提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法技術方案

本發明專利技術公開了提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，包括：當交直流系統逆變側交流母線電壓升高時，換流變壓器的角度控制模塊與逆變器定電壓控制模塊相配合，進而抑制直流系統無功吸收的增加；當交直流系統逆變側交流母線電壓降低時，逆變器定電壓控制模塊通過減小超前觸發角γ來提高逆變器的功率因數；當定電壓控制使得逆變器超前觸發角γ低于設定值時，逆變器定電壓控制將切換為定最小熄弧角γmin控制，使得逆變器功率因數能夠保持在設定范圍內。本發明專利技術逆變側定電壓控制下閉鎖換流變壓器的角度控制，充分發揮定電壓控制在交流系統電壓下降時通過調整觸發角提高直流功率因數的能力。

DC control coordinated control method for improving static voltage stability of AC / DC system

The invention discloses a DC voltage stability of DC system to improve the control coordination control method, including: when the AC / DC inverter side AC bus voltage rises, the converter transformer angle control module and inverter module with constant voltage control, and inhibit the increase of reactive power absorbed by the DC system; when the AC / DC inverter side the AC bus voltage decreases, the inverter constant voltage control module by reducing the advance trigger angle to improve the power factor of the inverter when the inverter voltage control; advance trigger angle is lower than the set value, the inverter constant voltage control switches to set minimum extinction angle gamma min control, the inverter power factor can be maintained in the set range in. The invention relates to an angle control of the converter transformer under the control of the inverter side constant voltage, and fully utilizes the ability of the constant voltage control to improve the DC power factor by adjusting the trigger angle when the AC system voltage drops.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電網
，特別是涉及提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法。
技術介紹
高壓直流輸電具有遠距離大容量輸電、可連接異步電網以及快速的功率調制等優點，直流輸電線路與交流線路混聯形成交直流混聯系統。然而直流系統在為受端交流系統提供有功傳輸的同時，也需要交流系統為其提供無功支持，無功功率不足往往是導致交直流系統電壓失穩的主要原因之一。直流輸電系統具有高度的可控性，通過換流變壓器控制與換流器控制方式相配合能夠控制直流電壓和換流器的觸發角在指定范圍內變化，確保直流輸電線路的穩定運行。當交直流系統的運行條件發生變化時可能導致直流輸電系統控制方式的切換，不同的換流變壓器控制與換流器控制方式對交直流系統的靜態電壓穩定性有不同的影響。因此，深入研究直流控制方式的協調控制策略對提高交直流系統靜態電壓穩定性具有重要意義。目前，傳統的直流控制方式的協調控制策略存在以下問題：(1)傳統的換流變壓器控制方式與換流器控制方式的協調控制策略較為固定，換流變壓器的角度控制與整流側定電流(或定功率)或逆變側定電壓的換流器相配合，換流變壓器電壓控制與逆變側定熄弧角的換流器相配合，這種協調控制策略以保證直流系統穩定運行裕度為主，沒有考慮對交直流系統靜態電壓穩定性的影響。(2)換流變壓器的角度控制與逆變側定電壓控制相配合時，限制了定電壓控制在交流系統電壓下降時通過調整觸發角提高直流功率因數的能力。綜上所述，現有技術中對于換流變壓器控制方式與換流器控制方式的協調控制無法保證交直流系統靜態電壓的穩定性的問題，尚缺乏有效的解決方案。
