[發明專利]一種高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制方法及系統

有效

• 申請號: 201910759272.2
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN112398138B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 高元;牛洪海;蔡丹;陳俊;蔡金華;盧海松;房康;仇孝國
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/18;H02J3/36
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開一種高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制方法，根據高壓換流站交流母線電壓幅值和變化率確定控制模式，穩態控制模式時，實現無功/電壓目標控制；暫態控制模式時，增加附加控制，設置無功小組禁止投切；閉鎖模式時，調相機閉鎖輸出，同時設置無功小組禁止投切；延時后，重新檢測交流母線電壓、電壓變化率，確定控制模式。本發明還公開一種高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制系統，主從控制器用于接收系統電壓、無功指令，實現高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制方法；輸入輸出單元用于完成調相機、無功小組閉環控制。此種技術方案通過同步調相機與高壓換流站無功小組的協調控制，實現穩態過程電壓維持和暫態過程電壓恢復功能。

技術領域

本發明屬于電力系統控制領域，特別涉及一種高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制方法和系統。

背景技術

目前隨著特高壓直流的快速發展，清潔能源的大規模開發，大比例受電地區的集中出現，電網特性發生較大變化，強直弱交問題越來越突出。主要體現在三個方面，一是特高壓直流受端電網動態無功不足問題突出；二是風電、光伏等新能源集中開發地區，直流輸電送端電網薄弱，短路容量不足；三是北上廣深等高比例受電地區無功支撐不足，易引發電壓問題。

為解決大電網電壓無功問題，國網提出新一代調相機方案，主要關注其暫態無功支撐性能，同時兼顧穩態無功需求；抑制電壓波動，降低直流換相失敗幾率。調相機與電子式無功補償設備SVC和STATCOM相比，首先無功出力幾乎不受系統電壓影響，常規SVC和STATCOM相設備，當系統電壓降低時，反而不能實現滿無功輸出；其次調相機具備深度進相和強勵的能力，額定容量300MVar的調相機可以在200MVar的無功下長期進相運行。

因此，亟需一種大容量同步調相機與高壓換流站無功設備電壓無功協調控制方法，解決暫穩態過程中電壓無功問題。現有涉及調相機和高壓換流站無功設備的協調控制方法并不多，如申請號201710307415.7的中國專利文獻公開了直流換流站交流濾波器與調相機的無功協調控制方法，穩態時調相機運行點留有足夠動態無功儲備，但未給出具體無功儲備計算；又如申請號為201811080243.5的中國專利文獻公開了一種調相機與特高壓直流換流站電壓無功協調控制方法，基于現有調相機控制模式，保持原有直流控保中交流濾波組的投切策略，調整調相機控制目標，其實際并不能達到無功設備投切帶來的交流母線電壓波動。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制方法及系統，基于目前高壓換流站同步調相機、交流濾波器組、并聯電容電抗等無功補償設備之間無信息交互的現狀，通過同步調相機與高壓換流站無功小組的協調控制，實現穩態過程電壓維持和暫態過程電壓恢復功能。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種高壓換流站同步調相機電壓無功協調控制方法，包括如下步驟：

步驟1，根據高壓換流站交流母線電壓幅值和變化率確定控制模式，所述控制模式包含有穩態控制模式、暫態控制模式和閉鎖模式；

控制模式為穩態控制模式時，根據控制目標的選擇，又分為恒無功控制模式和電壓控制模式：恒無功控制模式下，調相機無功目標值為Q_{s_ref}，實現無功目標控制；電壓控制模式下，系統電壓目標值為U_{s_ref}，實現電壓目標控制；

控制模式為暫態控制模式時，在調相機控制回路增加附加控制，設置無功小組禁止投切；

控制模式為閉鎖模式時，調相機閉鎖輸出，同時設置無功小組禁止投切；

步驟2，經延時t后，重新檢測交流母線電壓、電壓變化率，返回步驟1。

上述步驟1中，確定控制模式的方法是：

當交流母線電壓高于0.95倍額定電壓且電壓變化率不高于設定值時，確定為穩態控制模式；