高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法技术方案

一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，实现绝对最小滤波器容量限制、最高/最低电压限制、最大无功交换限制、最小滤波器容量限制、无功交换控制和电压控制，能够实时有效地控制滤波器的投切，使高压直流输电系统在各种运行条件下，换流站与交流系统之间交换的无功功率能保持在给定的范围之内，或换流站交流母线的电压能保持在要求的范围以内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法。
技术介绍
将电能从大型火力、水力等发电厂输送到远方负荷中心地区时会遇到远距离输电问题。要实现远距离的大功率传输，需采用超高压或特高压输电技术。特高压交流输电是目前国内外最基本的远距离输电方式，而特高压直流输电不存在同步稳定性问题，是大区域电网互联的理想方式。与交流输电相比，直流输电的优势有：远距离大功率输电，直流输电不受同步运行稳定性问题的制约，对保证两端交流电网的稳定运行起了很大作用；利用直流输电可实现国内区网或国际间的非同步互联，把大系统分割为几个既可获得联网效益，又可相对独立的交流系统，避免了总容量过大的交流电力系统所带来的问题；交流电力系统互联或配电网增容时，直流输电的控制系统具有调节快、控制性能好的特点，可以有效地限制短路电流，使其基本保持稳定，可以作为限制短路电流的措施；向用电密集的大城市供电，在供电距离达到一定程度时，用高压直流电缆更为经济，同时直流输电方式还可以作为限制城市供电电网短路电流增大的措施。因此，特高压直流输电不但具有常规直流输电的特点，而且还能够很好的解决我国一些现存的问题：我国一次能源分布很不均衡，水利资源2/3分布在西南地区，煤矿资源2/3分布在陕西、山西及内蒙古西部，而电力需求又相对集中在经济发展较好较快的东部、中部和南部区域，能源产地和需求地区之间的距离为1000~2500km，因此我国要大力发展西电东送，实现南北互供，全国联网，特高压直流输电在远距离输电方面较为经济，而且控制保护灵活快速，是实现南北互供的较好途径；我国东部、中部、南部地区是我国经济发达地区，用电需求大，用电负荷有着较高的增长率，特高压直流输电能够实现大容量输电，规划的特高压直流输电工程的送电容量高达5GW和6.4GW，相应的直流额定电流将达到3125A和4000A，能较好地满足西电东送的需要；由于我国土地和环保的压力，通过特高压直流实现大容量、远距离输电，能够节省线路走廊，缓解由于电力的发展带来的土地资源的紧张。高压直流输电系统主要由换流站（有整流站和逆变站）和高压直流输电线路组成，主要包括换流器、直流平波电抗、交直流滤波器、无功补偿装置、直流输电线路以及电极等。换流器是由单个或多个换流桥组成的进行交直流转换的设备。换流器分为两类：整流器和逆变器，整流器是将交流电转换为直流电，而逆变器是将直流电转换为交流电，由换流阀来控制换流。但是换流器在工作时需要消耗较多的无功功率，每个换流站均需装设无功补偿设备，当交流滤波器所提供的无功功率不能满足无功补偿的要求时，还需另外装设静电电容器，当换流站接于弱交流系统时，为提高系统动态电压的稳定性和改善换相条件，有时还需要装设同步调相机或静止无功补偿装置，这些问题在实际工程中必须进行充分研究，并采取相应的技术措施。在实际工程中，高压直流系统满载运行时换流器消耗的无功功率达到最大值，约为额定有功功率的40%～60%，换流站装设的无功补偿容量必须满足这一要求。但当直流系统轻载运行时，换流器消耗的无功功率急剧减小，如果滤波器补偿的无功功率不变，则换流站过剩的无功功率将流入交流系统，造成换流站交流母线电压升高。因此，必须实时有效地控制滤波器的投切。
技术实现思路
本专利技术提供一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，能够实时有效地控制滤波器组的投切，使高压直流输电系统在各种运行条件下，换流站与交流系统之间交换的无功功率能保持在给定的范围之内，或换流站交流母线的电压能保持在要求的范围以内。为了达到上述目的，本专利技术提供一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，包含以下步骤：步骤S1、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于绝对最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于绝对最小滤波器组数；步骤S2、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流器的交流母线电压的电压值是否满足最高/最低电压限制，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至交流母线电压的电压值满足最高/最低电压限制；步骤S3、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流站流向交流系统的无功交换量是否小于等于最大无功交换限制值，如果是，则可以进行投入或切除滤波器组的操作，如果否，则禁止进行投入或切除滤波器组的操作；步骤S4、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于最小滤波器组数；步骤S5、无功控制系统判断高压直流输电系统中的无功交换量是否满足限制值，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至无功交换量满足限制值。所述的步骤S2具体包含以下步骤：步骤S2.1、采集高压直流输电系统中换流器的交流母线电压的电压值；步骤S2.2、对电压值进行判断，若电压值大于最大限幅U_MAX_LIMIT，则进行步骤S2.3，若电压值小于最低限幅U_MIN_LIMIT，则进行步骤S2.4；步骤S2.3、切除滤波器组，直至电压值小于等于最大限幅U_MAX_LIMIT；步骤S2.4、投入滤波器组，直至电压值大于等于最低限幅U_MIN_LIMIT。所述的步骤S5具体包含以下步骤：步骤S5.1、采集高压直流输电系统中换流站和交流系统的无功交换量；步骤S5.2、对无功交换量进行判断，若Qexc>Qref-Qdz，进行步骤S5.3，若Qexc<Qref+Qdz，进行步骤S5.4；其中，Qexc是换流站与交流系统的无功交换量，Qref是运行人员设置的一个参考值，Qdz是死区值；步骤S5.3、投入滤波器组，直至Qexc≤Qref-Qdz；步骤S5.4、切除滤波器组，直至Qexc≥Qref+Qdz。所述的步骤S5.3中，如果通过投入滤波器组无法满足Qexc≤Qref-Qdz，则减小点火角或减小熄弧角来减少无功消耗，直至Qexc≤Qref-Qdz；所述的步骤S5.4中，如果通过投入滤波器组无法满足Qexc≥Qref+Qdz，则增大点火角或增大熄弧角来增加无功消耗，直至Qexc≥Qref+Qdz。