变下限电压的电压源换流器的无功控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种变下限电压的电压源换流器的无功控制系统及方法，该方法包括以下步骤:先对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值，以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；选择第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值，将第一参考电流值和第一输出电流值进行比较，选择第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值。本发明专利技术能够有效抑制交流电压的波动，提高与电压源换流器相连的交流电网的运行稳定性。

Reactive Power Control System and Method of Voltage Source Converter with Variable Lower Limit Voltage

The invention discloses a reactive power control system and method of a voltage source converter with a lower limit voltage. The method comprises the following steps: first, the AC side of the voltage source converter is controlled by a lower limit voltage to obtain the first output current value, then the AC side of the voltage source converter is controlled by a constant reactive power to obtain the second output current value, and the AC side of the voltage source converter is also controlled by a constant reactive power. The third output current value is obtained by controlling the fixed upper limit voltage; the second output current value and the smaller current value in the third output current value are selected as the first reference current value, and the first reference current value and the first output current value are compared. The larger current value in the first reference current value and the first output current value are selected as the reactive current reference value of the voltage source converter. The invention can effectively suppress the fluctuation of AC voltage and improve the operation stability of the AC power grid connected with the voltage source converter.

【技术实现步骤摘要】
变下限电压的电压源换流器的无功控制系统及方法
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种变下限电压的电压源换流器的无功控制系统及方法。
技术介绍
电压源换流器型高压直流(voltagesourceconverter-highvoltagedirectcurrent,VSC-HVDC)输电是新一代直流输电技术，具有优良的运行特性。渝鄂柔性直流背靠背联网工程是第一个500kV柔性直流联网的工程，总输送功率5000MW,是当前世界电压等级最高、输送容量最大的柔性直流输电工程。该工程投运后，四川电网内部多条特高压直流同时换相失败对华中华北电网冲击的威胁解除了，但湖北电网西电东送通道潮流增大，将加重三峡近区潮流疏散压力；同时，湖北电网与重庆电网由同步联络变为异步联络，弱化了湖北电网与外部电网的电气联系，相当于华中东四省的总体转动惯量下降。为保证该工程投运后送受端电网的安全稳定运行，需对电压源换流器(voltagesourceconverter)的无功进行良好的控制，以降低电网扰动过程中换流器交流电压的波动，保障换流器正常运行。但是现有的无功控制方法，控制效果差，无法有效抑制交流电压的波动，且易造成电压源换流器过电流。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种变电压下限的电压源换流器的无功控制系统及方法，能够提高电压源换流器抵御电网交流电压波动的能力，有效抑制交流电压的波动，并避免电压源换流器过电流，提高带电压源换流器的电网的运行稳定性。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，该方法包括：对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值，以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；选择第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值，再将所述第一参考电流值和第一输出电流值进行比较，选择第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值。在其中一个实施方式中，所述对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，包括：确定电压控制下限参考值；计算所述电压控制下限参考值和电压源换流器交流侧的母线实时电压测量值的标幺值的差值；利用第一比例积分PI控制器对该差值进行转换，获得所述第一输出电流值。在其中一个实施方式中，所述确定电压控制下限参考值，包括：将电压源换流器交流侧的母线电压默认下限参考值的标幺值和有功功率测量值的标幺值进行比较，选择所述电压默认下限参考值的标幺值和有功功率测量值的标幺值中的较大值作为电压控制下限参考值。在其中一个实施方式中，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值的方法为：计算电压源换流器交流侧的母线无功功率参考值的标幺值和实时无功功率测量值的标幺值的差值，并将该差值经第二比例积分PI控制器转换，获得所述第二输出电流值。在其中一个实施方式中，对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值的方法为：计算电压源换流器交流侧的母线电压上限参考值的标幺值和实时电压测量值的标幺值的差值，并将该差值用第三比例积分PI控制器进行转换，获得所述第三输出电流值。一种变下限电压的电压源换流器的无功控制系统，包括：第一控制模块，用于对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值；第二控制模块，用于对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值；第三控制模块，用于以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；第一比较器，用于比较第二输出电流值和第三输出电流值，并输出第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值；第二比较器，用于比较第一参考电流值和第一输出电流值，并输出第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值。在其中一个实施方式中，所述第一控制模块包括确定单元、第一计算单元和第一比例积分PI控制器；确定单元，用于确定电压控制下限参考值；第一计算单元，用于计算所述电压控制下限参考值和电压源换流器交流侧的母线实时电压测量值的标幺值的差值；第一比例积分PI控制器，用于对所述第一计算单元计算出的差值进行转换，而获得所述第一输出电流值。在其中一个实施方式中，所述确定单元包括：比较子单元，用于将电压源换流器交流侧的母线电压默认下限参考值的标幺值和有功功率测量值的标幺值进行比较；确定子单元，用于选择所述电压默认下限参考值的标幺值和有功功率测量值的标幺值中的较大值作为电压控制下限参考值。在其中一个实施方式中，所述第二控制模块包括：第二计算单元，用于计算电压源换流器交流侧的母线无功功率参考值的标幺值和实时无功功率测量值的标幺值的差值；第二比例积分PI控制器，用于对所述第二计算单元计算出的差值进行转换，获得所述第二输出电流值。在其中一个实施方式中，第三控制模块包括：第三计算单元，用于计算电压源换流器交流侧的母线电压上限参考值的标幺值和实时电压测量值的标幺值的差值；第三比例积分PI控制器，用于对所述第三计算单元计算出的差值进行转换，获得所述第三输出电流值。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的变电压下限的电压源换流器的无功控制系统及方法，通过变电压下限控制、定无功功率控制和定上限电压控制方式的配合，能够最大限度发挥电压源换流器的无功调节能力，抑制交流电压波动，保障电压源换流器和电网的安全，具体表现在如下方面：(1)正常运行中，换流器可带少量无功，定无功功率运行，留出换流器的无功调节裕量抵御风险；(2)交流电网故障扰动后，自动过渡到定电压控制方式，利用换流器的无功容量，将电压波动限制在指定的限值上；并且在不同控制功能间的切换是连续的，不会产生无功跳变；(3)在整个运行时段，将运行电压下限与有功对应，尽可能避免过电流。附图说明图1是本专利技术的无功控制方法的原理示意图；图2是利用暂态电压方式控制龙泉站渝侧交流电压的仿真曲线图；图3是利用暂态电压控制方式控制龙泉站渝侧无功仿真曲线图；图4是利用电压死区控制方式控制龙泉站渝侧无功仿真曲线图；图5是利用本专利技术的无功控制方法控制龙泉站渝侧交流电压仿真曲线图；图6是利用本专利技术的无功控制方法控制龙泉站渝侧无功仿真曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。如图1所示，本实施例公开了一种变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，该方法包括：对电压源换流器(VSC换流器)的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值，以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；选择第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值，再将第一参考电流值和第一输出电流值进行比较，选择第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值Iqref。通过上述无功控制过程可以有效控制电压源换流器的交轴电流，从而有效防止交流电压的波动。其中，在图1中，Uacrefl0为电压默认下限参考值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，其特征是，该方法包括：对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值，以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；选择第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值，再将所述第一参考电流值和第一输出电流值进行比较，选择第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值。

