[发明专利]特高压直流换流站与近区发电厂的无功电压协调控制方法

说明书

本发明提出一种特高压直流换流站与近区发电厂的无功电压协调控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。该方法在每个自动电压控制周期到来时，构造换流站的二级电压控制模型；然后对未来一段时间特高压直流换流站直流输送容量变化趋势进行判断：如果直流输送容量未来发生变化，则向区域内电厂发送AVC控制闭锁指令；否则进行特高压直流换流站直流输送容量平稳运行的协调控制，根据换流站与外部无功交换的情况实时计算换流母线的动态上下限约束，代入模型更新约束条件后得到发电机无功出力的调节量并下发近区发电厂AVC子站；该方法可以实现电网AVC与特高压直流换流站内无功控制系统的协调控制，有效保障特高压直流输电的安全稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种特高压直流换流站与近区发电厂的无功电压协调控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现输电网安全(提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC 系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。

AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令，无功补偿设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。

随着我国电网特高压(1000kV)输电工程的建设，大电网之间越来越多通过特高压直流进行远距离输电。近年来已经有多条±800kV直流输电工程投入运行，单回直流线路可长距离输送的有功容量已经超过6GW。特高压直流输电工程中，换流器的运行总是伴随着无功功率的消耗。在稳定运行方式下，整流站吸收的无功功率一般为直流输出功率的30％～50％，逆变站吸收的无功功率则为直流输入功率的40％～60％。因此在换流站运行时，需要大量的无功补偿才能保证正常运行。传统的换流站无功补偿的手段是设置并联电容器和交流滤波器。一般在换流站配置多台滤波器和电容器，每台的无功容量为100～200MVAR，配置总容量应满足换流站最小和最大直流输送容量的要求，并以换流站与外部交流系统的无功交换为0作为运行目标。由于直流输送容量在一天的不同时间段并不相同，其所需的无功补偿容量也不同，因此需要在换流站配置无功补偿的自动控制系统(RPC),根据直流输送容量自动投切滤波器和电容器。