无功控制系统具有自动控制模式和手动控制模式，在自动模式下，所有的控制过程都由无功控制系统自动完成，在手动控制模式下，当高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数小于最小滤波器组数时，无功控制系统发送信号通知运行人员手动投入滤波器组，当高压直流输电系统中的无功交换量不满足限制值时，无功控制系统发送信号通知运行人员手动投入或切除滤波器组。本专利技术还提供一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，包含以下步骤：步骤S1、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于绝对最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于绝对最小滤波器组数；步骤S2、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流器的交流母线电压的电压值是否满足最高/最低电压限制，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至交流母线电压的电压值满足最高/最低电压限制；步骤S3、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流站流向交流系统的无功交换量是否小于等于最大无功交换限制值，如果是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于绝对最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于绝对最小滤波器组数；步骤S2、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流器的交流母线电压的电压值是否满足最高/最低电压限制，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至交流母线电压的电压值满足最高/最低电压限制；步骤S3、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流站流向交流系统的无功交换量是否小于等于最大无功交换限制值，如果是，则可以进行投入或切除滤波器组的操作，如果否，则禁止进行投入或切除滤波器组的操作；步骤S4、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于最小滤波器组数；步骤S5、无功控制系统判断高压直流输电系统中的无功交换量是否满足限制值，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至无功交换量满足限制值。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤S1、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于绝对最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于绝对最小滤波器组数；步骤S2、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流器的交流母线电压的电压值是否满足最高/最低电压限制，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至交流母线电压的电压值满足最高/最低电压限制；步骤S3、无功控制系统判断高压直流输电系统中换流站流向交流系统的无功交换量是否小于等于最大无功交换限制值，如果是，则可以进行投入或切除滤波器组的操作，如果否，则禁止进行投入或切除滤波器组的操作；步骤S4、无功控制系统判断高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数是否小于最小滤波器组数，如果是，则无功控制系统投入滤波器组，直至投入运行的滤波器组数大于等于最小滤波器组数；步骤S5、无功控制系统判断高压直流输电系统中的无功交换量是否满足限制值，如果否，则无功控制系统投入或切除滤波器组，直至无功交换量满足限制值。2.如权利要求1所述的高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包含以下步骤：步骤S2.1、采集高压直流输电系统中换流器的交流母线电压的电压值；步骤S2.2、对电压值进行判断，若电压值大于最大限幅U_MAX_LIMIT，则进行步骤S2.3，若电压值小于最低限幅U_MIN_LIMIT，则进行步骤S2.4；步骤S2.3、切除滤波器组，直至电压值小于等于最大限幅U_MAX_LIMIT；步骤S2.4、投入滤波器组，直至电压值大于等于最低限幅U_MIN_LIMIT。3.如权利要求2所述的高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，其特征在于，所述的步骤S5具体包含以下步骤：步骤S5.1、采集高压直流输电系统中换流站和交流系统的无功交换量；步骤S5.2、对无功交换量进行判断，若Qexc>Qref-Qdz，进行步骤S5.3，若Qexc<Qref+Qdz，进行步骤S5.4；其中，Qexc是换流站与交流系统的无功交换量，Qref是运行人员设置的一个参考值，Qdz是死区值；步骤S5.3、投入滤波器组，直至Qexc≤Qref-Qdz；步骤S5.4、切除滤波器组，直至Qexc≥Qref+Qdz。4.如权利要求3所述的高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，其特征在于，所述的步骤S5.3中，如果通过投入滤波器组无法满足Qexc≤Qref-Qdz，则减小点火角或减小熄弧角来减少无功消耗，直至Qexc≤Qref-Qdz；所述的步骤S5.4中，如果通过投入滤波器组无法满足Qexc≥Qref+Qdz，则增大点火角或增大熄弧角来增加无功消耗，直至Qexc≥Qref+Qdz。5.如权利要求4所述的高压直流输电系统中对交流滤波器组的无功控制方法，其特征在于，无功控制系统具有自动控制模式和手动控制模式，在自动模式下，所有的控制过程都由无功控制系统自动完成，在手动控制模式下，当高压直流输电系统中当前投入运行的滤波器组数小于最小滤波器组数时，无功控制系统发送信号通知运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔勇，冯煜尧，郭强，张开宇，张琪祁，冯楠，杨增辉，谢伟，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，华东电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31