[發明專利]一種以直流逆變站為動態無功源的電壓穩定控制方法

有效

• 申請號: 201410406371.X
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104158194B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 鄭超;郭劍波;馬世英;林俊杰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/16
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種電壓穩定控制方法，具體講涉及一種以直流逆變站為動態無功源的電壓穩定控制方法。

背景技術

我國煤炭資源主要分布在山西、陜西、新疆等西北地區，水能主要分布在四川、云南、西藏等西南地區，風能和太陽能主要分布在甘肅、青海、新疆等西部和北部地區，負荷中心則位于華中東四省、珠三角和長三角等地區。一次能源與負荷中心呈逆向分布的特征，決定了為滿足經濟社會發展的用能需求，需發展具備大容量、遠距離輸電優勢的高壓直流輸電技術。

大容量高壓直流輸電接入受端負荷中心電網后，電壓穩定問題將日益突出，并成為威脅電網安全穩定運行和負荷連續可靠供電的重要威脅因素。為提高直流饋入受端電網的電壓穩定性，通常采用加強電網結構，或安裝SVC、STATCOM等動態無功補裝置的措施。兩種措施均需要追加大量的電網投資，同時還可能導致電網短路電流增大，產生不利影響。

高壓直流輸電逆變站由直流逆變器和濾波器兩個主要部件構成。正常運行時，逆變器消耗無功功率，濾波器輸出無功功率，兩者基本平衡，與交流電網無功交換較小。當電網遭受擾動電壓跌落時，逆變器無功消耗有所減小，但由于濾波器無功輸出隨電壓跌落成平方倍降低，無功供給減小量多于無功消耗的減小量，因此直流逆變站凈無功需求增加，呈現出動態無功負荷特性，將威脅受端電網電壓穩定性。

一方面，直流具有快速有功功率調控能力，其傳輸的有功可快速響應和跟蹤指令值變化；另一方面，逆變器無功消耗與其傳輸有功強關聯，因此，通過調控直流電流改變直流傳輸有功功率，即可改變逆變器的無功功率消耗，減少逆變站無功需求，甚至呈現出向交流電網注入無功功率的動態無功電源特性，支撐交流電網電壓恢復，降低電壓失穩威脅。由于僅通過二次控制系統實現電壓控制，無需追加一次設備投資，因此該方法的經濟性較高，可增強直流饋入受端電網電壓穩定水平，且能實現對電壓穩定的緊急控制。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種以直流逆變站為動態無功源的電壓穩定控制方法，可改善直流逆變站暫態無功功率特性，提升直流饋入受端電網大擾動沖擊下的電壓穩定能力。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

一種以直流逆變站為動態無功源的電壓穩定控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

A.建立直流受端交直流混聯電網仿真模型；

B.評估受端電網暫態穩定性并設置控制參數；

C.循環測量逆變站高壓母線電壓并判斷是否滿足控制啟動判據和持續時間的要求；

D.計算直流電流回降指令并執行控制；

E.循環測量逆變站高壓母線電壓并判斷是否滿足恢復控制判據；

F.計算直流電流恢復提升指令并執行控制。

優選地，步驟A包括：收集交流電網數據和直流輸電系統數據，建立所述仿真模型；所述交流電網數據包括：交流輸電線路參數和變壓器參數；所述直流輸電系統數據包括直流輸電系統控制器參數；所述仿真模型包括：穩態潮流計算模型和機電暫態仿真計算模型。

優選地，步驟B包括：

B‐1.利用交直流混聯電網機電暫態仿真軟件PSD‐BPA完成所述評估；所述暫態穩定性為擾動沖擊后受端電網電壓恢復至正常運行水平的能力；所述擾動包括：直流換流站近區交流線路三相短路開斷一回線故障和三相短路開斷雙回線故障；

B‐2.依據擾動后直流逆變站電壓恢復特性，給所述控制參數賦值；所述控制參數包括：電壓變化速率ε、電壓門檻值U_cth、電壓上限U_cH、電壓下限U_cL、持續時間△t_d、追加控制系數ρ、直流電流回降的基礎控制量Δi_dc以及恢復控制次數N；所述電壓變化速率表征電壓變化快慢；所述電壓門檻值表征電壓恢復的程度；所述電壓上限和電壓下限表征故障后電壓的運行水平；所述持續時間為電壓變化速率和電壓值滿足設定條件的時間；所述追加控制系數用于計算追加控制量；所述恢復控制次數為恢復電壓穩定控制的實施次數。

優選地，步驟C中，對直流逆變站高壓母線電壓U_c進行測量采樣，判斷其變化率和電壓數值是否滿足公式(1)和公式(2)構成的所述控制啟動判據；

0＜|dU_c/dt|＜ε??(1)

U_cth＜U_c＜U_cL(2)