[发明专利]带有动态无功补偿装置的直流系统及其控制方法

说明书

本发明公开一种带有动态无功补偿装置的直流系统及控制方法，所述直流系统中采用动态无功补偿装置部分或者全部替换常规直流系统的固定电容补偿、或者5次及以下交流滤波器。当常规直流有功功率需要调节时，通过采集换流站电压、与系统交换电流等电气量，实现无功交换和电压联合动态无功控制，部分取代常规直流功率调制时投切滤波器操作；同时结合控制保护系统控制命令进行动态无功功率控制，进行单组滤波器投切时无功平滑控制。本发明可以减少常规直流在有功调制时交流滤波器频繁投切问题，同时单组滤波器投切与动态无功补偿协调控制，实现无功平滑控制，使常规直流适应频繁有功功率调制场合，为常规直流换流站提供动态无功支撑。

技术领域

本发明涉及一种带有动态无功补偿装置的常规直流系统及其动态无功控制方法，具体讲涉及常规直流换流站动态无功配置及控制方法。

背景技术

我国能源发展具有一定的地域性，以光伏、风电为代表的新能源通常集中在光照、风能较丰富的地区，如我国西北地区。为了提升西电东送能力，配套建设了多回大容量直流。

当前大规模直流输电多采用基于电网换相换流器LCC的常规直流输电技术，在直流运行时，换流器发出大量谐波，需配置大量滤波器进行滤波；直流功率越大，谐波含量越高，所需的滤波器组数越多，滤波器需根据直流功率大小动态投切。此外，常规直流有功、无功紧密耦合，当直流系统运行功率发生变化时，换流器消耗的无功随之发生变化，为了维持与交流电网交换无功或者换流站电压基本不变，需要通过投切交流滤波器或者固定电容补偿器进行补偿。

由于国家环保要求，能耗较高的小功率火电机组逐步关停，未来随着新能源大规模发展，新能源渗透率的不断增加，电网的调峰问题越来越突出，仅仅依赖火电等常规机组调峰无法满足电网调峰需求，需要常规直流参与电网调峰，然而常规直流有功调节后无功消耗发生变化，需配合交流滤波器或者固定电容补偿器投切，机械开关频繁投切易导致开关故障。

此外大规模新能源发展，恶化了电网的频率特性，大功率直流故障后，电网频率变化较为明显，若直流参与电网调频，可明显缓解电网频率问题，然而受限于滤波器投切问题，常规直流无法深度参与电网调频。

发明内容

为了解决常规直流功率频繁调节导致的交流滤波器或者固定电容补偿器开关频繁动作问题，本发明提出了一种带有动态无功补偿装置的直流系统及其动态无功控制方案，可以增加常规直流频繁调节范围和深度，有利于常规直流频繁参与系统调频和调峰。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带有动态无功补偿装置的直流系统，所述直流系统为基于电网换相换流器LCC的常规直流输电系统；采用动态无功补偿装置部分或者全部替换常规直流系统的固定电容补偿、或者5次及以下交流滤波器。

进一步地，所述动态无功补偿装置包含静止无功发生器、静止无功补偿装置、调相机。

进一步地，所述直流系统还包括直流控保装置，动态无功协调控制器、动态无功装置控制器。

所述直流控保装置，根据直流系统运行要求控制交流滤波器、固定电容补偿器以及动态无功补偿器；接收动态无功协调控制器上送的动态无功运行信息，向无功协调控制器发送控制命令。

所述动态无功协调控制器，和直流控保装置、动态无功控制器通讯，统筹控制换流站动态无功资源。

所述动态无功控制器，用于动态无功补偿装置本体控制，汇总动态无功补偿装置运行状态信息并发送到无功协调控制器，接收并执行无功协调控制装置的动态无功控制命令。

进一步地，上述直流系统中，所述动态无功协调控制器对下与各个动态无功控制器通信，获取所有动态无功补偿装置运行状态信息，对换流站所有动态无功补偿能力进行动态评估，并向动态无功控制器发送动态无功控制命令；对上与直流控保装置通信，接收直流控保装置发送的控制命令和相关控制信息，向直流控保装置发送动态无功评估结果。