[发明专利]一种交直流并列运行系统无功电压协调控制方法及装置

说明书

本发明提供一种交直流并列运行系统无功电压协调控制方法，以解决含VSC‑MTDC交直流并列运行系统无功电压控制问题，实现无功就地平衡。其具体步骤为：首先，基于九区图的无功电压控制策略，获取交流线路的无功上下限、电压上下限；其次，采集升压变压器的运行参数和无功电压控制设备的状态信息；再次，设置升压变压器、无功补偿设备闭锁条件；最后，根据不同边界条件下预定策略进行变压器档位调节和无功补偿设备投切以及VSC无功参数设置。本发明方法能够保证并列运行的交流线路无功功率和低压侧母线电压位于合格范围内，提高交直流并列运行系统运行的安全性和稳定性。

技术领域

本发明涉及交直流并列运行系统无功电压自动控制方法，特别涉及一种交直流并列运行系统无功电压协调控制方法。

背景技术

随着风力资源的不断开发及风电场容量的不断扩大，多端柔性直流(VSC-MTDC，其中：VSC，Voltage Source Converter，电压源型换流器；MTDC，Multi-Terminal DCTransmission System，多端直流输电系统)因其能够实现多电源供电、多落点受电的特点，为我国分散的可再生能源提供了一种更为灵活、快捷、经济的输电方式。相比较传统输电方式，多端柔性直流输电系统的控制系统对线路运行起着至关重要的作用，控制策略也更加复杂。在这样的背景下，交流系统和多端柔性直流系统之间的相互作用及其对电网构成的新约束值得关注。直流换流器的无功电压控制以及交流系统的无功电压响应是交直流相互作用的主要表现形式之一，可能造成交直流系统无功调节失配。针对柔性直流输出的无功功率对电网影响以及如何配合交流系统的无功电压调节手段实现电压的稳定与无功的就地平衡，将是含VSC-MTDC交直流并列运行系统无功电压控制需要重点关注的问题。

无功电压控制的核心在于电压无功控制装置(VQC，Voltage Quality Control)的控制策略，传统VQC实现电压无功综合控制的基本方法是采用9区图控制策略。它是根据变电站当前运行方式，利用实时监测的电压无功两个判别量构成变电站综合自动控制策略，综合逻辑判据是基于给出的电压和无功的上下限特性，把电压和无功平面分割成9个控制区，各个区域对应不同的控制策略，根据监测的实时电压、无功，判定当前变电站允许的哪个控制区，各个区域对应不同的控制策略，根据监测的实时电压、无功，判定当前变电站运行在哪个区，再根据响应的控制策略对分接头和电容器组进行控制，以实现实时无功补偿，优化无功潮流分布，提高全网各节点电压合格率，减少网损，从而取得较好的经济效益。

VQC在保证无功和电压满足要求的同时，对变压器分接头调节次数，电容器投切次数等设备的调节也作了限制。由于变压器在电网重要地位，在有载调节分接头时，由于会出现短时的闸间短路产生电弧，一方面会对分接头的机械和电气性能产生影响，另一方面也影响变压器油性能。因此，各变电站都严格限制了有载分接头的日最大调节次数(一般110kV及以上变压器为5～10次，35kV以下变压器为20次)。变电站对电容器组的日最大投切次数也作出了限制(如每组电容器一天最大动作次数为20次)。此外，为了避免无功电压调节设备的频繁调节影响设备运行寿命和系统稳定性，通常每动作一次需进行一次闭锁，以避免设备的频繁调节。因此，控制策略应尽量使控制对象的日动作次数越少越好，特别是减少分接头的调节次数，并设置必要的闭锁条件。

含VSC-MTDC交直流并列运行系统VQC控制方法与传统交流系统VQC控制方法的重要区别在于通过调节改变VSC无功功率的参考值可以使VSC参与系统的无功控制，电容器的投切、变压器的调档对无功控制是离散的，而VSC的无功控制是连续平滑的调节，这就赋予了VQC更加丰富的内容。目前，有关含VSC-MTDC交直流并列运行系统无功电压控制方法的研究甚少，尚未发现基于九区图的交直流并列运行系统VQC控制方法。