高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制方法

摘要

本发明公开了一种高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制方法，其包括：步骤1、获取换流站短路容量、交流滤波器额定容量、以及交流滤波器投入后动态无功值，交流滤波器投入后交流母线电压变化量；步骤2、当前交流母线电压与交流滤波器投入后交流母线电压变化量之和小于交流母线电压限制值，执行步骤3的操作，反之，执行步骤4的操作；步骤3、投入交流滤波器；步骤4、根据已投入的交流滤波器，计算已投入的交流滤波器的最大允许负荷电流值，如果当前实测直流电流值小于所述最大允许负荷电流值，禁止投入下一个交流滤波器小组；反之，增加输送直流功率，或将无功控制方式自动转换为手动控制模式。本发明可避免交流滤波器的频繁投切。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种高压直流输电系统低功率运 行情况下的谐波性能与电压控制协调控制方法。

背景技术

高压直流输电系统一般采用系统无功控制模式，无功模式控制优先级低于 谐波性能优先级，当谐波性能禁止切除交流滤波器时，即使无功超限也不会切 除交流滤波器，即不会造成交流滤波器频繁投切。当换流站系统较弱，也可以 选择电压控制模式，但谐波性能与电压控制不存在优先级，各自起作用。当换 流站交流母线电压较高时，低负荷启动期间，直流场采用降压模式运行，点火 角增大，直流电流增加，从而谐波电流相应增大，谐波性能需求可能投入交流 滤波器小组，可能出现投入后交流母线电压又超过交流母线电压限制值，交流 母线电压将切除交流滤波器，从而造成交流滤波器频繁投切。

发明内容

针对以上不足，本发明的目的是提供一种高压直流输电系统低功率运行情 况下的无功控制方法，其根据当前交流母线电压预估下一个交流滤波器的无功 出力，计算下一个交流滤波器投入后交流母线电压变化量，与判交流母线电压 是否到达交流母线电压限制值，从而决定是否投入交流滤波器小组，从而避免 交流滤波器的频繁投切。

为实现以上目的，本发明采取了的技术方案是：

一种高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制方法，其包括以下步 骤：

步骤1、投入交流滤波器之前，获取换流站短路容量、交流滤波器额定容量、 以及交流滤波器投入后动态无功值，根据所述换流站短路容量、交流滤波器额 定容量以及交流滤波器投入后动态无功值计算交流滤波器投入后交流母线电压 变化量；

步骤2、将当前交流母线电压与所述交流滤波器投入后交流母线电压变化量 之和与交流母线电压限制值进行比对，如果当前交流母线电压与所述交流滤波 器投入后交流母线电压变化量之和小于交流母线电压限制值，则执行步骤3的 操作，反之，则执行步骤4的操作；

步骤3、投入交流滤波器，直至当前交流母线电压与所述交流滤波器投入后 交流母线电压变化量之和大于交流母线电压限制值；

步骤4、根据已投入的交流滤波器，计算已投入的交流滤波器的最大允许负 荷电流值，如果当前实测直流电流值小于所述最大允许负荷电流值，则禁止投 入下一个交流滤波器小组；而如果当前实测直流电流值大于所述最大允许负荷 电流值，则增加直流输送功率，或将无功控制方式自动转换为手动控制模式。

所述交流滤波器投入后交流母线电压变化量的计算方法是：

$\mathrm{\Delta U}=\frac{Q_{\mathrm{next}\_\mathrm{filter}}}{S-\Sigma Q_{\mathrm{filter}}}---\left(1\right)$

其中，Q_{next_filter}为下一个投入交流滤波器的动态无功值，ΔU为交流滤波器投 入后交流母线电压变化量，S为换流站短路容量，∑Q_filter为已投入交流滤波器的 总无功值，Q_{next_filter}的计算方法是：

$Q_{\mathrm{next}\_\mathrm{filter}}={\left(\frac{U_{\mathrm{measure}}}{U_{\mathrm{normal}}}\right)}^2*Q_n---\left(2\right)$

其中，U_measure为交流母线的交流电压实测值，U_normal为交流母线的额定交流 电压，Q_n为下一个投入交流滤波器的额定无功值。

所述当前交流母线电压为交流母线的交流电压实测值。

本发明涉及一种高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制策略，主 要提出一种适合直流输电系统低功率运行无功控制策略，并为与之配合提出一 种新的谐波性能与电压控制协调控制方式。本发明通过电力系统电磁暂态专业 仿真工具PSCAD/EMTDC来编写程序、调试及验证，本策略适合于各种类型的 高压直流输电系统，抑制交流系统过电压效果显著，控制逻辑简单，具有极大 的工程应用价值。

