[发明专利]一种基于高压直流输电无功控制的过电压抑制方法

说明书

本发明公开了一种基于高压直流输电无功控制的过电压抑制方法，包括：步骤1，设定直流输电逆变侧采用预测型定熄弧角控制，整流侧采用定电流控制，根据直流输电系统控制原理，得到线性化控制方程；步骤2，根据多直流馈出近区电网的运行方式，利用P‑Q分解法得到直流近区的无功潮流修正方程，从而得到直流近区潮流线性化方程；步骤3，得到系统状态方程；步骤4，得到PI状态调节器。本发明提出了增加近区直流逆变侧关断角γ进行过电压抑制的方法，该方法在交流电网电压严重升高期间，通过控制逆变侧关断角γ和直流电流指令值，在保持近区健全直流输电系统功率恒定的基础上，短时提升换流器消耗的无功功率，抑制送端弱交流电网过电压的产生。

技术领域

本发明涉及高压直流输电领域，具体涉及一种基于高压直流输电无功控制的过电压抑制方法。

背景技术

高压直流输电技术由于其在远距离大容量输电、异步电网互联领域所具有的优势，在中国、印度、韩国、巴西等国得到了快速的发展和广泛的应用。电流源型直流输电系统以晶闸管作为主要换流元件，正常运行时需消耗输送功率50％～60％的无功功率。以±800kV/8000MW的特高压直流输电系统为例，满功率运行时晶闸管换流器以及换流变压器供需消耗无功近6400Mvar。为了消除大量无功消耗对交流系统无功潮流及电压分布的影响，换流站内往往装设大量无功补偿设备以实现站内的无功平衡。

然而，在此情况下，一旦直流输电系统由于线路故障等原因导致外送功率受阻，在无功补偿设备切除之前，换流站过剩无功将倒送交流系统，在换流站的交流母线上极易出现明显的电压抬升。特别地，在高压直流输电系统建设初期，送端换流站近区交流电网短路电流水平偏低，电压调节能力弱，在此工况下甚至可能出现严重的过电压。考虑到直流线路故障后的重启策略，此类过电压持续时间极有可能接近1s，超过换流站过电压保护或者换流阀大触发角监视保护的定值，保护误动作风险较高。

针对直流低功率运行时交流系统出现的电压偏高问题，部分学者提出了增加近区发电机进相深度、直流输电系统降压运行，提高最小关断角等策略。其中，对直流输电系统低功率运行时无功控制策略进行探讨时，推导了无功消耗、关断角、换相角、直流电流等变量之间相互关系，计算受端换流站关断角和换流变分接头调节措施对直流无功功率消耗的影响，提出利用直流输电系统无功消耗的非线性，提高最小关断角可以吸收多余无功，有效解决直流输电系统低功率运行时的交流电网电压升高问题。还有的设计了两种高压直流低负荷无功优化模块，并在实际工程中加以应用。这些研究主要针对直流低功率传输时出现的交流侧稳态电压偏高现象进行了分析，取得了很好的实施效果，但对直流输电系统故障后暂态过程中出现的过电压特性分析较少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是多直流集中外送电网在单回直流故障期间交流电网出现过电压，目的在于提供一种基于高压直流输电无功控制的过电压抑制方法，在单回直流故障期间，短时提升近区健全直流逆变侧关断角γ及直流电流指令，在保持健全直流外送功率不变的基础上，增加整流侧换流器的无功消耗，从而抑制过电压。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于高压直流输电无功控制的过电压抑制方法，包括：

步骤1，设定直流输电逆变侧采用预测型定熄弧角控制，整流侧采用定电流控制，根据直流输电系统控制原理，得到线性化控制方程；

步骤2，根据多直流馈出近区电网的运行方式，利用P-Q分解法得到直流近区的无功潮流修正方程，从而得到直流近区潮流线性化方程；

步骤3，得到系统状态方程；

步骤4，得到PI状态调节器。

进一步地，步骤1中，线性化控制方程：

γ₍₀₎+Δγ＝γ_ord