本發(fā)明涉及一種直流換流站交流濾波器與調(diào)相機的無功協(xié)調(diào)控制方法，屬于高壓直流輸電控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國能源分布及負荷發(fā)展極不平衡，水力資源主要集中在西南數(shù)省，煤炭資源主要集中在山西、陜西和內(nèi)蒙西部，風電、太陽能發(fā)電也集中在西北部，而負荷主要集中在東部沿海地區(qū)，因此遠距離大容量輸電勢在必行。近年來，我國特高壓輸電技術(shù)發(fā)展很快，特高壓輸電距離從幾百千米提升到幾千千米，單回線路輸電容量增加到800萬千瓦。同時，我國各大區(qū)和獨立省網(wǎng)的互聯(lián)已進入實施階段，利用直流輸電作異步聯(lián)網(wǎng)在技術(shù)上、經(jīng)濟上和安全性等方面的優(yōu)勢已在世界范圍內(nèi)得到證明。我國已成為世界范圍內(nèi)直流輸電應(yīng)用前景最為廣闊的國家。隨著全球能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，特高壓直流輸電將發(fā)揮其骨干作用，實現(xiàn)全球清潔能源的大規(guī)模、大范圍配置。

常規(guī)直流換流站需要消耗大量的無功功率，在額定工況下，通常整流側(cè)換流站所消耗的無功功率約達到直流輸送功率的30%～50%，逆變側(cè)換流站需要消耗的無功功率達到輸送功率的40%～60%，所需無功補償數(shù)量巨大，其主要靠換流站內(nèi)無功補償裝置提供。當交流或直流系統(tǒng)發(fā)生故障時，會引起交流母線電壓的波動，電網(wǎng)局部動態(tài)無功補償能力不足會使電網(wǎng)電壓失穩(wěn)風險大幅增加。調(diào)相機的勵磁系統(tǒng)能夠通過自動調(diào)節(jié)勵磁，改變無功功率的性質(zhì)和大小，靈活快速地給系統(tǒng)提供暫態(tài)無功支撐。同時，與靜止無功補償裝置相比，同步調(diào)相機無功補償容量大，且不易受電網(wǎng)電壓影響、諧波量較小。在電網(wǎng)電壓波動的情況下，隨著電網(wǎng)“強直弱交”問題的日漸突出，加快推進大型調(diào)相機在特高壓直流工程送端和受端電網(wǎng)的部署進程，對改善特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定和動態(tài)無功支撐能力具有重要意義。

具體快速次暫態(tài)特性的新一代調(diào)相機應(yīng)用與直流換流站，在國際國內(nèi)尚屬首創(chuàng)。區(qū)域電網(wǎng)通過直流輸電線路互聯(lián)形成大規(guī)模的交直流互聯(lián)電力系統(tǒng)后的系統(tǒng)性能發(fā)生了本質(zhì)性的變化，而新一代調(diào)相機的加入進一步加重了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，為充分發(fā)揮和提升新一代調(diào)相機特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定和動態(tài)無功支撐作用，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)換流站無功補償設(shè)備，改善優(yōu)化運行點，解決新一代調(diào)相機在復(fù)雜工況條件下?lián)Q流站各無功設(shè)備間以及二次設(shè)備間相互配合的難題，是為特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供重要支撐的關(guān)鍵。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種直流換流站交流濾波器與調(diào)相機的無功協(xié)調(diào)控制方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

直流換流站交流濾波器與調(diào)相機的無功協(xié)調(diào)控制方法，包括，

在直流換流站交流電壓穩(wěn)態(tài)情況下，調(diào)相機的運行點留有足夠的動態(tài)無功功率儲備；

為保證調(diào)相機動態(tài)無功功率儲備而需要進行交流濾波器投切的情況下，控制調(diào)相機提前動作，控制其無功功率增減方向與投切交流濾波器所造成的無功功率變化方向相反，以減小投切交流濾波器造成的交流電壓波動；

在直流換流站交流電壓波動的情況下，如果達到調(diào)相機運行極限仍不能將交流電壓調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)值的情況下，通過快速投切交流濾波器保證交流電壓的穩(wěn)定。

在直流換流站交流電壓穩(wěn)態(tài)情況下，協(xié)調(diào)分配調(diào)相機無功功率和交流濾波器無功功率，以保持直流換流站母線電壓恒定為控制目標，使調(diào)相機有足夠的動態(tài)無功功率儲備。

