[发明专利]一种降低无功功率波动对系统稳定影响的补偿控制方法

说明书

本发明涉及高压直流输电和联网稳定性方面，公开了一种降低无功功率波动对系统稳定影响的控制方法，该方法主要从阻抗角度对背靠背直流系统进行分析及控制策略改进。所提出的补偿控制策略，与原方案相比通过改变DC/AC变流器输入阻抗的幅频特性、相频特性，从而提高背靠背变流器联网稳定性。该补偿控制不需要改变原系统的结构或者控制方案，只需在外部接入新的控制环节，对于系统升级十分方便。同时，该方法主要针对功率对并网系统稳定影响分析，根据阻抗稳定判据，在不影响原系统其他特性上，降低无功功率扰动对背靠背直流系统联网造成的影响，本发明能有效提高功率波动下背靠背变流器联网稳定特性。

技术领域

本发明涉及高压直流输电和联网稳定性方面，尤其涉及无功功率波动时，提高系统抗扰特性，增强系统稳定性的控制方法，具体是一种降低无功功率波动对系统稳定影响的补偿控制方法。

背景技术

背靠背直流系统由三部分组成，包括AC/DC变流器、直流输电线路和DC/AC变流器，由于直流线路长度较短，正常忽略。背靠背直流系统用于异步联网，较好地实现各电网之间的相互支援，减少备用容量，实现更大范围内的水火电联合经济调度，且电网联络能够提高系统的供电可靠性，加快电源建设速度，有利于电力工业的长期可持续发展。由于电网互联灵活、可靠、高效、可持续等优势，背靠背直流系统在国内外得到了广泛关注。国外工程包括，巴西和巴拉圭合作共建的伊泰普直流输电工程、扎伊尔英加-沙巴直流工程、魁北克-新英格兰直流工程等，背靠背直流系统在美国、加拿大、日本等均有应用。国内现有的工程包括，2012年1月投运的黑河背靠背工程；2016年6月投运的云南电网与南方电网主网鲁西背靠背直流异步联网工程；在建的世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流背靠背输电工程—渝鄂直流背靠背联网工程。

能量在电力系统的存在方式主要为有功功率和无功功率，有功主要转化为提供给用电设备的机械能、热能等，而无功功率是为了建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率，其对外不做功。在含有变流器的系统中，有功无功之间的相互耦合会影响系统稳定性能，甚至会导致系统振荡失稳。

系统阻抗特性脆弱会使系统抗扰性降低，无法抵抗扰动更易造成系统失稳。面对这种情况，大多学者从两个角度提高系统阻抗特性：一是，通过调优系统参数或有源阻尼来改变原先阻抗自身幅频或相频特性；二是，通过并联或串联虚拟阻抗，以此改变变流器阻抗，局部调整引起系统不稳定的阻抗特征。

发明内容

本发明的目的在于提供一种降低无功功率波动对系统稳定影响的补偿控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种降低无功功率波动对系统稳定影响的补偿控制方法，包括如下步骤：

1)根据背靠背直流系统中AC/DC变流器和DC/AC变流器拓扑结构和控制方式，主要计算各变流器模块中控制器参数；

2)根据需求确定建模方式，建立不同控制方式下的AC/DC变流器输出阻抗模型和DC/AC 变流器输入阻抗模型；

3)根据阻抗稳定判据，绘制直流端输入/输出阻抗伯德图和阻抗比的奈奎斯特曲线，根据伯德图和奈奎斯特曲线判断所提出控制策略所采用的控制系数选择是否合适。

作为本发明进一步的方案：步骤1)中，计算变流器主电路参数包括以下步骤：

变流器主电路参数主要是确定电感取值，当变流器工作在单位功率因数时对电感的约束条件为：

其中，I_m为交流侧电流峰值；U_sm电网电压峰值；ω_n为基波电压角频率；

工程中限制电感纹波在10％～25％，在此分析时选取10％，