一种特高压直流分层接入的无功协调控制方法及装置与流程

本发明属于特高压直流输电技术领域，特别涉及一种特高压直流分层接入的无功协调控制方法及装置。

背景技术：

随着特高压交直流技术的广泛应用，多回直流集中馈入受端负荷中心将成为我国电网普遍存在的现象。随着直流输送容量不断增加，直流落点越来越密集，现有直流接入方式将不利于受端系统潮流疏散，并且会在电压支撑方面带来一系列问题。为了解决这一难题，规划的特高压直流输电工程将使用直流分层接入技术，将特高压直流的高端换流器和低端换流器分别接入不同电压等级的交流系统。

目前，已有多条采用分层接入方式的特高压直流投运，分层接入方式下受端的低压交流电网和高压交流电网分别连接高端阀组及低端阀组。目前，对分层接入方式下的换流站无功协调技术的研究还不够深入，其基本策略还是采用常规特高压直流下的无功控制策略，在某些特殊工况下，如暂态工况不能满足分层接入方式的运行需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种特高压直流分层接入的无功协调控制方法及装置，用于解决现有技术中常规特高压的无功控制策略不适用于特高压直流分层系统的无功协调控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种特高压直流分层接入的无功协调控制方法，包括如下步骤：

当解锁极的高端阀组或低端阀组时，将所有滤波器投入请求指令的闭锁间隔时间设置为第一设定值，当收到任一滤波器投入请求指令时，按照闭锁间隔时间为第一设定值控制对应的滤波器组投入。

本发明还提供了一种特高压直流分层接入的无功协调控制装置，该装置包括处理器，所述处理器用于执行指令实现上述滤波器组投入方法。

本发明根据分层接入方式下无功控制的实际情况，当解锁极的高端阀组或低端阀组时，将所有滤波器投入请求的闭锁间隔时间设置为第一设定值，当有滤波器请求投入时，按照设置的闭锁间隔时间控制对应的滤波器组投入，与之前相比，可以快速的将滤波器组投入，以避免无功设备的过负荷或者交流过电压，维持交流系统的稳定运行，具有极大的工程应用价值。

为了控制滤波器投入的准确度，当解锁极的高端阀组或低端阀组时，还检测了特高压直流系统的功率，当所述功率达到第一设定功率值时，控制待解锁的高端阀组或低端阀组接收其他阀组转移的第二设定功率值。

进一步地，所述第一设定值为500ms。

为了对暂态工况下的无功协调进行控制，当有交流网络启动绝对最小滤波器时，根据绝对最小滤波器的限功率值及阀组的投入个数，计算与该交流网络连接的各阀组的功率参考值，各阀组以所述功率参考值运行。

进一步地，高端阀组的功率参考值的表达式为：

其中，plim为绝对最小滤波器的功率值，n1为高端阀组投入个数，n1的取值为1或2；

低端阀组的功率参考值的表达式为：

pg22＝pg11+(n2-1)pnew

其中，pnew为未启动绝对最小滤波器限功率的交流网络允许的功率传输值，n2为低端阀组投入个数，n2的取值为1或2。

本发明还提供了一种特高压直流分层接入的无功协调控制方法，包括如下步骤：

当闭锁极的高端阀组或低端阀组时，将所有滤波器切除请求指令的间隔时间设置为第二设定值,当收到任一滤波器切除请求指令时，按照闭锁间隔时间为第二设定值控制对应的滤波器组切除。

本发明还提供了一种特高压直流分层接入的无功协调控制装置，该装置包括处理器，所述处理器用于执行指令实现上述滤波器组切除方法。

本发明根据分层接入方式下无功控制的实际情况，当闭锁极的高端阀组或低端阀组时，将所有滤波器投入请求的闭锁间隔时间设置为第二设定值，当有滤波器请求切除时，按照设置的闭锁间隔时间控制对应的滤波器组切除，与之前相比，可以快速的将滤波器组切除，以避免无功设备的过负荷或者交流过电压，维持交流系统的稳定运行，具有极大的工程应用价值。

为了控制滤波器切除的准确度，当闭锁极的高端阀组或低端阀组时，还检测了特高压直流系统的功率，当所述功率达到第一设定功率值时，控制待闭锁的高端阀组或低端阀组的传输功率降低至第三设定功率值。

进一步地，所述第二设定值为500ms。

为了对暂态工况下的无功协调进行控制，当有交流网络启动绝对最小滤波器时，根据绝对最小滤波器的限功率值及阀组的投入个数，计算与该交流网络连接的各阀组的功率参考值，各阀组以所述功率参考值运行。

进一步地，高端阀组的功率参考值的表达式为：

其中，plim为绝对最小滤波器的功率值，n1为高端阀组投入个数，n1的取值为1或2；

低端阀组的功率参考值的表达式为：

pg22＝pg11+(n2-1)pnew

其中，pnew为未启动绝对最小滤波器限功率的交流网络允许的功率传输值，n2为低端阀组投入个数，n2的取值为1或2。

附图说明

图1为本发明的解锁极第二个阀组时无功快速投入示意图；

图2为本发明的闭锁极第二个阀组时无功快速切除示意图；

图3为本发明的绝对最小滤波器不满足限功率时各阀组直流功率分配示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明的换流站采用分层接入，换流站包括高端阀组及低端阀组，各高端阀组及各低端阀组对应连接有交流滤波器。本实施例的分层接入方式下的特高压直流受端500kv交流网络和1000kv交流网络分别接入到两个极的高端阀组和低端阀组，高端阀组和低端阀组配置独立的滤波器和无功控制功能。当解锁极的高端阀组或低端阀组时，将所有滤波器投入请求指令的闭锁间隔时间设置为第一设定值，当收到任一滤波器投入请求指令时，按照闭锁间隔时间为第一设定值控制对应的滤波器组投入。

