一种柔性直流环网系统联结变压器分接头调节方法与流程

本发明属于电力电子领域，特别涉及一种柔性直流环网系统联结变压器分接头调节方法。

背景技术：

柔性直流输电采用电压源型换流器，可以独立、快速地控制有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。柔性直流输电在新能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市配网供电等领域具有较大的优势，因此柔性直流输电相关技术的研究具有重要的意义。

直流输电系统的联结变压器一般采用有载调压开关调压，使联结变压器阀侧电压在适当的范围内以保证换流器运行的安全性和经济性。陈文毅和杨东东的“换流变有载调压开关控制”(广东水利水电，2007年第6期，92～94)提及换流变有载调压开关的调节原理和常规直流输电系统的分接头调节方法，但由于常规直流系统和柔性直流系统换流器差异较大，该方法并不适用于柔性直流系统。

柔性直流环网系统的换流器稳定运行时必须保证其调制度(阀侧相电压基波分量幅值与直流母线电压一半的比值，又称调制比)在限定的范围内，否则换流器将承受过大的应力且给系统带来过大的谐波影响。目前柔性直流环网系统的分接头调节方法尚未见相关报道。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种柔性直流环网系统联结变压器分接头调节方法，其可保证换流器稳定运行时调制度在限定范围内。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种柔性直流环网系统联结变压器分接头调节方法，包括如下步骤：

步骤1，判断换流器的调制度是否在限定范围内，如超出上限进入步骤2，如低于下限进入步骤5，否则重复步骤1；

步骤2，往降低联结变阀侧电压方向调节分接头，进入步骤3；

步骤3，判断分接头是否调节成功，如是进入步骤1，否则进入步骤4；

步骤4，主动减小换流器的容性无功指令，进入步骤1；

步骤5，往升高联结变阀侧电压方向调节分接头，进入步骤6；

步骤6，判断分接头是否调节成功，如是进入步骤1，否则进入步骤7；

步骤7，主动增加换流器的容性无功指令，进入步骤1。

上述步骤1中，判断换流器的调制度是否超出上限时，采用滞环比较方式，当调制度大于上限定值mmax时判断调制度超出上限，当调制度小于上限定值mmax减去环宽定值hsyt1时判断调制度不超出上限,否则保持原先调制度是否超出上限的判断；判断换流器的调制度是否低于下限时，采用滞环比较方式，当调制度小于下限定值mmin时判断调制度低于下限，当调制度大于上限定值mmin加上环宽定值hsyt2时判断调制度不低于下限,否则保持原先调制度是否低于下限的判断。

上述调制度上限定值mmax的取值范围为0.01至1.5，环宽定值hsyt1的取值范围为0.001至0.5，下限定值mmin的取值范围为0.01至1，环宽定值hsyt2的取值范围为0.001至0.5，且mmax-hsyt1大于mmin+hsyt2。

上述步骤3中，判断分接头调节成功的判据为：分接头调节时间超过分接头超时定值ttcc1或往降低联结变阀侧电压方向上分接头档位已至最大限值，所述分接头超时定值ttcc1取值为1s至1min。

上述步骤6中，判断分接头调节成功的判据为：分接头调节时间超过分接头超时定值ttcc2或往升高联结变阀侧电压方向上分接头档位已至最大限值，所述分接头超时定值ttcc2取值为1s至1min。

采用上述方案后，本发明对换流器的调制度进行判断，当换流器调制度超出上限时，朝降低联结变阀侧电压方向调节分接头，如调节不成功主动减小换流器的容性无功指令，当换流器调制度低于上限时，朝升高联结变阀侧电压方向调节分接头，如调节不成功主动增加换流器的容性无功指令。使用该方法即使在分接头故障或档位越限时也可以对换流器的调制度进行有效调节，保证换流器的稳态运行性能。

附图说明

图1是本发明所涉及的柔性直流环网系统单站结构示意图；

其中，图(a)为联结变压器分接头一次侧调压的情况，图(b)为联结变压器分接头二次侧调压的情况；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，是本发明所应用的柔性直流环网系统单站结构示意图，图1(a)包括交流系统s、联结变压器t和换流器c，联结变压器t的有载调压分接头位于一次侧，当调节分接头使一次侧绕组增加时，相应地二次侧的电压将降低，反之二次侧的电压将升高；图1(b)包括交流系统s、联结变压器t’和换流器c，联结变压器t’的有载调压分接头位于二次侧，当调节分接头使二次侧绕组减少时，相应地二次侧的电压将降低，反之二次侧的电压将升高。

图2是本发明调节方法流程图，以下采用图1(a)所示的有载调压分接头位于一次侧的情况为例对该流程图进行详细说明。设定调制度上限定值mmax为0.95，调制度下限定值mmin为0.75，环宽定值hsyt1和环宽定值hsyt2均为0.01，分接头超时定值ttcc1和分接头超时定值ttcc2均为10s。

假设初始时换流器c稳定运行且调制度为0.85，本发明提供的方法开始判断出调制度在限定范围内不执行任何操作并继续对调制度进行判断，直至调制度超出上限或低于下限。当交流系统s电压升高或者换流器c指令值变化引起调制度增大至超出上限0.95时，将进入超出上限分支，随后发出调节分接头指令增加一次侧绕组使联结变压器t二次侧电压降低；当分接头调节成功时换流器的调制度将降低，在调制度降低至小于0.94前该指令持续发出，在调制度降低至小于0.94后将重新判断为在调制度限定范围内指令取消；当分接头因故障无法调节时，超过10s后将主动减小换流器的容性无功指令使调制度降低，或者当判断出档位已越限，也主动减小换流器的容性无功指令使调制度降低，在调制度降低至小于0.94后调制度将重新判断为在限定范围内。当交流系统s电压降低或者换流器c指令值变化引起调制度低于下限0.75时，将进入低于下限分支，随后发出调节分接头指令减少一次侧绕组使联结变压器t二次侧电压升高；当分接头调节成功时换流器的调制度将升高，在调制度升高至大于0.76前该指令持续发出，在调制度升高至大于0.76后将重新判断为调制度在限定范围内指令取消；当分接头因故障无法调节时，超过10s后将主动增加换流器的容性无功指令使调制度升高，或者当判断出档位已越限，也主动增加换流器的容性无功指令使调制度升高，在调制度升高至大于0.76后将重新判断为调制度在限定范围内。

需要指出的是，上述方法同样适用于图1(b)所示的有载调压分接头位于二次侧的情况，不同点在于当调制度超过上限mmax时通过调节二次侧的分接头使联结变压器t二次侧电压升高，当调制度低于下限mmin时通过调节二次侧的分接头使联结变压器t二次侧电压降低。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。