一种柔性直流的附加无功功率控制方法与流程

本发明涉及柔性直流输电技术，具体涉及一种柔性直流的附加无功功率控制方法。

背景技术：

电力系统中输送有功功率时会消耗无功功率，变压器、电动机等工作时也会从电力系统中吸收感性无功功率。常规直流在运行中需要消耗大量的感性无功功率。在额定条件下运行时，整流器消耗的无功功率约为直流功率的30％～50％，逆变器约为40％～60％。因此，为了保证电力系统的安全运行，随时为之提供足够的无功就显得格外重要，而无功过剩或不足又都会直接造成交流电压的波动，严重时危及整个电网安全。当常规无功补偿装置(如常规直流的交流滤波器、并联电抗器等)进行投切操作时，会对系统产生无功冲击，引起交流电压波动。

随着柔性直流输电技术的发展，工程应用范围的扩展，将出现更多的与常规直流输电系统、无功补偿装置相连的情况，但现有柔性直流输电的无功控制技术缺少相应的附加控制方案，没有挖掘柔性直流输电系统无功功率连续可调的特性，没有发挥出其动态无功补偿的能力，导致对系统无功功率控制效率低。

技术实现要素：

针对电力系统中常见的无功补偿装置的投切过程中，产生的无功冲击和交流电压波动问题，本发明提出了一种柔性直流的附加无功功率控制方法，在投/切无功补偿装置前，柔直根据系统运行状态暂时地发出/吸收一定的无功功率，在投/切无功补偿装置的瞬间，在无功限值以内，暂时地吸收/发出无功，以此降低无功冲击，抑制动态交流电压变化。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种柔性直流的附加无功功率控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：检测电网是否无功缺额或无功过多，若是，则生成第一附加无功指令ΔQ_vsc并输入附加无功功率控制器；否则执行步骤2；

步骤2：检测是否投切无功补偿装置，若是，则生成第二附加无功指令ΔQ′_vsc并输入附加无功功率控制器，否则表明电网正常运行；

步骤3：控制柔性直流输电系统的无功出力。

所述步骤1之前包括：

在电网正常运行时，实时检测电网的运行状态。

所述实时检测电网的运行状态包括：

通过电网中的调度系统实时检测电网的运行状态。

所述电网的运行状态包括实际无功功率Q和无功功率需求Q_d。

所述步骤1中，电网的无功缺额是指无功功率需求Q_d与实际无功功率Q之差小于0；

电网的无功过多是指无功功率需求Q_d与实际无功功率Q之差大于0。

所述步骤1中，第一附加无功指令ΔQ_vsc表示为：

ΔQ_vsc＝Q_d-Q

其中，Q_d为无功功率需求，Q为实际无功功率。

所述步骤2中，第二附加无功指令ΔQ_v′_sc表示为：

ΔQ′_vsc＝Q_d-Q+Q_c

其中，Q_d为无功功率需求，Q为实际无功功率；

Q_c为无功功率变化量，具体分为以下两种情况：

投入无补偿装置时，无功功率变化量Q_c为正；

切除无补偿装置时，无功功率变化量Q_c为负。

所述步骤3中，控制柔性直流输电系统的无功出力包括：

设电网的原无功功率指令为Q_ref，在原无功功率指令Q_ref的基础上叠加第一附加无功指令ΔQ_vsc或第二附加无功指令ΔQ′_vsc，生成新的无功功率指令Q′_ref，所述新的无功功率指令Q′_ref输入到定无功功率控制器，控制直流输电系统的无功出力。

与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

1)采用该控制附加无功功率控制方法之前，交流滤波器(并联电抗器)投切时将直接产生50Mvar以上的无功冲击，而采用该控制附加无功功率控制方法可完全抑制无功冲击，提高供电质量；

2)采用该控制附加无功功率控制方法之前，交流滤波器(并联电抗器)投切时将直接产生7kV的交流电压波动，而采用该控制附加无功功率控制方法后，交流电压无波动，平滑变化，提高电压稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例中柔性直流输电系统与无功补偿装置连接示意图；