技術實現思路
為了解決現有技術的不足，本專利技術提供了提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，本專利技術通過直流換流變壓器控制方式與逆變器控制方式切換相配合實現提高交直流系統靜態電壓穩定性的目的。提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，包括：當交直流系統逆變側交流母線電壓升高時，換流變壓器的角度控制模塊與逆變器定電壓控制模塊相配合，使得逆變器的功率因數不會因為定電壓控制而明顯降低，進而抑制直流系統無功吸收的增加；當交直流系統逆變側交流母線電壓降低時，逆變器定電壓控制模塊通過減小超前觸發角γ來提高逆變器的功率因數，提高交流系統的無功支撐能力，此時會抑制定電壓控制方式發揮功率因數調節作用的換流變壓器的角度控制模塊被閉鎖；當定電壓控制使得逆變器超前觸發角γ低于設定值時，逆變器定電壓控制將切換為定最小熄弧角γmin控制，換流變壓器的電壓控制模塊解鎖并與逆變器定最小熄弧角控制相配合，使得逆變器功率因數能夠保持在設定范圍內。進一步的，上述直流控制協調控制方法中，當逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，由逆變側換流器超前觸發角γ和逆變側直流電壓Vdi判斷換流變壓器分接頭第一次動作的動作方向。進一步的，所述換流變壓器分接頭第一次動作的動作方向判斷方法：逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，當逆變器超前觸發角γ大于γup時，逆變側換流變壓器分接頭減小一個檔位，其中γup為換流變壓器的角度控制模塊的角度上限整定值；逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，當逆變器超前觸發角γ達到逆變器定最小熄弧角控制的整定值γmin，且逆變側直流電壓Vdi低于Vdmin時，逆變側換流變壓器分接頭增加一個檔位；其中Vdmin為換流變壓器的電壓控制模塊的電壓下限整定值。進一步的，逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，換流變壓器角度控制和電壓控制模塊閉鎖，逆變器定電壓控制模塊解鎖。進一步的，當換流變壓器分接頭不在額定位置時，根據換流變壓器分接頭第一次動作方向，解鎖事先確定的對應的換流變壓器控制模塊。進一步的，根據換流變壓器分接頭第一次動作方向，所解鎖的事先確定的對應換流變壓器控制模塊的具體步驟為：當逆變側換流變壓器變比低于額定變比時，解鎖換流變壓器的角度控制模塊并與逆變器定電壓控制模塊相配合；當逆變側換流變壓器變比高于額定變比時，解鎖換流變壓器的電壓控制模塊并與逆變器定最小熄弧角控制模塊相配合。進一步的，換流變壓器采用電壓控制模塊進行電壓控制期間，逆變器的定電壓控制模塊應閉鎖。上述逆變器的定電壓控制模塊應閉鎖的原因如下：由于逆變器定電壓控制的動作速度比換流變壓器電壓控制的動作速度更快，當換流母線由低電壓向額定電壓恢復時，逆變器定電壓控制將保持逆變側直流電壓Vdi不變，換流變壓器電壓控制在動作延遲范圍內檢測不到直流電壓Vdi的變化而不發生動作。為了使換流母線由低電壓恢復為額定電壓時，換流變壓器變比能夠恢復到額定變比，在換流變壓器采用電壓控制期間，應閉鎖同樣能夠控制電壓且動作速度更快的逆變器定電壓控制模塊。進一步的，逆變側換流變壓器的動作邏輯可以表示為：式中，nk、nk+1代表換流變壓器當前變比和調節后變比，nmax、nmin、n0和Δn代表換流變壓器最大變比、最小變比、額定變比和分接頭步長；γ、γmin為逆變器的當前關斷角和最小關斷角限制，Vdi為逆變側直流電壓；γup、γlow為換流變壓器角度控制的上、下限整定值，Vdmax、Vdmin為電壓控制的上、下限整定值。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：本專利技術改變傳統的換流變壓器控制與逆變器控制方式的協調控制策略，并提出換流變壓器的電壓控制與逆變器定最小熄弧角控制相配合，使直流系統保持較高的功率因數，提高交直流系統靜態電壓穩定性。本專利技術逆變側定電壓控制下閉鎖換流變壓器的角度控制，充分發揮定電壓控制在交流系統電壓下降時通過調整觸發角提高直流功率因數的能力。附圖說明構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。圖1本專利技術提供的協調控制策略詳細流程圖；圖2本專利技術提供的協調控制策略整體流程圖；圖3本專利技術提供的經過修改的NewEngland-39節點系統接線圖；圖4本專利技術與傳統方式下逆變側交流母線電壓隨負荷率變化對比圖；圖5本專利技術與傳統方式下逆變側有功發出量隨負荷率變化對比圖；圖6本專利技術與傳統方式下逆變側無功吸收量隨負荷率變化對比圖；圖7本專利技術與傳統方式下逆變器功率因數隨負荷率變化對比圖。具體實施方式應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬
