[發(fā)明專利]基于光伏電站調(diào)相運行的抑制直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的方法

在審

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• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112994065A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 周霞;鄭施;張騰飛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J3/50
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

基于光伏電站調(diào)相運行的抑制直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的方法，包括以下步驟：分析直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的原因及電氣量的變化情況；基于電氣量的波動分析，研究直流輸電系統(tǒng)換相失敗時的動態(tài)無功需求；結(jié)合電氣量在直流輸電系統(tǒng)發(fā)生換相失敗的臨界值，分析并選取直流換相失敗的判斷條件；結(jié)合光伏逆變器的無功容量，分析光伏電站調(diào)相運行的無功支撐能力；基于直流換相失敗的判斷條件和光伏電站的無功支撐能力，分析直流輸電系統(tǒng)換相失敗時光伏電站控制方法，提出抑制直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的方法。本方法可用于增強大規(guī)模新能源接入受端系統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種抑制電力系統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的控制方法。

背景技術(shù)

高壓直流輸電因為具有造價低、功率損耗小、可靠性高、調(diào)節(jié)速度快、限制短容量等交流輸電不及的優(yōu)勢成為我國電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。然而，直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗甚至直流閉鎖，使送端電網(wǎng)功率盈余和受端電網(wǎng)功率缺額，進而引發(fā)連鎖機組脫網(wǎng)、甩負荷等問題，影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

長期以來，國內(nèi)外不斷研究基于無功補償設備抑制換相失敗的方法，但是，往往需要采用成本較高的無功補償設備，研究直流換相失敗場景下的低成本的無功補償策略具有一定的優(yōu)勢。受端電網(wǎng)接入大量光伏時，為交流側(cè)的電壓支撐提供了一定的手段。光伏電站可以利用光伏逆變器本身的無功輸出特性向電網(wǎng)輸出無功功率，隨著大量光伏電站接入電網(wǎng)，可以將其作為無功補償設備使用。目前的研究未考慮到光伏動態(tài)無功支撐能力對直流輸電系統(tǒng)換相失敗的支撐，控制方法少，不夠完善。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種基于光伏電站調(diào)相運行的抑制直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的方法，在電力系統(tǒng)運行過程中考慮直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相過程可能發(fā)生故障，提出一種抑制直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的方法。

基于光伏電站調(diào)相運行的抑制直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)換流站母線電壓和熄弧角的數(shù)據(jù)；

步驟2，基于直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其換相場景的分析，研究直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的原因，并觀察相關(guān)母線電壓和熄弧角的變化情況；

步驟3，基于電氣量的變化情況，觀察其波動狀態(tài)，分析其無功功率缺額，研究直流輸電系統(tǒng)換相失敗時對無功功率的需求；

步驟4，基于電氣量在直流輸電系統(tǒng)發(fā)生換相失敗的臨界值，分析并選取直流換相失敗的判斷條件；

步驟5，基于光伏逆變器的不同工作狀態(tài)，結(jié)合光伏逆變器的無功容量，分析光伏電站調(diào)相運行可以提供的最大無功支撐能力；

步驟6，基于直流換相失敗的判斷條件和光伏電站的無功支撐能力，分析直流輸電系統(tǒng)換相失敗時光伏電站控制方法，進行直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的抑制。

進一步地，所述步驟2中直流輸電系統(tǒng)連續(xù)換相失敗的原因，包括兩種：逆變系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生故障和逆變側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生故障，其中逆變系統(tǒng)內(nèi)部故障分為：內(nèi)部電子元器件的損壞、觸發(fā)電路誤操作。

進一步地，所述步驟2中的直流母線電壓與熄弧角的變換情況，包括直流側(cè)的有功功率和無功功率變化情況，交流側(cè)的有功功率和無功功率變化情況。

進一步地，所述步驟4中選取直流換相失敗的判斷條件為熄弧角γ的大小，熄弧角的計算公式為：

式中：k為換流變壓器變比，I_d為直流電流，X_c為換相電抗，U_L為逆變側(cè)換流母線線電壓有效值，β為觸發(fā)超前角；熄弧角小于臨界值易導致?lián)Q相失敗，定義熄弧角小于7°時會發(fā)生換相失敗。