图2是本发明实施例中无功功率需求与无功补偿曲线示意图；

图3是本发明实施例中第一附加无功指令示意图；

图4是本发明实施例中附加无功功率控制器示意图；

图5是本发明实施例中柔性直流的控制附加无功功率控制方法流程图；

图6是本发明实施例中无附加无功功率控制时的电网的无功功率示意图；

图7是本发明实施例中无附加无功功率控制时的交流母线电压有效值示意图；

图8是本发明实施例中加入附加无功功率控制时的电网的无功功率示意图；

图9是本发明实施例中加入附加无功功率控制时的交流母线电压有效值示意图；

图10是本发明实施例中柔直直流的无功功率示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明涉及柔性直流输电系统的控制方法，是一种用于与无功补偿装置或与常规直流输电系统相连的柔性直流输电系统，在无功补偿装置发生投入(切除)操作时，利用柔性直流无功连续可调的特性，根据系统运行状态快速调节无功出力，降低交流滤波器(并联电抗器)等无功补偿装置投切过程中的无功冲击或交流电压波动的控制方法。

本发明提供一种柔性直流的附加无功功率控制方法，如图5，所述方法包括以下步骤：

步骤1：检测电网是否无功缺额或无功过多，若是，则生成第一附加无功指令ΔQ_vsc并输入附加无功功率控制器；否则执行步骤2；

步骤2：检测是否投切无功补偿装置，若是，则生成第二附加无功指令ΔQ′_vsc并输入附加无功功率控制器，否则表明电网正常运行；

步骤3：控制柔性直流输电系统的无功出力。

所述步骤1之前包括：

在电网正常运行时，实时检测电网的运行状态。

所述实时检测电网的运行状态包括：

通过电网中的调度系统实时检测电网的运行状态。

所述电网的运行状态包括实际无功功率Q和无功功率需求Q_d，无功功率需求Q_d与无功补偿曲线如图2，其中纵坐标为无功功率需求Q_d，横坐标为时间t，实线表示交流滤波器、并联电抗器等无功补偿装置投切。

所述步骤1中，电网的无功缺额是指无功功率需求Q_d与实际无功功率Q之差小于0；

电网的无功过多是指无功功率需求Q_d与实际无功功率Q之差大于0。

所述步骤1中，第一附加无功指令ΔQ_vsc表示为：

ΔQ_vsc＝Q_d-Q

其中，Q_d为无功功率需求，Q为实际无功功率。

第一附加无功指令ΔQ_vsc如图3，其中纵坐标为第一附加无功指令ΔQ_vsc，横坐标为时间t。

所述步骤2中，第二附加无功指令ΔQ′_vsc表示为：

ΔQ′_vsc＝Q_d-Q+Q_c

其中，Q_d为无功功率需求，Q为实际无功功率；

Q_c为无功功率变化量，具体分为以下两种情况：

投入无补偿装置时，无功功率变化量Q_c为正；

切除无补偿装置时，无功功率变化量Q_c为负。

所述步骤3中，控制柔性直流输电系统的无功出力包括：

如图4，设电网的原无功功率指令为Q_ref，在原无功功率指令Q_ref的基础上叠加第一附加无功指令ΔQ_vsc或第二附加无功指令ΔQ_v′_sc，生成新的无功功率指令Q′_ref，所述新的无功功率指令Q′_ref输入到定无功功率控制器，控制直流输电系统的无功出力。

分别对比图6和图8，图7和图9可发现，本发明提供的柔性直流的控制附加无功功率控制方法，利用柔性直流无功连续调节的特点实现动态无功补偿，根据系统运行状态快速调节无功出力，降低交流滤波器(并联电抗器)等无功补偿装置投切过程中的无功冲击或交流电压波动；且采用该控制附加无功功率控制方法之前，交流滤波器(并联电抗器)投切时将直接产生50Mvar以上的无功冲击，而采用该控制附加无功功率控制方法可完全抑制无功冲击，提高供电质量；另外，采用该控制附加无功功率控制方法之前，交流滤波器(并联电抗器)投切时将直接产生7kV的交流电压波动，而采用该控制附加无功功率控制方法后，交流电压无波动，平滑变化，提高电压稳定性。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。