如果調(diào)相機在直流輸電功率發(fā)送端運行，則發(fā)出無功功率。

如果調(diào)相機在直流輸電功率接受端運行，則吸收無功功率。

控制調(diào)相機提前動作，控制其無功功率增減方向與投切交流濾波器所造成的無功功率變化方向相反，具體過程如下，

投入交流濾波器之前，減小調(diào)相機的無功功率；切除交流濾波器之前，增加調(diào)相機無功功率。

調(diào)相機運行極限為調(diào)相機暫態(tài)無功功率達到n倍額定容量。

本發(fā)明所達到的有益效果：本發(fā)明提供了一種直流換流站交流濾波器與調(diào)相機的無功協(xié)調(diào)控制方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)相機與直流換流站中無功補償設(shè)備協(xié)調(diào)程度不高的技術(shù)問題，可加強交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為直流換流站交流濾波器與調(diào)相機的無功協(xié)調(diào)控制方法實例圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

直流換流站交流濾波器與調(diào)相機的無功協(xié)調(diào)控制方法，具體包括：

1）在直流換流站交流電壓穩(wěn)態(tài)情況下，調(diào)相機的運行點留有足夠的動態(tài)無功功率儲備。

在直流換流站交流電壓穩(wěn)態(tài)情況下，協(xié)調(diào)分配調(diào)相機無功功率和交流濾波器無功功率，以保持直流換流站母線電壓恒定為控制目標，使調(diào)相機有足夠的動態(tài)無功功率儲備。如果調(diào)相機在直流輸電功率發(fā)送端運行，則發(fā)出無功功率；如果調(diào)相機在直流輸電功率接受端運行，則吸收無功功率。

2）為保證調(diào)相機動態(tài)無功功率儲備而需要進行交流濾波器投切的情況下，控制調(diào)相機提前動作，控制其無功功率增減方向與投切交流濾波器所造成的無功功率變化方向相反，以減小投切交流濾波器造成的交流電壓波動。

控制其無功功率增減方向與投切交流濾波器所造成的無功功率變化方向相反，具體過程如下：

投入交流濾波器之前，減小調(diào)相機的無功功率；投入交流濾波器之后，根據(jù)不同的運行點發(fā)出/吸收無功功率；切除交流濾波器之前，增加調(diào)相機無功功率。

3）在直流換流站交流電壓波動的情況下，如果達到調(diào)相機運行極限仍不能將交流電壓調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)值的情況下，通過快速投切交流濾波器保證交流電壓的穩(wěn)定；調(diào)相機運行極限為調(diào)相機暫態(tài)無功功率達到n倍額定容量。

如圖1所示，其中qg和qf分別為調(diào)相機和交流濾波器的無功功率，假定直流換流站為直流輸電功率發(fā)送端，調(diào)相機在直流輸電功率發(fā)送端運行，調(diào)相機容量300mva，每組交流濾波器的容量為-220mvar，交流電壓調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)值為1pu。

則無功協(xié)調(diào)控制方法具體為：

s1）在直流換流站交流電壓穩(wěn)態(tài)情況下，協(xié)調(diào)分配調(diào)相機無功功率qg和交流濾波器無功功率qf，以保持直流換流站母線電壓恒定為控制目標，使調(diào)相機有足夠的動態(tài)無功功率儲備，調(diào)相機的動態(tài)無功儲備設(shè)置為150mvar，調(diào)相機發(fā)出無功功率。

s2）為保證調(diào)相機動態(tài)無功功率儲備而需要進行交流濾波器投切的情況下，控制調(diào)相機提前動作以減小投切交流濾波器造成的交流電壓波動：投入交流濾波器之前，減小調(diào)相機220mvar的無功功率；投入交流濾波器之后，調(diào)相機發(fā)出無功功率；切除交流濾波器之前，增加調(diào)相機220mvar無功功率。

s3）在直流換流站交流電壓波動的情況下，由調(diào)相機最先響應(yīng)電壓變化而進行調(diào)節(jié)，如果調(diào)相機暫態(tài)無功功率達到1.5倍額定容量仍不能將交流電壓調(diào)節(jié)到預(yù)設(shè)值1pu，通過快速投切交流濾波器保證交流電壓的穩(wěn)定，即通過快速投切交流濾波器盡量將交流電壓調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)值1pu。

上述方法解決現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)相機與直流換流站中無功補償設(shè)備協(xié)調(diào)程度不高的技術(shù)問題，可加強交直流混聯(lián)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。