[發明專利]一種送端換流站高功率波動時并聯電容器投切控制方法

有效

• 申請號: 201711209158.X
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107910877B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 郝治國;惠子珈;胡秀明;鄒洪森;劉志遠;于曉軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;國網寧夏電力有限公司檢修公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16
• 代理公司: 61215 西安智大知識產權代理事務所
• 代理人: 何會俠

1.一種送端換流站高功率波動時并聯電容器投切控制方法，其特征在于，采用無功支撐能力判據與換流母線電壓判據這兩個雙重判據，包括如下步驟：

①設定各判據的門檻值：包括直流送端電源最大的無功支持能力Q_Gmax、換流母線電壓參考值U_ref、換流母線電壓死區值U_band及延時參考值t_ref；

②定時讀取數據：包括換流母線電壓U_bus及當前直流配套電源向換流站提供的無功Q_ac-dc；

③交流系統無功支撐能力判據單元判斷，若Q_ac-dc小于Q_Gmax，則執行第④步驟，否則執行第⑨步驟；

④換流母線電壓判據單元判斷，若U_bus小于U_ref與U_band之差，則執行第⑥步驟，否則進入第⑤步驟；

⑤若U_bus大于U_ref與U_band之和，則執行第⑦步驟，否則返回第②步驟；

⑥經過延時t_ref后，執行第⑧步；

⑦經過延時t_ref后，執行第⑨步；

⑧若第③步驟與第④步驟仍同時滿足，則執行第⑩步驟，否則返回第②步驟；

⑨若第③步驟與第⑤步驟仍同時滿足，則執行第步驟，否則返回第②步驟；

⑩由直流站控系統發出投入一組SC指令后，返回第②步驟；

由直流站控系統發出切除一組SC指令，返回第②步驟。

2.如權利要求1所述送端換流站高功率波動時并聯電容器投切控制方法，其特征在于，所述步驟①中，各門檻值的整定原則如下：

(1)直流送端電源最大的無功支持能力Q_Gmax為目標整流站附近可用的發電機組共同向其提供的最大無功功率，取站內無功消耗與當前站內無功單元提供的總無功之差并留有一定裕度后的值；該值受直流工程的運行工況，交流系統的運行方式及接線方式的影響較大；因此應根據實際情況，對系統穩態運行時典型工況下的交直流系統搭建潮流模型，進行潮流計算，得出各典型工況下換流站的無功消耗及當前投入站內無功單元的總無功；然后選取各結果的最小值以適應各種典型工況；最后留有合理的裕度后，確定Q_Gmax；

系統穩態運行時的典型工況主要由交流系統的典型工況與直流系統的典型工況組合而成；交流系統的典型運行方式主要有夏大、夏小、冬大、冬小四種運行方式；對于確定為整流站的換流站而言，直流系統穩態運行時的典型工況為正向雙極運行，對于雙向運行的換流站，根據需求在整流站與逆變站間轉換；

(2)換流母線電壓參考值U_ref取換流站的系統電壓；

(3)換流母線電壓死區值U_band應大于最大無功分組投切所引起電壓變化量的50％；為保證可靠控制留有一定裕度，電壓死區值取最大無功分組投切引起的電壓波動的100％，即按照無功小組投切時換流站交流母線暫態電壓波動不超過0.015p.u.計算；

(4)延時參考值t_ref為電壓無功功率自動控制AVC子系統對換流母線電壓的調節時間并考慮一定裕度，

設置t_ref的目的是優先調用直流配套電源的無功補償能力，減少SC的投切次數；

在交流系統中，當換流母線類關鍵母線電壓波動時，AVC子系統根據相應母線的電壓變化值為依據通過調節各可調發電機的無功出力將目標母線電壓維持在合理范圍內，即直流配套電源是通過AVC子系統的控制作用向目標整流站提供無功功率或調解換流母線電壓；因此根據目標整流站的實際情況，收集AVC系統通過各直流配套電源對由于站內無功變化導致換流母線電壓波動的調節時間，選取最長的調節時間并留有合理的裕度作為t_ref。

3.如權利要求1所述送端換流站高功率波動時并聯電容器投切控制方法，其特征在于，所述步驟②中，當前直流配套電源向換流站提供的無功Q_ac-dc的采集過程如下：

Q_ac-dc由當前站內的無功消耗Q_dc與當前投入的SC提供的實際無功功率Q_filt共同決定，計算公式為:

Q_ac-dc＝Q_dc-Q_filt (1)

其中，

式中，為換流器的功率因數角，單位為：a為換流器觸發角，對于逆變器，a應換為γ，單位為：μ為換流器換相角，單位為：f為交流系統實際頻率，單位為：Hz；f_N為交流系統額定頻率，單位為：Hz；c為單臺無功補償設備的有效電容，單位為：μF；U_bus為換流母線實際電壓，單位為：kV；U_N為換流母線額定電壓；Q_filtN為換流母線在額定電壓下投入無功補償設備的總容量；投入SC的組數n；

上述計算過程由直流站控系統完成，本步驟直接調用計算結果Q_ac-dc。