当在暂态工况下，根据实际传输的直流功率，当解锁高端阀组或低端阀组、或者闭锁高端阀组或低端阀组时，快速地投入或切除交流滤波器。具体的，对于特高压直流分层接入的无功协调控制方法，包括如下步骤：

1、检测特高压直流系统的功率，当特高压直流传输功率达到第一设定功率值时，解锁极的高端阀组或低端阀组，该高端阀组或低端阀组接收其他阀组转移的第二设定功率值，当待解锁的高端阀组或低端阀组接收的功率为上述第一设定功率值的一半时，作为其他实施方式，待解锁的高端阀组或低端阀组接收的功率也可以为第一设定功率值的其他倍数，此时，切换该高端阀组或低端阀组对应的滤波器连续投入闭锁间隔时间到第一设定值t1，t1为500ms，在短时间内阀组需要大量的无功补偿，常规的最小滤波器和无功控制投入请求延时过长，不能满足无功快速投入的需求，此时自动的无功快速投入方法起作用，判断方法如图1所示，通过判断站b某极第二个阀组投入引起的无功配置模式的变化，来迅速启动滤波器连续投入闭锁间隔时间的自动切换，以保证最小滤波器和q/u控制均能够快速投入所需滤波器，避免无功设备过负荷；对于图1，将所有滤波器投入闭锁间隔的时间设置为500ms，当绝对最小滤波器请求投入时，延时500ms绝对最小滤波器投入，当最小滤波器请求投入时，延时5s最小滤波器投入，当q/u请求投入时，延时3s后q/u投入；若绝对最小滤波器已经投入，此时若其他任何一个滤波器的投入请求一直存在，则需要达到闭锁间隔时间500ms后，该投入请求才能执行，滤波器投入输出才有效。

2、当在上述第一设定功率值下，闭锁极的高端阀组或低端阀组时，其传输的直流功率降低至第三设定功率值，如很快降至最小功率后闭锁，该阀组投入的交流滤波器，需要在很短的时间内切除，而现有技术中的qmax功能仅能1s切除一组，耗费的时间比较长，不满足直流输电系统的要求，此时可按照如图2所示的判断方法，通过判断极高端阀组或低端阀组退出引起的无功配置模式的变化，来迅速启动滤波器连续切除闭锁间隔时间的自动切换，即在该高端阀组或低端阀组的功率降为最小功率前，切换滤波器连续切除闭锁间隔时间到第二预设值t2，t2为500ms，以保证qmax、umax和q/u控制均能够快速切除所有投入的滤波器，缩短该阀组退出过程，避免交流过电压。对于图2，将所有滤波器切除闭锁间隔的时间设置为500ms，当qmax请求切除时，延时1s最小滤波器切除，当umax请求切除时，延时3s最小滤波器切除，当q/u请求切除时，延时3s/2s后滤波器被切除；若绝对最小滤波器满足，此时若其他任何一种滤波器切除请求一直存在，则需要达到闭锁间隔时间500ms后，该切除请求才被执行，滤波器切除输出才有效。

3、当有交流网络启动绝对最小滤波器时，当绝对最小滤波器不满足或者两个交流网络的绝对最小滤波器均不满足启动限功率时，与之串联的另外一个阀组的直流功率将也会降至同样的允许值，这将损失大量的直流功率。本实施例为了对暂态工况下的无功协调进行控制，根据绝对最小滤波器的限功率值及阀组的投入个数，计算与该交流网络连接的各阀组的功率参考值，各阀组以该功率参考值运行。

其中，高端阀组的功率参考值的表达式为：

其中，plim为绝对最小滤波器的功率值，n1为高端阀组投入个数，n1的取值为1或2；

其中，低端阀组的功率参考值的表达式为：

pg22＝pg11+(n2-1)pnew

其中，pnew为未启动绝对最小滤波器限功率的交流网络允许的功率传输值，n2为低端阀组投入个数，n2的取值为1或2。

滤波器限功率协调控制方法如图3所示，500kv交流网络的绝对最小滤波器不满足限功率请求，经过30s延时后输出该限功率值plim_acf500(对应上述计得到的高端阀组的功率参考值或低端阀组功率参考值)，该限功率值保持35s后开放。该限功率值除以双极直流电压得到允许的直流电流值，双极直流电压可通过采集直接得到，双极直流电压包括极1udl-udm和极2udl-udm。1000kv交流网络的绝对最小滤波器不满足限功率逻辑与上述描述一致。图3中15000为系统功率标幺值，一般系统功率不会达到这个值。两个交流网络选择的限电流值选最小值后输出作为直流系统最终的运行电流值ilim，这样该交流网络所连的两个不同极的阀组将按照所选功率限制值平均分配后作为新的功率参考值运行，该交流网络损失的部分功率将尽量在另外一个交流网络所连的两个阀组间分配，这依赖于两个阀组的投退状态和阀组的过负荷允许情况，以尽量减少直流功率的损失。

本发明还提供了一种特高压直流分层接入的无功协调控制装置，该装置包括处理器，所述处理器用于执行指令实现上述滤波器组投入方法；该装置的处理器还用于执行指令实现上述滤波器组切除方法，由于该装置的处理器的处理过程是与上述方法对应的京城或程序，且滤波器组的投入和切除方法已经在上述实施例中进行了详细的说明，因此，在这里不再赘述该装置的具体实施方式。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变形仍落入本发明的保护范围内。