[發明專利]特高壓直流換流站與近區發電廠的無功電壓協調控制方法

有效

• 申請號: 201711236819.8
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN107834567B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 程林;湯磊;孫驍強;柯賢波;王康平;高鑫;劉永鋒;李柱華
• 申請（專利權）人: 國家電網公司西北分部;北京清大高科系統控制有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/50
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種特高壓直流換流站與近區發電廠的無功電壓協調控制方法，屬于電力系統自動電壓控制技術領域。該方法在每個自動電壓控制周期到來時，構造換流站的二級電壓控制模型；然后對未來一段時間特高壓直流換流站直流輸送容量變化趨勢進行判斷：如果直流輸送容量未來發生變化，則向區域內電廠發送AVC控制閉鎖指令；否則進行特高壓直流換流站直流輸送容量平穩運行的協調控制，根據換流站與外部無功交換的情況實時計算換流母線的動態上下限約束，代入模型更新約束條件后得到發電機無功出力的調節量并下發近區發電廠AVC子站；該方法可以實現電網AVC與特高壓直流換流站內無功控制系統的協調控制，有效保障特高壓直流輸電的安全穩定運行。

技術領域

本發明涉及一種特高壓直流換流站與近區發電廠的無功電壓協調控制方法，屬于電力系統自動電壓控制技術領域。

背景技術

自動電壓控制(以下簡稱AVC，Automatic Voltage Control)系統是實現輸電網安全(提高電壓穩定裕度)、經濟(降低網絡損耗)、優質(提高電壓合格率)運行的重要手段。AVC 系統架構在電網能量管理系統(EMS)之上，能夠利用輸電網實時運行數據，從輸電網全局優化的角度科學決策出最佳的無功電壓調整方案，自動下發給電廠、變電站以及下級電網調度機構執行。孫宏斌、張伯明、郭慶來在《基于軟分區的全局電壓優化控制系統設計》(電力系統自動化,2003年，第27卷第8期，16-20頁)中說明了大電網自動電壓控制的體系結構。

AVC系統的主站部分是在電力系統控制中心基于軟件實現的，其對輸電網的電壓控制策略主要有對電廠各發電機無功控制策略以及對變電站的無功設備控制策略2類。其中對電廠各發電機的無功控制策略，目前采用的主要方式是：調度中心的AVC主站系統通過無功優化計算得到電廠各機組的無功調節量后，通過數據通信通道向電廠的AVC子站系統發送，電廠的AVC子站接收到發電機無功調整量后，根據當前電廠內各臺發電機的運行狀態，采用步進方式調整發電機發出的無功功率，直到達到AVC主站下發的調整量。對變電站的無功設備控制策略為對無功補償設備的投切指令，無功補償設備主要包括電容器和電抗器，當投入電容器或切除電抗器時，母線電壓升高；當切除電容器或投入電抗器時，母線電壓降低。AVC主站下發投入或切除無功設備的指令，變電站內的自動化監控系統根據接收的指令，找到無功設備所連接的斷路器并合上或斷開斷路器，以完成無功設備的投入或切除。

隨著我國電網特高壓(1000kV)輸電工程的建設，大電網之間越來越多通過特高壓直流進行遠距離輸電。近年來已經有多條±800kV直流輸電工程投入運行，單回直流線路可長距離輸送的有功容量已經超過6GW。特高壓直流輸電工程中，換流器的運行總是伴隨著無功功率的消耗。在穩定運行方式下，整流站吸收的無功功率一般為直流輸出功率的30％～50％，逆變站吸收的無功功率則為直流輸入功率的40％～60％。因此在換流站運行時，需要大量的無功補償才能保證正常運行。傳統的換流站無功補償的手段是設置并聯電容器和交流濾波器。一般在換流站配置多臺濾波器和電容器，每臺的無功容量為100～200MVAR，配置總容量應滿足換流站最小和最大直流輸送容量的要求，并以換流站與外部交流系統的無功交換為0作為運行目標。由于直流輸送容量在一天的不同時間段并不相同，其所需的無功補償容量也不同，因此需要在換流站配置無功補償的自動控制系統(RPC),根據直流輸送容量自動投切濾波器和電容器。