[发明专利]一种适用于LCC型直流输电系统的功率协调控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及LCC直流输电系统领域，具体提出一种适用于LCC型直流输电系统的功率协调控制方法及装置。

背景技术

传统高压直流输电，即基于电网换相换流器的高压直流(Line Commutated Converter High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)输电系统，具有输送容量大、造价低、传输功率快速可控等优点，关键技术已经相对成熟，在输电系统中应用广泛。

LCC换流站会消耗大量无功功率，无功功率对维持交流母线电压，维持系统稳定运行十分关键。因此需要配置相应容量的无功补偿装置。常规的无功补偿装置为换流站配置的交流滤波器。在新能源发电通过LCC送出情况下，由于新能源出力波动，会增加交流滤波器的投切次数，有可能影响系统运行稳定性；并且交流滤波器的投切为阶梯式，对无功功率的调节的连续性有一定限制。

发明内容

为了解决当新能源发电通过LCC送出情况时，由于新能源出力波动使得交流滤波器的投切次数增加，影响系统运行稳定性，以及交流滤波器的阶梯式投切方式，对无功功率的调节连续性存在限制的难题；本发明提出一种适用于LCC型直流输电系统的功率协调控制方法，为新能源直流并网技术的发展提供了新思路和新方向，既解决了可再生能源发电的功率波动与LCC型直流传输系统无法配合的缺陷，又改善了系统运行时常规无功补偿装置的频繁动作，实现了快速无功控制，使电压、功率维持稳定和平衡，从而确保系统运行和输电稳定性。

本发明的技术方案是：

一种适用于LCC型直流输电系统的功率协调控制方法，所述方法包括：

根据自定义的时间周期采集交直流系统的不平衡无功，判断其值是否为零；若是，则无功补偿装置不动作，计算结束；否则进入下一步；

将所述不平衡无功和动态无功补偿装置的无功补偿量做差，与动态无功补偿装置容量进行比较，判断其差值是否达到动态无功补偿装置的容量上或下限；若尚未达到，则对不平衡无功进行归零处理，计算结束；否则进入下一步；

通过投切逻辑规则向交流滤波器发送投入/切除指令；

根据指令发出后不平衡无功和交流滤波器投切的变化情况，对动态无功补偿装置容量重新配置。

优选的，通过下式确定所述交直流系统的不平衡无功：

Q_exc＝Q_filt+Q_cref-Q_dc(1)

上式中，Q_exc为交直流系统的不平衡无功，Q_cref表示动态无功补偿装置的无功补偿量，Q_filt为交流滤波器容量，Q_dc为换流器消耗的无功功率。

进一步地，通过下式确定所述交流滤波器容量：

其中，Q_filtN为交流滤波器的最小分组容量，U_ac为换流站交流母线线电压有效值，U_acN为换流站交流母线线电压整定值。

进一步地，通过下式确定换流器消耗的无功功率：

上式中，P为换流器直流侧功率，为换流器的功率因数角，α为整流器触发角，μ为换相角，I_d为直流运行电流，当换流站以逆变方式运行时，用逆变侧关断角γ代替整流器触发角α；X_C为换流变压器换相电抗；E₁₁为换流变压器阀侧空载线电压。

优选的，所述对不平衡无功进行归零处理包括，将动态无功补偿装置的无功补偿量更新为所述不平衡无功和动态无功补偿装置无功补偿量的差值，并将不平衡无功调节至零。

优选的，所述通过投切逻辑规则向交流滤波器发送投入/切除指令包括：

当满足以下条件时，向交流滤波器发送投入指令：

当满足以下条件时，向交流滤波器发送切除指令：

其中，Q_exc为交直流系统的不平衡无功，Q_cref表示动态无功补偿装置的无功补偿量，Q_filt为交流滤波器容量，Q_dc为换流器消耗的无功功率，Q_csc为动态无功补偿装置容量。