【技术特征摘要】
1.一种变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，其特征是，该方法包括：对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值，以及对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值；选择第二输出电流值和第三输出电流值中较小的电流值作为第一参考电流值，再将所述第一参考电流值和第一输出电流值进行比较，选择第一参考电流值和第一输出电流值中较大的电流值作为电压源换流器的无功电流参考值。2.如权利要求1所述的变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，其特征是，所述对电压源换流器的交流侧进行变下限电压控制而获得第一输出电流值，包括：确定电压控制下限参考值；计算所述电压控制下限参考值和电压源换流器交流侧的母线实时电压测量值的标幺值的差值；利用第一比例积分PI控制器对该差值进行转换，获得所述第一输出电流值。3.如权利要求1所述的变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，其特征是，所述确定电压控制下限参考值，包括：将电压源换流器交流侧的母线电压默认下限参考值的标幺值和有功功率测量值的标幺值进行比较，选择所述电压默认下限参考值的标幺值和有功功率测量值的标幺值中的较大值作为电压控制下限参考值。4.如权利要求1所述的变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，其特征是，对电压源换流器的交流侧进行定无功功率控制而获得第二输出电流值的方法为：计算电压源换流器交流侧的母线无功功率参考值的标幺值和实时无功功率测量值的标幺值的差值，并将该差值经第二比例积分PI控制器转换，获得所述第二输出电流值。5.如权利要求1所述的变下限电压的电压源换流器的无功控制方法，其特征是，对电压源换流器的交流侧进行定上限电压控制而获得第三输出电流值的方法为：计算电压源换流器交流侧的母线电压上限参考值的标幺值和实时电压测量值的标幺值的差值，并将该差值用第三比例积分PI控制器进行转换，获得所述第三输出电流值。6.一种变下限电压的电压源换流器的无功控制系统，其特征是，包括：第一控制模块，用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁平，赵敏，安宁，张怡，贺静波，李亚楼，田芳，田鹏飞，徐希望，刘斌，蔡靖，严剑峰，李芳，黄彦浩，杨小煜，陈兴雷，何蕾，孙璐，文晶，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11