【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力系统及电力电子领域，特别涉及一种应用于高压直流输电的无功补偿与交流滤波系统。
技术介绍
1、高压直流输电系统的核心设备是换流器，通过它实现从交流到直流的变换，换流器的工作原理是通过控制晶闸管在工频周期内固定的角度导通，从而将交流电转变为直流电，这个过程中换流器从电网吸收大量无功功率，并产生大量谐波注入电网，故常规高压直流工程都需要配置大量无功补偿及交流滤波设备。目前大多数换流站所采取的方案为在换流变网侧安装无源型无功补偿及交流滤波设备。无源型无功补偿及交流滤波设备由电力电容器、电抗器和电阻器等无源器件组合而成，对基波呈现容性无功特性，达到无功补偿的效果，对特定次谐波形成低阻抗通路，达到滤波的效果。无源设备结构较为简单，可靠性较高，但是也存在一些明显的缺点：
2、1)设备组数较多，占地面积大；
3、2)单组设备采用机械开关投切，投切速度慢，无功不能连续调节，在弱系统下投切会产生较大的系统电压波动，尤其是对于新型电力系统环境下的新能源送电场景，过电压问题非常突出，严重时会导致大量新能源脱网；
4、3)安装位置位于换流变网侧，故障情况下对换流变阀侧电压支撑效果有限；
5、4)滤波性能受交流系统谐波阻抗的影响很大，在实际系统条件变化超出设计范围时，滤波性能变差；
6、5)设备应力受背景谐波影响大，当系统背景谐波发生超出设计范围的增加时，容易引起滤波器设备过载跳闸，影响场站的正常运行。
7、随着电力电子开关器件的技术进步，静止同步补偿器statcom
8、statcom的核心设备是可控的换流阀，其输出电压电流高度可控，与无源设备相比其具有如下优点：
9、1)单套statcom即可以灵活处理无功和各次谐波，并根据需要进行选择性控制，设备组数少，占地面积小；
10、2)无功和谐波输出可以连续平滑调整，调节速度快，直流运行工况变化时statcom对交流系统电压的动态支撑能力更强，更加适应新能源通过直流送出的应用场景；
11、3)statcom对交流系统电压和阻抗、频率和无源rlc元件参数等因素的变化不敏感，通过控制系统的调节作用，无功补偿和滤波效果基本不受影响；
12、4)当背景电压及谐波超出设计范围边界时，控制系统可以采取限幅措施，防止statcom换流阀过载。
13、基于statcom的优异特性，已经有直流输电工程在换流变网侧配置statcom用于动态无功补偿，但是其所用statcom容量相对较小，换流站大部分的无功补偿仍然采用无源设备，所以其实际效果极为有限，难以克服无源设备的固有缺点，而且单一的网侧配置方式也难以发挥statcom的优势，因此，如何更好地在直流输电工程中利用statcom与无源设备是实际应用中迫切需要解决的问题。
技术实现思路
1、本申请的目的，在于提出一种应用于高压直流输电的无功补偿与交流滤波系统，通过在换流变阀侧和网侧合理布置无功补偿及交流滤波设备，有效改善换流站的无功补偿和交流滤波性能。
2、为了达成上述目的，本申请采用如下技术方案：
3、一种应用于高压直流输电的无功补偿与交流滤波系统，包括换流变阀侧无功补偿与交流滤波支路和换流变网侧无功补偿与交流滤波支路，其中：
4、所述换流变阀侧无功补偿与交流滤波支路安装在换流变阀侧的交流引线上，采用statcom形式，以六脉动换流器为单位进行配置，每台换流变阀侧配置至少一条并联statcom支路；
5、所述换流变网侧无功补偿与交流滤波支路安装在换流变网侧的交流母线上，采用statcom与无源滤波器两种形式组合，按照全站统一配置，共母线的换流变网侧配置至少一条并联statcom支路和至少一条并联无源滤波支路。
6、根据一些实施例，如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变阀侧statcom支路的换流阀拓扑采用模块化多电平结构，三相换流阀采用中性点不接地的单星形连接方式或双星形连接方式或三角形连接方式，子模块链接采用单相全桥变换器结构。
7、根据一些实施例，所述换流变阀侧statcom支路动态补偿每个六脉动换流器的无功，无功容量qstatcom_v等于晶闸管换流阀的最大无功qlcc6和对应换流变的最大无功qtr6之和；所述换流变阀侧statcom支路采用有源滤波方式滤除单个六脉动换流器产生的低频谐波电流，各次谐波电流设计值等于六脉动换流器的谐波电流最大值。
8、根据一些实施例，所述换流变网侧statcom支路的换流阀拓扑采用模块化多电平结构，三相换流阀采用中性点直接接地的单星形连接方式或双星形连接方式，子模块链接采用单相全桥变换器结构。
9、根据一些实施例，所述换流变网侧statcom支路动态补偿换流变网侧的无功以支撑交流系统电压。
10、根据一些实施例，当任一换流变阀侧statcom支路因故障退出运行导致阀侧无功和低频谐波能力不足时，由换流变网侧statcom支路补偿对应十二脉动换流器的无功和低频谐波电流，所述换流变网侧statcom支路的无功容量qstatcom_g等于网侧无功需求值qac_grid与单个十二脉动换流器最大无功qlcc12之和，各次谐波电流设计值等于单个十二脉动换流器的谐波电流最大值。
