选实施例的流程图；

图4是本发明提供的一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制装置的一个优选实施例的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本技术领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，参见图1所示，是本发明提供的一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法的一个优选实施例的流程图，所述方法包括步骤S11至步骤S16：

步骤S11、获取并判断直流输电系统中当前的交流母线电压是否大于预设的交流母线电压阈值；

步骤S12、若当前的交流母线电压大于所述交流母线电压阈值，则获取直流输电系统中的N个无功补偿装置，并根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；其中，N为大于0的整数；

步骤S13、判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值；

步骤S14、若所有所述第一无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组；当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组为最小滤波器组时，判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值；若是，则根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；

步骤S15、判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值；

步骤S16、若所有所述第二无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则所述直流控制系统切换到最小无功功率的控制方法。

在又一个优选实施例中，所述每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值由对应的无功补偿装置的容量幅值获得的。

在本实施例中，每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值与各自的容量幅值成反比。

在又一个优选实施例中，所述根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量，具体包括：

计算当前的交流母线电压与所述交流母线电压阈值之间的电压差；

根据所述电压差和每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量。

在本实施例中，根据容量配置原则，可以最大限度的发挥各个无功补偿装置的无功补偿的特性，减少母线电压的波动，提高直流输电系统的稳定性。

在又一个优选实施例中，在所述判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值之后，所述方法还包括：

若所有所述第一无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，则根据每一个所述第一无功功率补偿容量，控制对应的无功补偿装置输出对应的第一无功功率补偿容量。

在本实施例中，由于所有所述第一无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，无功补偿装置的第一无功功率补偿容量能够将母线电压控制在稳定范围内，无需通过投切滤波器组的方式，充分发挥各个无功补偿装置的无功功率补偿特性。

在又一个优选实施例中，在所述判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组之后，所述方法还包括：

当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组不为最小滤波器组时，根据当前投切的滤波器组进行投切，且控制每一个所述无功补偿装置输出的无功功率补偿容量为0。

在本实施例中，直流输电系统中存在多组滤波器小组，根据传统滤波器投切原则，切滤波器优先切除高次谐波滤波器，投滤波器优先投低次谐波滤波器，其主要原理是按照谐波次数进行投切。若当前投切的滤波器组不上最小滤波器组，为了中和滤波器组投切的无功冲击，每一个所述无功补偿装置输出的无功功率补偿容量均为0。

在又一个优选实施例中，在所述判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值之后，所述方法还包括：

若当前的交流母线电压小于或等于所述交流母线电压阈值，则无需为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量。

在又一个优选实施例中，在判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值之后，所述方法还包括：

若所有所述第二无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，则根据每一个所述第二无功功率补偿容量，控制对应的无功补偿装置输出对应的第二无功功率补偿容量。

在又一个优选实施例中，所述补偿容量阈值为所述直流输电系统中任一滤波器组的补偿容量。需说明的是，直流输电系统中每一个滤波器小组的容量基本一致。

为了更好的说明本实施例的流程和原理，以下面的例子进行具体说明：

可参见图2和图3，直流输电系统中包括两个无功补偿装置，分别为交换虚拟电路(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)；

当直流输电系统中当前的交流母线电压大于预设的交流母线电压阈值时，则表明交流母线电压发生波动，通过SVC和STATCOM的的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和交流母线电压阈值，为SVC分配对应的第一无功功率补偿容量，为STATCOM分配对应的第一无功功率补偿容量；

若SVC的第一无功功率补偿容量与STATCOM的第一无功功率补偿容量之和大于滤波器小组的容量，则表明SVC的第一无功功率补偿容量和STATCOM的第一无功功率补偿容量不能使交流母线电压控制在稳定范围内，此时只能通过投切小组滤波器来将交流母线电压控制在稳定范围内，且将SVC和STATCOM按照一定的速率将补偿容量降低到0，使SVC和STATCOM恢复到无功备用状态；

当投切小组滤波器为最小滤波器组时，继续投入使用SVC和STATCOM，考虑到直流输电系统大部分电压波动均是由于直流输电系统有功功率波动引起无功吸收量变化导致的，在此条件下若二者达到各自功率满发状态，则直流控制系统切换到定最小无功功率的控制方法。

由此可见，本发明提供的一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，充分考虑多种无功补偿配合控制方式，确定容量配置原则，可以最大限度的发挥SVC和STATCOM快速无功补偿的控制方式，解决了滤波器投切引起的电压冲击问题，同时利用直流输电自身控制特点，最终实现母线电压的稳定运行，提高系统稳定性。