的普通技術人員通常理解的相同含義。需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。術語解釋部分：換流站的換流變壓器控制方式和換流器控制方式在控制系統中由各控制模塊并行控制實現。在本專利中，換流變壓器控制涉及角度控制模塊和電壓控制模塊，用于實現角度控制方式和電壓控制方式；逆變器控制涉及定電壓控制模塊和定最小熄弧角控制模塊，用于實現定電壓控制方式和定最小熄弧角控制方式。正如
技術介紹
所介紹的，現有技術中存在換流變壓器控制方式與換流器控制方式的協調控制無法保證交直流系統靜態電壓的穩定性的不足，為了解決如上的技術問題，本申請提出了一種提高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，其特征是，包括：當交直流系統逆變側交流母線電壓升高時，換流變壓器的角度控制模塊與逆變器定電壓控制模塊相配合，使得逆變器的功率因數不會因為定電壓控制而明顯降低，進而抑制直流系統無功吸收的增加；當交直流系統逆變側交流母線電壓降低時，逆變器定電壓控制模塊通過減小超前觸發角γ來提高逆變器的功率因數，提高交流系統的無功支撐能力，此時會抑制定電壓控制方式發揮功率因數調節作用的換流變壓器的角度控制模塊被閉鎖；當定電壓控制使得逆變器超前觸發角γ低于設定值時，逆變器定電壓控制將切換為定最小熄弧角γmin控制，換流變壓器的電壓控制模塊解鎖并與逆變器定最小熄弧角控制相配合，使得逆變器功率因數能夠保持在設定范圍內。

【技術特征摘要】
1.提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，其特征是，包括：當交直流系統逆變側交流母線電壓升高時，換流變壓器的角度控制模塊與逆變器定電壓控制模塊相配合，使得逆變器的功率因數不會因為定電壓控制而明顯降低，進而抑制直流系統無功吸收的增加；當交直流系統逆變側交流母線電壓降低時，逆變器定電壓控制模塊通過減小超前觸發角γ來提高逆變器的功率因數，提高交流系統的無功支撐能力，此時會抑制定電壓控制方式發揮功率因數調節作用的換流變壓器的角度控制模塊被閉鎖；當定電壓控制使得逆變器超前觸發角γ低于設定值時，逆變器定電壓控制將切換為定最小熄弧角γmin控制，換流變壓器的電壓控制模塊解鎖并與逆變器定最小熄弧角控制相配合，使得逆變器功率因數能夠保持在設定范圍內。2.如權利要求1所述的提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，其特征是，上述直流控制協調控制方法中，當逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，由逆變側換流器超前觸發角γ和逆變側直流電壓Vdi判斷換流變壓器分接頭第一次動作的動作方向。3.如權利要求2所述的提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，其特征是，所述換流變壓器分接頭第一次動作的動作方向判斷方法：逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，當逆變器超前觸發角γ大于γup時，逆變側換流變壓器分接頭減小一個檔位，其中γup為換流變壓器的角度控制模塊的角度上限整定值。4.如權利要求3所述的提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，其特征是，逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，當逆變器超前觸發角γ達到逆變器定最小熄弧角控制的整定值γmin，且逆變側直流電壓Vdi低于Vdmin時，逆變側換流變壓器分接頭增加一個檔位；其中Vdmin為換流變壓器的電壓控制模塊的電壓下限整定值。5.如權利要求1所述的提高交直流系統靜態電壓穩定性的直流控制協調控制方法，其特征是，逆變側換流變壓器分接頭在額定位置時，換流變壓器角度控制和電壓控制模塊閉鎖，逆變器定電壓控制模塊解鎖。6.如權利要求5所述的提高...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張文，謝季平，楊浩，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：山東;37