一种cscc-hvdc系统中可控电容的控制方法
【专利摘要】本发明提供一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，包括以下步骤：步骤1：计算交流系统临界等效阻抗值Zcr；步骤2：实时检测交流系统等效阻抗值Zequ与换流母线电压值Uinv，并判断是否存在Zequ≥Zcr，若存在执行步骤3，若不存在则执行步骤4：步骤3：对可控电容换相换流器进行定值阻抗控制；步骤4：对可控电容换相换流器进行分级投切控制。本发明以交流系统等效阻抗值与换流母线电压值为判据进行CSCC可控电容控制，有效提高了不同运行工况下交直流互联系统的稳定性，验证了该控制方法的有效性，同时表明CSCC-HVDC系统具有较好的故障穿越和故障恢复特性。
【专利说明】—种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制方法，具体讲涉及一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法。
【背景技术】
[0002]随着特高压直流输电工程的陆续推进，直流落点密集地区网架结构日益复杂，导致对比之下交流受端系统略显薄弱，因此，对直流输电接入系统提出了较高的技术要求。对于采用电网换相换流器(line commutated converter, LCC)技术的传统直流输电系统，由于其换相电压直接由与之相连的交流电网提供，因此，交流系统故障可能导致直流系统换相失败，严重故障时甚至可能引发直流闭锁等连锁反应。采用电容换相换流技术可以有效提高交直流互联系统运行稳定性，降低交流故障情况下直流系统换相失败的风险。
[0003]鉴于常规直流输电系统的特性，各国学者很早就意识到了电容换相换流技术的优越性，并进行了较多的理论研究。这种换流拓扑结构最早是由Buseman在20世纪50年代提出的，随后Reeve等人对电容换相换流技术的基本理论进行了进一步分析。在20世纪70年代末期和80年代初期以来，国内外众多专家学者对电容换相换流结构进行了研究。但是由于阀额定值等技术条件的限制，该技术一直未能在实际工程中得到应用。但从90年代开始，随着电力电子技术的快速发展，连续可调节的滤波设备和有源滤波器的发展，无功功率和高性能谐波滤波可以单独的进行控制，阀额定值的提高和成本的降低，换流器需要在更弱的系统中运行，电网换相的问题更加突出，晶闸管控制串联电容器(可控电容)技术的成熟，电容换相换流器重新成为研究热点。目前，国际知名企业不断加大了电容换相直流输电技术的研发力度。其中，ABB公司于2000年研制成功了世界上第一个采用电容换相技术的高压直流输电工程，并在巴西的加勒比投入商业运行；2003年又在美国建成了连接美国东西部电网的Rapid City直流工程。
[0004]如图1，高压直流输电(high-voltage direct current, HVDC)可控电容换相换流器(controlled series capacitor converter, CSCC)的结构是将可控串联电容放在换流变压器的一次侧，它是已成功运用的可控串补(thyristor controlled seriescapacitor,TCSC)技术和传统电网换相换流器(line commutated converter,LCC)的结合，通过对串联电容值的动态调整，可以克服可能发生的铁磁谐振。
[0005]CSCC的经济、技术运行优势可概括为以下五点:
[0006](I)提高换流器的功率因数；
[0007](2)降低甩负荷时的过电压；
[0008](3)有效降低故障时逆变侧发生换相失败的概率；
[0009](4)提闻HVDC运彳丁稳定性；
[0010](5)无需大容量补偿装置。
【发明内容】
[0011]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，以交流系统等效阻抗值与换流母线电压值为判据进行CSCC可控电容控制，有效提高了不同运行工况下交直流互联系统的稳定性，验证了该控制方法的有效性，同时表明CSCC-HVDC系统具有较好的故障穿越和故障恢复特性。
[0012]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0013]本发明提供一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，所述高压直流输电系统和交流输电系统组成交直流系统，所述高压直流输电系统包括逆变侧系统、整流侧系统以及两者之间的直流线路，所述逆变侧系统包括可控电容换相换流器，所述可控电容位于逆变侧系统中的换流母线和交流母线之间；所述方法包括以下步骤:
[0014]步骤1:计算交流系统临界等效阻抗值Zra ；
[0015]步骤2:实时检测交流系统等效阻抗值Zequ与换流母线电压值Uinv，并判断是否存在^ Zra，若存在执行步骤3，若不存在则执行步骤4:
[0016]步骤3:对可控电容换相换流器进行定值阻抗控制；
[0017]步骤4:对可控电容换相换流器进行分级投切控制。
[0018]所述步骤I中，高压直流输电系统用方程描述为:
【权利要求】
1.一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，所述高压直流输电系统和交流输电系统组成交直流系统，所述高压直流输电系统包括逆变侧系统、整流侧系统以及两者之间的直流线路，所述逆变侧系统包括可控电容换相换流器，所述可控电容位于逆变侧系统中的换流母线和交流母线之间；其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:计算交流系统临界等效阻抗值Zra ； 步骤2:实时检测交流系统等效阻抗值Zraiu与换流母线电压值Uinv,并判断是否存在Zequ ≥Zra，若存在执行步骤3，若不存在则执行步骤4: 步骤3:对可控电容换相换流器进行定值阻抗控制； 步骤4:对可控电容换相换流器进行分级投切控制。
2.根据权利要求1所述的CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，其特征在于:所述步骤I中，高压直流输电系统用方程描述为:
3.根据权利要求1所述的CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，其特征在于:所述步骤3包括以下步骤: 步骤3-1:计算Zequ与Z。，的差值Zm，有Zot = Zequ-Zcr ； 步骤3-2:设定整定的目标阻抗值为ZMf，则有ZMf = Zot，完成可控电容换相换流器定值阻抗控制。
4.根据权利要求1所述的CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，其特征在于:所述步骤4中，根据换流母线电压值Uinv,对可控电容换相换流器进行分级投切控制，分以下三种情况: A)若UinvS0.8pu，可控电容换相换流器中的可控电容所在支路被短接，等效为电网换相换流器； B)若0.6pu ( Uinv < 0.8pu，投运的可控电容容抗值设定为交流系统等效阻抗值Zequ的20% ； C)若Uinv< 0.6pu，投运的可控电容容抗值设定为交流系统等效阻抗值Zequ的50%。
【文档编号】H02J3/36GK103618332SQ201310617077
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】张一驰, 周勤勇, 郭小江, 印永华, 张玉红, 韩家辉 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院, 江苏省电力公司