一种提升无功支撑能力方法、系统、存储介质及计算设备与流程

1.本发明涉及一种提升无功支撑能力方法、系统、存储介质及计算设备，属于柔性交流输电技术领域。


背景技术：

2.线间潮流控制器(ipfc)是新一代潮流控制功能极为强大的柔性交流输电装置，可对多回共廊输电线路的潮流进行准确、灵活地控制，从而均衡各输电通道潮流，提升稀缺廊道资源的输电效率。此外，ipfc还能够通过自身拓扑结构的切换，在所控线路发生故障后，利用剩余线路上的换流器继续对系统潮流的进行控制，避免故障后事态的进一步恶化，具备较高的可靠性。
3.ipfc一方面可以控制系统有功潮流，另一方面也可对系统提供无功支撑。但由于ipfc的主要功能是调节系统有功功率的分配，因此其无功支撑能力受到一定限制。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种提升无功支撑能力方法、系统、存储介质及计算设备，解决了ipfc无功支撑能力受限的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
6.一种提升无功支撑能力方法，包括：
7.若自身为预设的提升无功支撑能力的ipfc换流器、且所连主控线路故障，获取实测的有功电流和实测的无功电流；
8.根据实测的有功电流和预设的第一动态调整规则，获取有功电流限幅值；
9.根据实测的无功电流和预设的第二动态调整规则，获取无功电流限幅值；
10.根据有功电流限幅值和无功电流限幅值，对自身外环控制输出的有功电流和无功电流进行限幅。
11.第一动态调整规则为：
[0012][0013]
其中，i
dlim
为有功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值，i
dlim
为预设的有功电流最小值。
[0014]
第二动态调整规则为：
[0015][0016]
其中，i
qlim
为无功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值。
[0017]
一种提升无功支撑能力系统，包括：
[0018]
实测模块：若自身为预设的提升无功支撑能力的ipfc换流器、且所连主控线路故障，获取实测的有功电流和实测的无功电流；
[0019]
有功限幅模块：根据实测的有功电流和预设的第一动态调整规则，获取有功电流限幅值；
[0020]
无功限幅模块：根据实测的无功电流和预设的第二动态调整规则，获取无功电流限幅值；
[0021]
输出限幅模块：根据有功电流限幅值和无功电流限幅值，对自身外环控制输出的有功电流和无功电流进行限幅。
[0022]
第一动态调整规则为：
[0023][0024]
其中，i
dlim
为有功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值，i
dlim
为预设的有功电流最小值。
[0025]
第二动态调整规则为：
[0026][0027]
其中，i
qlim
为无功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值。
[0028]
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行提升无功支撑能力方法。
[0029]
一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行提升无功支撑能力方法的指令。
[0030]
本发明所达到的有益效果：本发明针对作为提升无功支撑能力的ipfc换流器，在所连主控线路故障时，根据实测的有功电流和无功电流，获取有功电流和无功电流动态限幅值，通过动态限幅值对外环控制输出的有功电流和无功电流进行限幅，从而提升ipfc换流器的无功输出，释放ipfc的无功支撑潜力。
附图说明
[0031]
图1为本发明方法的流程图；
[0032]
图2为ipfc的拓扑结构图；
[0033]
图3为外环控制输出有功电流限幅逻辑图；
[0034]
图4为外环控制输出无功电流限幅逻辑图；
[0035]
图5为动态限幅机理图；
[0036]
图6为在无动态限幅环节时，三个换流器发出无功功率图；
[0037]
图7为在有动态限幅环节时，三个换流器发出无功功率图。
具体实施方式
[0038]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0039]
如图1所示，一种提升无功支撑能力方法，包括：
[0040]
步骤1，若自身为预设的提升无功支撑能力的ipfc换流器、且所连主控线路故障，获取实测的有功电流和实测的无功电流；
[0041]
步骤2，根据实测的有功电流和预设的第一动态调整规则，获取有功电流限幅值；
[0042]
步骤3，根据实测的无功电流和预设的第二动态调整规则，获取无功电流限幅值；
[0043]
步骤4，根据有功电流限幅值和无功电流限幅值，对自身外环控制输出的有功电流和无功电流进行限幅。
[0044]
上述方法实施在作为提升无功支撑能力的ipfc换流器中，针对该ipfc换流器，在所连主控线路故障时，根据实测的有功电流和无功电流，获取有功电流和无功电流动态限幅值，通过动态限幅值对外环控制输出的有功电流和无功电流进行限幅，从而提升ipfc换流器的无功输出，释放ipfc的无功支撑潜力，在所连主控线路正常时，保障系统正常运行时ipfc的有功功率调节能力。
[0045]
如图2所示，ipfc主要用于对交流输电系统线路所输送的有功及无功功率进行动态调节，灵活控制输电线路潮流，其主要结构是由多个背靠背的通过直流电容进行互联的电压源型换流器(vsc)组合而成，每个换流器连接一条线路，其中，1、2、
…
、n为编号。