本发明实施例还提供了一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制装置，能够实现上述任一实施例所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法的所有流程，装置中的各个单元、模块的作用以及实现的技术效果分别与上述实施例所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法的作用以及实现的技术效果对应相同，这里不再赘述。

参见图4所示，是本发明提供的一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制装置的一个优选实施例的结构框图，所述装置包括：

第一判断模块11，用于获取并判断直流输电系统中当前的交流母线电压是否大于预设的交流母线电压阈值；

第一控制模块12，用于若当前的交流母线电压大于所述交流母线电压阈值，则获取直流输电系统中的N个无功补偿装置，并根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；其中，N为大于0的整数；

第二判断模块13，用于判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值；

第二控制模块14，用于若所有所述第一无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组；当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组为最小滤波器组时，判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值；若是，则根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；

第三判断模块15，用于判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值；

第三控制模块16，用于若所有所述第二无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则所述直流控制系统切换到最小无功功率的控制方法。

由上可见，本发明实施例提供了一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法及装置，若当前的交流母线电压大于交流母线电压阈值，则根据每一个无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和交流母线电压阈值，为每一个无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；若所有第一无功功率补偿容量之和大于补偿容量阈值，且当前投切的滤波器组为最小滤波器组、当前的交流母线电压大于交流母线电压阈值时，为每一个无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；若所有第二无功功率补偿容量之和大于补偿容量阈值，则使用最小无功功率的控制方法。相比于现有的直流输电系统只能采用单一的无功补偿装置，本发明根据每一个无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和交流母线电压阈值，为每一个无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量，从而充分发挥各个无功补偿装置的功能，有效减少电压波动，进而提高直流输电系统的稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，包括：

获取并判断直流输电系统中当前的交流母线电压是否大于预设的交流母线电压阈值；

若当前的交流母线电压大于所述交流母线电压阈值，则获取直流输电系统中的N个无功补偿装置，并根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；其中，N为大于0的整数；

判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值；

若所有所述第一无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组；当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组为最小滤波器组时，判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值；若是，则根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；

判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值；

若所有所述第二无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则所述直流控制系统切换到最小无功功率的控制方法。

2.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，所述每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值由对应的无功补偿装置的容量幅值获得的。

3.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，所述根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量，具体包括：

计算当前的交流母线电压与所述交流母线电压阈值之间的电压差；

根据所述电压差和每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量。

4.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，在所述判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值之后，所述方法还包括：

若所有所述第一无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，则根据每一个所述第一无功功率补偿容量，控制对应的无功补偿装置输出对应的第一无功功率补偿容量。

5.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，在所述判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组之后，所述方法还包括：

当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组不为最小滤波器组时，根据当前投切的滤波器组进行投切，且控制每一个所述无功补偿装置输出的无功功率补偿容量为0。

6.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，在所述判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值之后，所述方法还包括：

若当前的交流母线电压小于或等于所述交流母线电压阈值，则无需为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量。

7.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，其特征在于，在判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值之后，所述方法还包括：

若所有所述第二无功功率补偿容量之和小于或等于所述补偿容量阈值，则根据每一个所述第二无功功率补偿容量，控制对应的无功补偿装置输出对应的第二无功功率补偿容量。

8.如权利要求1所述的直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制方法，所述补偿容量阈值为所述直流输电系统中任一滤波器组的补偿容量。

9.一种直流输电系统多无功补偿装置的协同电压控制装置，其特征在于，包括：

第一判断模块，用于获取并判断直流输电系统中当前的交流母线电压是否大于预设的交流母线电压阈值；

第一控制模块，用于若当前的交流母线电压大于所述交流母线电压阈值，则获取直流输电系统中的N个无功补偿装置，并根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第一无功功率补偿容量；其中，N为大于0的整数；

第二判断模块，用于判断所有所述第一无功功率补偿容量之和是否大于预设的补偿容量阈值；

第二控制模块，用于若所有所述第一无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则判断所述直流输电系统中当前投切的滤波器组是否为最小滤波器组；当所述直流输电系统中当前投切的滤波器组为最小滤波器组时，判断当前的交流母线电压是否大于所述交流母线电压阈值；若是，则根据每一个所述无功补偿装置的U-I特性斜率比值、当前的交流母线电压和所述交流母线电压阈值，为每一个所述无功补偿装置分配对应的第二无功功率补偿容量；

第三判断模块，用于判断所有所述第二无功功率补偿容量之和是否大于所述补偿容量阈值；

第三控制模块，用于若所有所述第二无功功率补偿容量之和大于所述补偿容量阈值，则所述直流控制系统切换到最小无功功率的控制方法。

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