受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法及控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法及控制装置，用于实现对受端分层接入特高压直流系统低负荷运行方式下受端两个交流电网无功功率的独立控制。在双极层控制，通过实时检测受端两个交流电网中交直流系统的无功交换值，将其作为反馈量分别送入两个独立的低负荷无功控制器，分别计算得到用于控制高端和低端阀组无功损耗的触发角或熄弧角参考值；在换流器层控制，通过换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制的协调控制，实现对高、低端阀组无功损耗的独立控制。此种技术方案不仅能实现对受端站两个交流电网中交直流无功交换值的独立控制，同时具有平滑投入、自动平滑退出的特点。

【技术实现步骤摘要】
受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法及控制装置
本专利技术属于特高压直流输电领域，特别涉及一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法及控制装置。
技术介绍
常规特高压直流系统运行在低负荷运行方式时，由于受到绝对最小滤波器投切的限制，换流器消耗的无功功率远小于交流滤波器补偿的无功功率，导致直流换流站向交流系统注入大量的过剩无功，从而容易导致交流电网电压偏高。相比常规特高压直流系统，受端分层接入特高压直流系统中，受端站高端和低端阀组分别接入两个不同电压等级的交流电网，两个交流电网分别配置了两个独立的交流滤波器场。在低负荷运行方式下，受端分层接入特高压直流系统受端站所接入的交流电网中，由于换流器消耗的无功功率仅为常规直流的一半，而交流滤波器补偿的无功功率由于受到绝对最小滤波器投切的限制，其值与常规直流相近，这导致受端换流站向交流系统注入的过剩无功进一步增大，更容易引起交流电网电压偏高，从而影响受端站交流电网的稳定运行。通过调节换流器(或阀组)的触发角或熄弧角可以调节换流器消耗的无功功率，从而可以调节换流站与交流系统交换的无功功率。基于该原理，目前的低负荷无功控制方法主要有直流电压直接控制型低负荷无功控制和无功交换直接型低负荷无功控制两种。其中，直流电压直接控制型低负荷无功控制是根据直流系统运行的功率值计算得到直流系统运行的直流参考电压，通过控制直流系统的直流电压来实现对换流器触发角或熄弧角的调节。由于直流极线电压的变化会同时影响送、受端两个站的控制，因此该方法无法实现送、受端换流站无功功率的独立控制。无功交换直接型低负荷无功控制直接以换流站与交流系统交换的无功功率为反馈量进行控制，两站的触发角或熄弧角的调节相对独立，可以实现两站无功功率的独立控制。目前，已有的两种低负荷无功控制方法主要针对在常规不分层的特高压直流系统。在常规特高压直流系统中，当送端或受端换流站投入低负荷无功控制时，由于各换流站中两极高端和低端阀组均接入同一电网，且高、低端阀组和换流变的型号参数均一致，因此，不同阀组之间触发角(或熄弧角)和换流变分接头的调节过程完全一致，不需要考虑高端和低端阀组之间换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制之间的协调作用，其控制方式较为简单。与常规特高压直流系统不同，受端分层接入特高压直流系统中，高、低端阀组和换流变的型号参数并不一致，同时由于每个极中高、低阀组之间为串联关系，在直流低负荷无功控制方式下，某一阀组触发角(或熄弧角)的调节会给与之串联的阀组控制带来影响，进而给另一电网的无功控制带来影响。因此，在直流低负荷运行方式下，如何通过协调高端和低端阀组之间换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制，实现受端分层接入特高压直流系统受端两个交流电网之间无功功率的独立控制，是一个值得研究的课题。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法及控制装置，通过对受端阀组触发角(或熄弧角)以及换流变分接头档位的控制，可实现对低负荷运行方式下受端分层接入特高压直流受端站与不同交流电网之间交换的无功功率的独立控制。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，包括如下步骤：步骤1，换流站无功控制设定为自动Q-Control模式，换流变分接头档位控制设定为自动模式；步骤2，受端站投入低负荷无功控制，双极层控制主机分别以高端阀组和低端阀组所接入电网中的交直流无功交换值为反馈量，通过低负荷无功控制器分别计算得到用于调节受端站高端阀组和低端阀组无功损耗大小的辅助触发角或辅助熄弧角，然后将该辅助触发角和辅助熄弧角叠加到初始设定的触发角参考值和熄弧角参考值上，得到阀组的触发角参考值或熄弧角参考值并将其发送给阀层控制主机；步骤3，受端站阀层控制主机以触发角参考值或熄弧角参考值为控制目标，通过换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制的协调控制，实现对阀组触发角或熄弧角实际值的调节，最终实现对阀组无功损耗的调节；步骤4，当直流系统输送的有功功率大于设定值时，低负荷无功控制经一定延时后自动平滑退出。上述步骤1中，换流变分接头档位控制设定为自动模式的内容是：当受端站作为整流站运行时，通过换流变分接头档位控制配合实现对触发角的调节；当受端站作为逆变站运行时，通过换流变分接头档位控制配合实现直流电压的调节。上述步骤2中，低负荷无功控制器以交直流无功交换值与其参考值的差值作为输入量，经过限幅功能和死区功能处理后送给PI控制器，由PI控制器输出用于调节阀组无功损耗的辅助触发角或辅助熄弧角。上述步骤4中，自动平滑退出是指当低负荷无功控制投入且直流输送功率大于设定值时，通过将低负荷无功控制投退使能信号置零，从而使低通滤波器的输入值由1变为0，低通滤波器的输出值由1渐变至0，而低通滤波器的输出值与低负荷无功控制器中PI控制器输出值相乘后，使得实际的辅助触发角或熄弧角渐变至零。上述步骤3中，受端站作为整流站运行时，采用辅助触发角与初始设定的触发角参考值之和作为实际的触发角参考值；所述受端站作为逆变站运行时，采用辅助熄弧角与初始设定的熄弧角参考值之和作为实际的熄弧角参考值。上述受端站高端、低端阀组之间采用阀组均压控制；当受端站作为整流站运行时，高端阀为主控阀组控制电流，高端阀触发角直接由换流器触发控制得到，低端阀为从控阀组通过电压平衡控制器实现阀组电压平衡控制，低端阀触发角为高端阀触发角与阀组均压控制器输出值之和；当受端站作为逆变站时，高端和低端换流变分接头电压控制均以本换流器两端的直流电压加上线路压降的一半为受控对象、以整流站额定电压的一半为控制目标来调节换流变分接头档位，实现高端和低端阀组间的平衡控制。一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制装置，用于独立调节受端分层接入特高压直流系统受端站高端阀组和低端阀组所接入交流电网中的交直流无功交换值；所述装置包括：检测单元，检测交流系统电压、换流器触发角或熄弧角、直流中性母线流过的电流、直流极母线电压、换流变分接头档位、交流滤波场滤波器投入的小组容量及数量；电网交直流无功交换量计算单元，基于交流电网的交流电压值、换流站中滤波器投入的小组容量及数量计算交流滤波器产生的无功功率，基于换流器触发角或熄弧角、直流中性母线流过的电流计算阀组的无功损耗，将交流滤波器产生的无功功率减去换流器的无功损耗得到阀组所接入电网中的交直流无功交换值；以及，电网交直流无功交换量控制单元，以受端站高端阀组和低端阀组所接入电网中的交直流无功交换值为反馈量，通过低负荷无功控制器分别计算受端换流站高端阀组和低端阀组的辅助触发角或辅助熄弧角，将该辅助触发角和辅助熄弧角叠加到初始设定的触发角参考值和熄弧角参考值上，作为阀组实际的触发角参考值和熄弧角参考值；受端站阀层控制主机以触发角参考值或熄弧角参考值为控制目标，通过换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制的协调控制，实现对阀组触发角或熄弧角实际值的调节，最终实现对换流站与交流系统交换无功功率的调节。采用上述方案后，本专利技术与现有技术相比，通过设置两个独立的低负荷控制器，同时协调高端和低端阀组之间换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制，实现了对受端分层接入特高压直流受端站高端和低端阀组无功损本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，换流站无功控制设定为自动Q‑Control模式，换流变分接头档位控制设定为自动模式；步骤2，受端站投入低负荷无功控制，双极层控制主机分别以高端阀组和低端阀组所接入电网中的交直流无功交换值为反馈量，通过低负荷无功控制器分别计算得到用于调节受端站高端阀组和低端阀组无功损耗大小的辅助触发角或辅助熄弧角，然后将该辅助触发角和辅助熄弧角叠加到初始设定的触发角参考值和熄弧角参考值上，得到阀组的触发角参考值或熄弧角参考值并将其发送给阀层控制主机；步骤3，受端站阀层控制主机以触发角参考值或熄弧角参考值为控制目标，通过换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制的协调控制，实现对阀组触发角或熄弧角实际值的调节，最终实现对阀组无功损耗的调节；步骤4，当直流系统输送的有功功率大于设定值时，低负荷无功控制经一定延时后自动平滑退出。