本发明提供一种高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制策略，主 要应用于直流输电系统低功率运行情况下，无功控制选择电压控制模式，利用 直流站控根据当前交流母线电压水平，提前计算投入交流滤波器小组后交流场 母线电压动态值，决定是否投入交流滤波器，以解决由于谐波性能控制所投入 交流滤波器组，引起交流母线电压过高，造成交流电压限制切除交流滤波器， 从而造成交流滤波器频繁投切，对系统稳定运行造成影响。

低负荷无功优化期间，极控系统将采用降压方式运行，增大点火角，从而 增加换流阀吸收的无功功率，在此过程中，直流电压下降，直流电流上升，谐 波性能控制将根据上升电流投入交流滤波器，从而造成交流母线电压升高，抵 消低负荷无功优化的作用。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明根据当前交流母线电压 预估下一个交流滤波器的无功出力，计算下一个交流滤波器投入后交流母线电 压变化量，预判交流母线电压是否到达交流母线电压限制值，从而决定是否投 入交流滤波器小组，从而避免交流滤波器的频繁投切。

附图说明

图1为谐波性能需求交流滤波器投入时交流母线电压曲线；

图2为本发明一种高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制方法的 流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

极控根据当前运行功率水平，选择合适的直流电压运行，通过降压方式， 增大换流变点火角度，增加无功消耗，减少向系统提供的无功，从而调节交流 场电压在合适的范围。直流站控在低负荷无功优化期间，根据降压模式下直流 电流投入交流滤波器。

请参照图2所示，一种高压直流输电系统低功率运行情况下的无功控制方 法，其主要涉及一种适合直流输电系统低功率运行无功控制方法，其包括以下 步骤：

S101、投入交流滤波器之前，获取换流站短路容量、交流滤波器额定容量、 以及交流滤波器投入后动态无功值，其中，交流滤波器投入后的动态无功值是 指下一个需要投入的交流滤波器的动态无功值；

S102、根据换流站短路容量、交流滤波器额定容量、以及交流滤波器投入 后动态无功值计算交流滤波器投入后交流母线电压变化量，交流母线电压曲线 如图1所示。其计算方法是：

$\mathrm{\Delta U}=\frac{Q_{\mathrm{next}\_\mathrm{filter}}}{S-\Sigma Q_{\mathrm{filter}}}---\left(1\right)$

其中，Q_{next_filter}为下一个投入交流滤波器的动态无功值（即步骤1中的交流 滤波器投入后的动态无功值），ΔU为交流滤波器投入后交流母线电压变化量，S 为换流站短路容量，∑Q_filter为投入交流滤波器的总无功值，Q_{next_filter}的计算方法 是：

$Q_{\mathrm{next}\_\mathrm{filter}}={\left(\frac{U_{\mathrm{measure}}}{U_{\mathrm{normal}}}\right)}^2*Q_n---\left(2\right)$

其中，U_measure为交流母线的交流电压实测值，U_normal为交流母线的额定交流 电压，Q_n为下一个投入交流滤波器的额定无功值。

S103、将当前交流母线电压（此处的当前交流母线电压为交流母线的交流 电压实测值）与所述交流滤波器投入后交流母线电压变化量之和与交流母线电 压限制值进行比对，如果当前交流母线电压与所述交流滤波器投入后交流母线 电压变化量之和小于交流母线电压限制值即U_measure+ΔU<U_limit，其中，U_limit为交流 母线的交流电压限制值，则执行步骤S104的操作，反之，如果U_measure+ΔU>U_limit， 则执行步骤S105的操作。

S104、投入交流滤波器，这里投入的交流滤波器就是步骤S102中所指的下 一个交流滤波器；如果投入交流滤波器后，当前交流母线电压（此处的当前交 流母线电压为投入交流滤波器后交流母线的交流电压实测值）与所述交流滤波 器投入后交流母线电压变化量之和小于交流母线电压限制值，则继续投入交流 滤波器，再执行步骤S101直至U_measure+ΔU>U_limit。

S105、根据已投入的交流滤波器，计算已投入的交流滤波器的最大允许负 荷电流值。

S106、如果当前实测直流电流值小于已投入的交流滤波器的最大允许负荷 电流值即I_dc<I_{filter_limit}，其中，I_dc为当前实测直流电流值，I_{filter_limit}为已投入的交 流滤波器允许的最大允许负荷电流值（此值已在交流滤波器限电流功能中实时 计算得到），则执行步骤S107的操作；反之，如果I_dc>I_{filter_limit}，则执行步骤S108 的操作。

S107、禁止投入下一个交流滤波器。

S108、增加直流输送功率，或将无功控制方式自动转换为手动控制模式。

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。