基于柔性直流换流阀无功控制的交流母线电压调节方法与流程

本发明涉及高压直流输电技术领域，具体涉及一种基于柔性直流换流阀无功控制的交流母线电压调节方法。

背景技术：

柔性直流输电有功和无功分量可独立控制。柔性直流无功分量可选择定电压控制和定无功控制。定电压控制保证当前交流电压为稳定值，定无功控制保证输出或吸收的无功功率(本文特指容性无功，吸收为正，发出为负)为恒定值，与statcom基本原理一致。受柔性直流输电的容量限制，换流站现场常采用定无功功率控制，且控制无功功率为0，保证有功功率能够运行在额定工况下。无功功率控制的对象一般为联接变网侧无功。

根据柔性直流换流站现场运行经验，在交流侧电压偏低或偏高且无法通过低抗继续调压(低抗已全部切除、已全部投入或在检修状态)时，调度可能下令通过柔直发出或吸收无功来调节交流电压到目标值。大电网实时计算较为困难，调度一般不会给出无功的目标值，需要现场运行人员通过多次无功遥调指令来实现调压，增加了现场操作风险，也给系统引入多次无功和电压波动。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于柔性直流换流阀无功控制的交流母线电压调节方法，以便准确调节交流母线电压。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于柔性直流换流阀无功控制的交流母线电压调节方法，包括步骤：

获取交流母线电压调节前的初始值u0和调节后的目标值u，并假设u>u0；

控制柔性直流换流阀发出无功至q1，观测此时的交流母线电压u1；

根据下式计算交流母线电压目标值u对应的柔性直流换流阀发出的无功q2；

控制柔性直流换流阀发出无功至q2，此时，交流母线电压达到目标值u，若u<u0，则q1和q2为柔性直流换流阀吸收的无功。

本发明采用并联电容器调压原理来计算柔性直流输电无功调压，通过测试步骤计算最终需要发出的无功，即通过两步法来计算实现柔性直流无功对交流电压的定量计算。本方法突出优点是简单实用，不依赖复杂电力计算，无需考虑换流站运行方式，明确了所发无功参考值，避免了频繁调节对系统造成的扰动，降低了现场操作风险。

附图说明

图1为柔直发无功与并联电容器发无功对系统电压的支撑原理基本相似的示意图；

图2为本发明基于柔性直流换流阀无功控制的交流母线电压调节方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明采用两步调压法实现对交流母线电压的调节，首先介绍“两步法”的原理。

柔性直流换流阀无功控制调压与并联电容器调压原理类似。根据《gb50227-2008并联电容器装置设计规范》p59页条文说明，并联电容器投入电网后引起母线电压可用下式计算：

式中，δu为母线电压升高值，us0为电容器投入前母线电压，sd为母线三相短路容量，q为投入运行的电容器组容量。

如图1所示，柔直发无功与并联电容器发无功对系统电压的支撑原理基本相似，上式也适用于柔性直流换流阀。不同的是，并联电容器所发无功与交流电压有关，不可控；而柔直所发无功可以控制恒定。由于柔性直流换流阀无功改变前后，一次接线不变，因此短路容量不变。

已知初始状态，柔直发无功为0。换流站交流母线电压为u0，根据调度要求，无功调节到u。

通过以下两步定量计算柔性直流所发无功对交流电压的支撑作用，并假设u>u0(u<u0时柔直换流阀要吸收无功，即发感性无功，步骤一样)：

(1)、设置柔直换流阀发出无功目标值q1，交流母线电压抬升至u1；q1原则上可以在换流阀无功输出能力范围内任意设置，建议根据现场经验值估算，不宜过小，否则可能因测量误差导致调节不精确。

(2)、控制柔直换流阀发出无功q2，交流母线电压抬升至u；

(1)为测试步骤，通过本步计算最终需要发的无功q2。方法如下：

因此通过第二步发出q2无功，即可将交流电压调整到位。当计算出的q2大于换流阀能够发出或吸收的最大无功时，取最大无功，表示柔直换流阀不能够将母线电压调解至期望值。

仿真验证

利用鲁西换流站emtdc仿真模型，仿真测试两步法有效性。

表1emtdc数字仿真模型测试结果

如上表所示，无需掌握现场运行工况，无需进行复杂计算，依靠两步法，能够较为精确调压，调压误差控制在0.2kv内，显示本方法具有良好的调压效果。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于柔性直流换流阀无功控制的交流母线电压调节方法，采用并联电容器调压原理来计算柔性直流输电无功调压，通过测试步骤计算最终需要发出的无功，即通过两步法来计算实现柔性直流无功对交流电压的定量计算。本方法突出优点是简单实用，不依赖复杂计算，无需考虑换流站运行方式，明确了所发无功参考值，避免了频繁调节对系统造成的扰动，降低了现场操作风险。

技术研发人员：王立平;武霁阳;彭光强;王海军;卢志良;张楠;国建宝;何竞松;李清
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心
技术研发日：2017.03.17
技术公布日：2017.08.22