【技术特征摘要】
1.一种受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，其特征在于包括如下步骤：步骤1，换流站无功控制设定为自动Q-Control模式，换流变分接头档位控制设定为自动模式；步骤2，受端站投入低负荷无功控制，双极层控制主机分别以高端阀组和低端阀组所接入电网中的交直流无功交换值为反馈量，通过低负荷无功控制器分别计算得到用于调节受端站高端阀组和低端阀组无功损耗大小的辅助触发角或辅助熄弧角，然后将该辅助触发角和辅助熄弧角叠加到初始设定的触发角参考值和熄弧角参考值上，得到阀组的触发角参考值或熄弧角参考值并将其发送给阀层控制主机；步骤3，受端站阀层控制主机以触发角参考值或熄弧角参考值为控制目标，通过换流变分接头控制、换流器触发控制及阀组均压控制的协调控制，实现对阀组触发角或熄弧角实际值的调节，最终实现对阀组无功损耗的调节；步骤4，当直流系统输送的有功功率大于设定值时，低负荷无功控制经一定延时后自动平滑退出。2.如权利要求1所述的受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，其特征在于：所述步骤1中，换流变分接头档位控制设定为自动模式的内容是：当受端站作为整流站运行时，通过换流变分接头档位控制配合实现对触发角的调节；当受端站作为逆变站运行时，通过换流变分接头档位控制配合实现直流电压的调节。3.如权利要求1所述的受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，其特征在于：所述步骤2中，低负荷无功控制器以交直流无功交换值与其参考值的差值作为输入量，经过限幅功能和死区功能处理后送给PI控制器，由PI控制器输出用于调节阀组无功损耗的辅助触发角或辅助熄弧角。4.如权利要求3所述的受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，其特征在于：所述步骤4中，自动平滑退出是指当低负荷无功控制投入且直流输送功率大于设定值时，通过将低负荷无功控制投退使能信号置零，从而使低通滤波器的输入值由1变为0，低通滤波器的输出值由1渐变至0，而低通滤波器的输出值与低负荷无功控制器中PI控制器输出值相乘后，使得实际的辅助触发角或熄弧角渐变至零。5.如权利要求1所述的受端分层接入特高压直流低负荷无功控制方法，其特征在于：所述步骤3中，受...

【专利技术属性】
技术研发人员：侍乔明，徐斌，崔勇，王永平，张庆武，鲍伟，刘凯，苏家财，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，国网上海市电力公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32