[发明专利]双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法

说明书

技术领域

本发明属于直流输电技术领域，具体涉及一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法。

背景技术

柔性直流输电采用电压源换流器，可以独立调节有功和无功的输出、提高交流系统的输电能力，易于构成多端直流输电系统，在可再生能源的发电并网、孤岛城市供电以及交流系统互联等应用领域，具有明显的竞争力。随着电力电子器件和控制技术的进步，柔性直流容量和电压等级越来越高。

为了实现大容量功率输送的要求，需要增加子模块数量以提高其电压等级，但过多子模块级联增加阀控设备控制难度，因此采用双极结构形式，减少单个换流单元子模块级联数目的同时达到同样传输功率成为一种可行选择。

双极柔性直流输电系统相对于单极系统，其可靠性更高，但其控制也更加复杂，特别是两个柔性换流单元无功如何优化控制，相关研究较少。为了充分发挥双极柔性直流拓扑结构优势，需要一种有效的双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法。

发明内容

针对现有技术不足,本发明提出一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法,解决了两个换流单元同时控制交流电压带来的系统扰动，解决了两个换流单元无功功率分配问题,避免了两个换流单元一个产生容性无功一个产生感性无功带来的损耗增大及容量越限问题，实现了双极柔性直流输电系统两个换流单元的协调控制和优化运行。

为了达成上述目的，本发明采用下述技术方案实现：一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法，双极柔性直流输电系统换流站由两个换流单元串联构成，分别为正极单元与负极单元，对应两极直流电压分别为正极母线对地电压和负极母线对地电压，其特征在于：

同时刻至多一个换流单元处于交流电压控制模式，两个换流单元无功功率控制按容抗互锁原则控制，两个所述换流单元的无功分配策略为：

(1)两个换流单元均处于双极功率控制模式时，两极输出无功功率与两极直流电压的绝对值成正比；

(2)两个换流单元中一个单元处于双极功率控制，一个单元处于单极功率控制时，单极功率控制单元单独控制其输出无功功率，全站无功功率由双极功率控制单元来维持；

(3)两个换流单元均处于单极功率控制时，两个换流单元单独控制各自输出无功功率。

上述方案中：所述两个换流单元无功功率控制按容抗互锁原则指，正极换流单元与负极换流单元均输出容性无功或均输出感性无功。

上述方案中：所述两个换流单元均处于双极功率控制模式时，两极输出无功功率与两极直流电压的绝对值成正比，两换流单元输出无功功率的偏差范围在额定容量10％以内。

上述方案中：所述两个换流单元均处于双极功率控制模式时，两极输出无功功率与两极直流电压的绝对值成正比，具体方法是：两个换流单元均处于无功功率运行时，按照两极直流电压绝对值分配无功功率指令；两个换流单元一个处于无功功率控制，一个处于交流电压控制时，计算预测出总的无功功率，调整无功功率控制单元的指令，使所述无功功率等于全站无功功率*(无功功率控制极对应的直流电压绝对值/(交流电压控制极对应的直流电压绝对值+无功功率控制极对应的直流电压绝对值))。

上述方案中：所述单极功率控制单元单独控制其输出无功功率，全站无功功率由双极功率控制单元来维持，具体方法是：处于双极控制的无功功率输出值等于全站无功功率值减去单极控制极输出无功功率值。

上述方案中：所述同时刻至多一个处于交流电压控制模式，具体实现方法是，两个换流单元通过极间通信实现两极控制模式相互校验，若其中一极单元要切换到交流电压控制模式，并检测到另一极单元处于交流电压控制模式时，须等另一极单元释放交流电压控制权后，该极单元才能切换到交流电压控制模式。

采用上述方案后，本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法，避免了两个换流单元同时控制交流电压，造成系统无功波动；

(2)本发明提供的一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法，避免了一个换流单元输出容性无功，一个换流单元输出感性无功造成的换流单元损耗增大和容量越限问题；

(3)本发明提供的一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法，实现了双极柔性直流输电系统两个换流单元的协调控制和优化运行。

附图说明

图1是双极柔性直流输电系统换流站的结构示意图；

图2是本发明提供的一种双极柔性直流输电系统的全站无功功率控制方法操作流程图。

具体实施方式