[0046]
ipfc正常运行时，选择某条线路作为其辅控线路，其余线路均为主控线路。主控线路换流器同时对其所连线路有功及无功功率进行控制，由于辅控线路换流器需要维持直流母线电压稳定，故仅对其所连线路有功或无功功率进行控制。通过这种控制方式，可以选择一条或数条重载线路作为主控线路，在确保主控线路的潮流不越限的前提下，将过载部分潮流合理分配至其他次优先级线路，这样即可有效均衡各输电通道潮流，避免潮流过载现象出现，极大地提升系统输电能力。
[0047]
预先选择作为提升无功支撑能力的换流器，在所连主控线路正常时，保障系统正常运行时ipfc的有功功率调节能力，在所连主控线路故障时，获取实测的有功电流和实测的无功电流(即自身实际的有功电流和无功电流)。
[0048]
根据实测的有功电流和第一动态调整规则，获取有功电流限幅值；其中，第一动态调整规则可以为：
[0049][0050]
其中，i
dlim
为有功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值，i
dlim
为预设的有功电流最小值，即需要保证的最小有功功率的有功电流值。
[0051]
根据实测的无功电流和预设的第二动态调整规则，获取无功电流限幅值；其中，第二动态调整规则可以为：
[0052]
[0053]
其中，i
qlim
为无功电流限幅值，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值，为无功电流幅值的平方+有功电流幅值的平方。
[0054]
如图3所示，p
sref
为外环控制有功功率参考值，ps为外环控制有功功率测量值，k
p
+ki/s为pi控制，根据有功电流限幅值，对pi控制输出的有功电流进行限幅。
[0055]
如图4所示，q
sref
为外环控制无功功率参考值，qs为外环控制无功功率测量值，根据无功电流限幅值，对pi控制输出的无功电流进行限幅。
[0056]
正常情况下，有功限幅值的平方+无功限幅值的平方＝固定值，一般有功限幅值固定(如1.1)，无功限幅值也是固定值(如0.5)，故障情况，在平方和值固定的前提下，把无功限幅不设为故障，即其无功限幅就会增加，从而增加无功输出。
[0057]
以图2中的ipfc为例进行验证，在换流器1与2的外环控制环节设计限幅，其机理如图5所示，当系统处于正常稳定状态时，换流器运行于i点，其坐标为(i
d0
，i
q0
)，当电压下降不大时，无功电流增加，系统达到新的稳定运行点m，但仍在限幅范围内，当电压下降较大时，无功电流将增加到最大值n，并最终达到一个新的稳态运行点d，其坐标为(i
dlim
，i
′
qlim
)。
[0058]
在不配置限幅环节的情况下，图1中换流器1与2所连线路中均设置单相接地故障，故障发生时刻为2.5秒，持续时间为0.1s，三个换流器(换流器1、换流器2及换流器n，换流器n所连线路为辅控线路，其余换流器所连线路为主控线路)的无功输出如图6所示。
[0059]
在换流器1与2配置了限幅环节的情况下，图1中换流器1与2所连线路中再次设置单相接地故障，故障发生时刻为2.5秒，持续时间为0.1s，三个换流器的无功输出如图7所示。可以看出，动态限幅环节能够大幅提升换流器的无功输出，从而释放ipfc的无功支撑潜力。
[0060]
基于同样的技术方案，本发明还公开了上述方法的软件系统，即一种提升无功支撑能力系统，包括：
[0061]
实测模块：若自身为预设的提升无功支撑能力的ipfc换流器、且所连主控线路故障，获取实测的有功电流和实测的无功电流。
[0062]
有功限幅模块：根据实测的有功电流和预设的第一动态调整规则，获取有功电流限幅值。
[0063]
第一动态调整规则为：
[0064][0065]
其中，i
dlim
为有功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值，i
dlim
为预设的有功电流最小值。
[0066]
无功限幅模块：根据实测的无功电流和预设的第二动态调整规则，获取无功电流限幅值。
[0067]
第二动态调整规则为：
[0068][0069]
其中，i
qlim
为无功电流限幅值，id为实测的无功电流，iq为实测的有功电流，i
lim
为有功电流无功电流总限幅值。
[0070]
输出限幅模块：根据有功电流限幅值和无功电流限幅值，对自身外环控制输出的有功电流和无功电流进行限幅。
[0071]
基于同样的技术方案，本发明还公开了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行提升无功支撑能力方法。
[0072]
基于同样的技术方案，本发明还公开了一种计算设备，包括一个或多个处理器、一个或多个存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述一个或多个存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行提升无功支撑能力方法的指令。
[0073]
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0074]
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0075]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0076]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0077]
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。