11、根据一些实施例，所述换流变网侧无源滤波支路具有高通特性，采用高通阻尼滤波器或者并联电容器形式，用于滤除所有晶闸管换流阀产生的高频谐波电流，各次谐波电流设计值等于全站所有直流换流器的最大谐波电流之和。
12、与现有技术相比，本申请的有益效果是：
13、1)采用statcom替代绝大部分无源的静态无功补偿和交流滤波设备，减小了设备的占地面积；
14、2)与常规的网侧无功补偿技术相比，通过阀侧statcom补偿六脉动换流器的无功，可以稳定换流变阀侧电压，使得直流功率升降过程中触发角几乎保持不变，从而大大减小换流变分接开关的调整次数，提高换流变运行的可靠性；
15、3)与常规的网侧滤波技术相比，通过阀侧statcom补偿六脉动换流器低频谐波电流，可以大大减小换流变谐波电流，从而减小换流变的发热和振动，进一步提高换流变运行的可靠性；
16、4)采用有源和无源相结合的滤波方式，低频采用statcom有源滤波，高频采用无源滤波，分别发挥各自优势，滤波效率更高，性能更强。
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1.一种应用于高压直流输电的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，包括换流变阀侧无功补偿与交流滤波支路和换流变网侧无功补偿与交流滤波支路，其中：
2.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变阀侧STATCOM支路的换流阀拓扑采用模块化多电平结构，三相换流阀采用中性点不接地的单星形连接方式或双星形连接方式或三角形连接方式，子模块链接采用单相全桥变换器结构。
3.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变阀侧STATCOM支路动态补偿每个六脉动换流器的无功，无功容量QSTATCOM_V等于晶闸管换流阀的最大无功QLCC6和对应换流变的最大无功QTR6之和；所述换流变阀侧STATCOM支路采用有源滤波方式滤除单个六脉动换流器产生的低频谐波电流，各次谐波电流设计值等于六脉动换流器的谐波电流最大值。
4.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变网侧STATCOM支路的换流阀拓扑采用模块化多电平结构，三相换流阀采用中性点直接接地的单星形连接方式或双星形连接方式，子模块链接采用单相全桥变换器
5.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变网侧STATCOM支路动态补偿换流变网侧的无功以支撑交流系统电压。
6.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，当任一换流变阀侧STATCOM支路因故障退出运行导致阀侧无功和低频谐波能力不足时，由换流变网侧STATCOM支路补偿对应十二脉动换流器的无功和低频谐波电流，所述换流变网侧STATCOM支路的无功容量QSTATCOM_G等于网侧无功需求值QAC_GRID与单个十二脉动换流器最大无功QLCC12之和，各次谐波电流设计值等于单个十二脉动换流器的谐波电流最大值。
7.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变网侧无源滤波支路具有高通特性，采用高通阻尼滤波器或者并联电容器形式，用于滤除所有晶闸管换流阀产生的高频谐波电流，各次谐波电流设计值等于全站所有直流换流器的最大谐波电流之和。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于高压直流输电的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，包括换流变阀侧无功补偿与交流滤波支路和换流变网侧无功补偿与交流滤波支路，其中：
2.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变阀侧statcom支路的换流阀拓扑采用模块化多电平结构，三相换流阀采用中性点不接地的单星形连接方式或双星形连接方式或三角形连接方式，子模块链接采用单相全桥变换器结构。
3.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变阀侧statcom支路动态补偿每个六脉动换流器的无功，无功容量qstatcom_v等于晶闸管换流阀的最大无功qlcc6和对应换流变的最大无功qtr6之和；所述换流变阀侧statcom支路采用有源滤波方式滤除单个六脉动换流器产生的低频谐波电流，各次谐波电流设计值等于六脉动换流器的谐波电流最大值。
4.如权利要求1所述的无功补偿与交流滤波系统，其特征在于，所述换流变网侧statcom支路的换流阀拓扑采用模块化多电平结构，三相换流阀采...
【专利技术属性】
技术研发人员：王辉，盛晓东，王鹏飞，李钊，朱信舜，周启文，方太勋，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，
类型：发明
国别省市：
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