[发明专利]降低特高压直流换流站近区电压波动的电网电压控制方法

说明书

本发明涉及一种降低特高压直流换流站近区电压波动的电网电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。该方法在每个自动电压控制周期到来时，读入特高压直流有功输送计划，并根据有功输送计划模拟计算未来一段时间直流换流站近区电网的电压值。在采用潮流模型的计算过程中模拟了换流极有功、无功调整，以及调整过程中换流站内控制系统自动投切高压滤波/补偿电容器，从而计算得到调整过程中各时刻的电压值。本方法根据电压值的波动幅度计算换流站近区电网母线的电压安全域限值，并输入到自动电压控制系统中实现预防控制。本方法可避免在换流站直流有功输送容量调整的过程中近区电网电压波动造成电压越限，提高了特高压直流电网的电压稳定性。

技术领域

本发明涉及一种降低特高压直流换流站近区电压波动的电网电压控制方法，属于电力系统自动电压控制技术领域。

背景技术

自动电压控制(以下简称AVC，Automatic Voltage Control)系统是实现输电网安全 (提高电压稳定裕度)、经济(降低网络损耗)、优质(提高电压合格率)运行的重要手段。AVC系统架构在电网能量管理系统(EMS)之上，能够利用输电网实时运行数据，从输电网全局优化的角度科学决策出最佳的无功电压调整方案，自动下发给电厂、变电站以及下级电网调度机构执行。孙宏斌、张伯明、郭庆来在《基于软分区的全局电压优化控制系统设计》(电力系统自动化,2003年，第27卷第8期，16-20页)中说明了大电网自动电压控制的体系结构。

AVC系统的主站部分是在电力系统控制中心基于软件实现的，其对输电网的电压控制策略主要有对电厂各发电机无功控制策略以及对变电站的无功设备控制策略2类。其中对电厂各发电机的无功控制策略，目前采用的主要方式是：调度中心的AVC主站系统通过无功优化计算得到电厂各机组的无功调节量后，通过数据通信通道向电厂的AVC子站系统发送，电厂的AVC子站接收到发电机无功调整量后，根据当前电厂内各台发电机的运行状态，采用步进方式调整发电机发出的无功功率，直到达到AVC主站下发的调整量。对变电站的无功设备控制策略为对无功补偿设备的投切指令，无功设备主要包括电容器和电抗器，当投入电容器或切除电抗器时，母线电压升高；当切除电容器或投入电抗器时，母线电压降低。AVC主站下发投入或切除无功设备的指令，变电站内的自动化监控系统根据接收的指令，找到无功设备所连接的断路器并合上或断开断路器，以完成无功设备的投入或切除。

随着我国电网特高压输电工程的建设，大电网之间越来越多通过特高压直流进行远距离输电。近年来已经有多条±800kV直流输电工程投入运行，单回直流线路可长距离输送的有功容量已经超过6GW。特高压直流输电工程中，换流站是高压直流输电系统中，为了完成将交流电变换为直流电或者将直流电变换为交流电的转换，并达到电力系统对于安全稳定及电能质量的要求而建立的站点。由于不同的运行方式，换流器在运行中所消耗的无功功率不同，因此控保系统在整个运行过程中都需进行相应的调节。无功控制就是在各种直流运行工况下，通过对交流滤波器(含并联电容器)的优化组合和投退，使交、直流系统的无功交换量满足规范要求，并将换流器流进交流系统谐波的抑制满足要求。换流站内换流器(换流阀+换流变)是无功消耗的主要设备。其中换流阀在整流及逆变过程中，都需要消耗无功，以达到交、直流转换的目的；换流变无功损耗分空载损耗和负荷损耗两部分，也都需要消耗一定的无功。根据公式：

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式中，Q_DC为换流器消耗无功，P_DC为直流输送功率，φ为功率因素角；α为触发角，额定运行时约为15°；μ为换相角，额定运行时约为20°。根据目前工程实际，换流站额定运行时功率因数一般达到0.85～0.9。由此，换流器运行时消耗无功约占输送功率的30％～ 60％。所以，从无功角度看，换流器可等效为随直流输送功率而变化的无功负荷，且其消耗无功随直流功率的上升显著增加。