本發(fā)明涉及高壓直流輸電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于柔性直流換流閥無功控制的交流母線電壓調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

柔性直流輸電有功和無功分量可獨(dú)立控制。柔性直流無功分量可選擇定電壓控制和定無功控制。定電壓控制保證當(dāng)前交流電壓為穩(wěn)定值，定無功控制保證輸出或吸收的無功功率(本文特指容性無功，吸收為正，發(fā)出為負(fù))為恒定值，與statcom基本原理一致。受柔性直流輸電的容量限制，換流站現(xiàn)場常采用定無功功率控制，且控制無功功率為0，保證有功功率能夠運(yùn)行在額定工況下。無功功率控制的對象一般為聯(lián)接變網(wǎng)側(cè)無功。

根據(jù)柔性直流換流站現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在交流側(cè)電壓偏低或偏高且無法通過低抗繼續(xù)調(diào)壓(低抗已全部切除、已全部投入或在檢修狀態(tài))時(shí)，調(diào)度可能下令通過柔直發(fā)出或吸收無功來調(diào)節(jié)交流電壓到目標(biāo)值。大電網(wǎng)實(shí)時(shí)計(jì)算較為困難，調(diào)度一般不會給出無功的目標(biāo)值，需要現(xiàn)場運(yùn)行人員通過多次無功遙調(diào)指令來實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，增加了現(xiàn)場操作風(fēng)險(xiǎn)，也給系統(tǒng)引入多次無功和電壓波動。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于柔性直流換流閥無功控制的交流母線電壓調(diào)節(jié)方法，以便準(zhǔn)確調(diào)節(jié)交流母線電壓。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種基于柔性直流換流閥無功控制的交流母線電壓調(diào)節(jié)方法，包括步驟：

獲取交流母線電壓調(diào)節(jié)前的初始值u0和調(diào)節(jié)后的目標(biāo)值u，并假設(shè)u>u0；

控制柔性直流換流閥發(fā)出無功至q1，觀測此時(shí)的交流母線電壓u1；

根據(jù)下式計(jì)算交流母線電壓目標(biāo)值u對應(yīng)的柔性直流換流閥發(fā)出的無功q2；

控制柔性直流換流閥發(fā)出無功至q2，此時(shí)，交流母線電壓達(dá)到目標(biāo)值u，若u<u0，則q1和q2為柔性直流換流閥吸收的無功。

本發(fā)明采用并聯(lián)電容器調(diào)壓原理來計(jì)算柔性直流輸電無功調(diào)壓，通過測試步驟計(jì)算最終需要發(fā)出的無功，即通過兩步法來計(jì)算實(shí)現(xiàn)柔性直流無功對交流電壓的定量計(jì)算。本方法突出優(yōu)點(diǎn)是簡單實(shí)用，不依賴復(fù)雜電力計(jì)算，無需考慮換流站運(yùn)行方式，明確了所發(fā)無功參考值，避免了頻繁調(diào)節(jié)對系統(tǒng)造成的擾動，降低了現(xiàn)場操作風(fēng)險(xiǎn)。

附圖說明

圖1為柔直發(fā)無功與并聯(lián)電容器發(fā)無功對系統(tǒng)電壓的支撐原理基本相似的示意圖；

圖2為本發(fā)明基于柔性直流換流閥無功控制的交流母線電壓調(diào)節(jié)方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明采用兩步調(diào)壓法實(shí)現(xiàn)對交流母線電壓的調(diào)節(jié)，首先介紹“兩步法”的原理。

柔性直流換流閥無功控制調(diào)壓與并聯(lián)電容器調(diào)壓原理類似。根據(jù)《gb50227-2008并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》p59頁條文說明，并聯(lián)電容器投入電網(wǎng)后引起母線電壓可用下式計(jì)算：

式中，δu為母線電壓升高值，us0為電容器投入前母線電壓，sd為母線三相短路容量，q為投入運(yùn)行的電容器組容量。

如圖1所示，柔直發(fā)無功與并聯(lián)電容器發(fā)無功對系統(tǒng)電壓的支撐原理基本相似，上式也適用于柔性直流換流閥。不同的是，并聯(lián)電容器所發(fā)無功與交流電壓有關(guān)，不可控；而柔直所發(fā)無功可以控制恒定。由于柔性直流換流閥無功改變前后，一次接線不變，因此短路容量不變。

已知初始狀態(tài)，柔直發(fā)無功為0。換流站交流母線電壓為u0，根據(jù)調(diào)度要求，無功調(diào)節(jié)到u。

通過以下兩步定量計(jì)算柔性直流所發(fā)無功對交流電壓的支撐作用，并假設(shè)u>u0(u<u0時(shí)柔直換流閥要吸收無功，即發(fā)感性無功，步驟一樣)：

(1)、設(shè)置柔直換流閥發(fā)出無功目標(biāo)值q1，交流母線電壓抬升至u1；q1原則上可以在換流閥無功輸出能力范圍內(nèi)任意設(shè)置，建議根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)值估算，不宜過小，否則可能因測量誤差導(dǎo)致調(diào)節(jié)不精確。

(2)、控制柔直換流閥發(fā)出無功q2，交流母線電壓抬升至u；

(1)為測試步驟，通過本步計(jì)算最終需要發(fā)的無功q2。方法如下：

因此通過第二步發(fā)出q2無功，即可將交流電壓調(diào)整到位。當(dāng)計(jì)算出的q2大于換流閥能夠發(fā)出或吸收的最大無功時(shí)，取最大無功，表示柔直換流閥不能夠?qū)⒛妇€電壓調(diào)解至期望值。

仿真驗(yàn)證

利用魯西換流站emtdc仿真模型，仿真測試兩步法有效性。

表1emtdc數(shù)字仿真模型測試結(jié)果

如上表所示，無需掌握現(xiàn)場運(yùn)行工況，無需進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算，依靠兩步法，能夠較為精確調(diào)壓，調(diào)壓誤差控制在0.2kv內(nèi)，顯示本方法具有良好的調(diào)壓效果。

上列詳細(xì)說明是針對本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說明，該實(shí)施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于柔性直流換流閥無功控制的交流母線電壓調(diào)節(jié)方法，采用并聯(lián)電容器調(diào)壓原理來計(jì)算柔性直流輸電無功調(diào)壓，通過測試步驟計(jì)算最終需要發(fā)出的無功，即通過兩步法來計(jì)算實(shí)現(xiàn)柔性直流無功對交流電壓的定量計(jì)算。本方法突出優(yōu)點(diǎn)是簡單實(shí)用，不依賴復(fù)雜計(jì)算，無需考慮換流站運(yùn)行方式，明確了所發(fā)無功參考值，避免了頻繁調(diào)節(jié)對系統(tǒng)造成的擾動，降低了現(xiàn)場操作風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王立平;武霽陽;彭光強(qiáng);王海軍;盧志良;張楠;國建寶;何競松;李清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗(yàn)中心
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.17
技術(shù)公布日：2017.08.22