[发明专利]无功功率分散协同控制方法

权利要求书

1.一种抑制风电经LCC-HVDC并网系统暂态过电压的无功功率分散协同控制方法，其用于在风电场经LCC-HVDC并网系统逆变站换相失败时，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，调整电网换相换流器LCC整流站触发角设定值；

步骤2，从风电场和LCC-HVDC公共连接点PCC处电压和无功特性出发，根据交流侧潮流方程，调整风电场并网点无功功率参考值；

基于确定的触发角设定值和风电场并网点无功功率参考值分散控制LCC整流侧和风电场无功功率，快速抑制交流过电压。

2.根据权利要求1所述的一种抑制风电经LCC-HVDC并网系统暂态过电压的无功功率分散协同控制方法，其特征在于，在步骤1之前还包括：确定风电场和LCC-HVDC公共连接点PCC处的盈余无功功率。

3.根据权利要求2所述的一种抑制风电经LCC-HVDC并网系统暂态过电压的无功功率分散协同控制方法，其特征在于，所述PCC处盈余无功功率通过如下方式确定：

正常工况下，系统功率平衡，即

Q_acN+Q_crN＝Q_drN；

式中，Q_acN为正常工况下风电场、等值同步机组送往LCC整流站的无功功率之和，Q_crN、Q_drN分别为正常工况下LCC整流站滤波器发出的无功功率、LCC整流站消耗的无功功率；

换相失败发生后，无功功率满足如下关系：

Q_ac'+Q_cr'＝Q_dr'；

式中，Q_ac′为换相失败后风电场、等值同步机组送往LCC整流站的无功功率之和，Q_cr′、Q_dr′分别为换相失败后LCC整流站滤波器发出的无功功率、LCC整流站消耗的无功功率；

盈余的无功功率流向交流系统，过电压期间PCC处盈余的无功功率为：

ΔQ＝Q_acN-Q_ac'＝Q_drN-Q_dr'+Q_cr'-Q_crN；

PCC处盈余的无功功率由LCC整流器少消耗的无功和滤波器多提供的无功两部分组成。

4.根据权利要求2所述的一种抑制风电经LCC-HVDC并网系统暂态过电压的无功功率分散协同控制方法，其特征在于，在步骤1中，通过直接调整触发角使得LCC整流站消耗的无功功率接近额定值，LCC整流站触发角通过如下方式调整：

由LCC的工作原理可知：

式中，U_dr为LCC整流站直流电压，N为整流站一个极所含的6脉动换流器数，U₁、U_d01分别为整流站阀侧空载线电压有效值和理想空载直流电压，U_d01为1.35NU₁，X_r为整流站每相的换相电抗，I_d为直流电流，ɑ为LCC整流站触发角，k取1代表单极LCC系统，k取2代表双极LCC系统；

根据无功-电压耦合关系，为最大程度降低电压升高幅度，期望过电压期间LCC整流站消耗的无功和阀侧空载线电压有效值为正常工况下的值，即Q_drN和U_1N；所以过电压期间，直接触发角控制设定值α_set为

式中，U_dr′为换相失败后LCC整流站直流电压，U_d01N为正常工况下整流站理想空载直流电压，U_d01N为1.35NU_1N；

由此直接改变整流站的触发角来抑制过电压。

5.根据权利要求2所述的一种抑制风电经LCC-HVDC并网系统暂态过电压的无功功率分散协同控制方法，其特征在于，在步骤2中，所述风电场并网点无功功率参考值通过如下方式调整：

为使滤波器的过剩无功被风电场吸收，在过电压期间风电场送往PCC处的无功期望值Q_{w_ref}为：

式中，U_r′和U_rN分别为换相失败后、正常工况下的PCC处电压，Q_wN为正常工况下风电场送往LCC的无功功率；

风电场并网点的无功参考值Q_{w1_ref}设置为：

Q_{w1_ref}＝Q_{w_ref}+Q_xw'；

式中，Q_xw′为换相失败后风电场并网线路消耗的无功功率；

若风电场送往PCC处的无功Q_w′能够跟随期望值变化，那么Q_xw′为：

式中，P_w′为换相失败后风电场送往LCC的有功功率，x_w为风电并网线路上的等值阻抗；

换相失败后，风电场和换流母线电压满足：

式中，U_w′、Q_w1′分别为换相失败后风电场并网点电压、风电场并网点处的无功功率；

从而，风电场并网点的无功参考值为：

式中，Q_wN为正常工况下风电场送往LCC的无功功率，Q_cm和U_r′为：

由此可知，在过电压期间，通过风电场并网点的交流电压U_w′、有功功率P_w′、无功功率Q_w1′以及正常工况下的风电送往LCC处的无功功率Q_wN可计算出风电场并网点的无功参考值。