CN104600718A - 一种直流输电分层接入***无功控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种直流输电分层接入***的无功控制方法和装置，包括：对应直流送端或受端具有两个或多个相对独立的交流电网配置两个或多个相对独立的无功控制功能，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制；对于两个或多个交流电网需要协调部分，配置一个或多个电网无功协调控制模块，对各电网的绝对最小滤波器不满足启动功率回降功能、电压控制功能和阀组触发角瞬时增大功能进行协调控制；协调控制处理后产生极/双极功率回降指令值给极/双极功率控制模块，产生Gamma角增量值给阀组控制模块，产生滤波器投切指令给两交流电网的滤波器投切控制模块；此种方法和装置适用于直流分层接入***在不同运行工况下的无功控制。

Description

一种直流输电分层接入***无功控制方法及装置
技术领域
本发明属于高压/特高压直流输电控制领域，特别涉及直流输电分层接入***无功控制方法及装置。
背景技术
高压/特高压直流输电分层接入***分为串联型和并联型，其中串联型如图1所示，高压阀组接入到500kV交流电网中，低压阀组接入到1000kV交流电网中。
常规特高压直流送端或受端交流侧电网只有一个，控制***只配置一个无功控制模块，无功控制只针对一个电网的交流滤波器场进行控制。
对于特高压直流分层接入***，送端或受端交流侧可能会分别接入两个或多个交流电网，各电网相对独立，每个电网分别配置独立的交流滤波器场；实际运行中不同的运行方式，各个接入电网的换流阀是否投入运行，以及各交流电网的交流滤波器场运行维护的要求不同，使得常规控制***的一个无功控制模块配置不能满足运行维护的要求。
同时分层接入***两个或多个交流电网存在着一定的耦合，各电网的无功控制部分功能相互有一定的影响，各电网的绝对最小滤波器不满足启动功率回降功能、电压控制功能和阀组触发角瞬时增大功能需要进行协调控制。而常规直流的无功控制方法只针对一个电网的交流滤波器场进行控制，不具备协调两个或多个电网交流滤波器控制的能力。
以往常规特高压直流受端统一的无功控制方法不再适用于分层接入***，因此需要设计出新的适用于分层接入***的无功控制方法和装置。
发明内容
本发明的目的是：提供一种高压/特高压直流分层接入***无功控制方法及装置，能够适应不同工况下直流分层接入两个或多个交流电网的无功控制要求，保证直流设备的安全运行。
为了达成上述目的，本发明的解决方案包括如下：
一种直流输电分层接入交流***的无功控制方法，对于直流送端或受端具有相对独立的两个或多个交流电网分别配置一个独立无功控制功能模块；另外配置一个或多个电网无功协调控制模块，通过控制其他电网上的交流滤波器投切或调节连接其他电网上的阀组触发角或功率回降来实现对本电网的无功间接控制；无功协调控制模块如果独立设置则配置一个，如果集成到上述独立无功控制功能模块中则按照所连接的交流电网的个数来配置；无功协调控制模块至少包含以下一种或多种功能：各电网的无功启动功率回降的协调功能、电网的电压控制协调功能、各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能。
上述独立无功控制功能模块，读取本电网的交流滤波器状态和交流电压及阀组触发角，对本电网的交流滤波器进行投切或阀组触发角进行调节，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制。
上述电网无功协调控制模块包括各电网的无功启动功率回降的协调功能，具体方法为，由回降的目标功率和接入该电网所有阀组的电压分配计算出功率回降的目标直流电流；在多个电网出现无功启动功率回降要求下，电网无功协调控制模块将各电网计算获得的目标直流电流进行逻辑处理，同一极串联阀组如果连接不同交流电网，其目标直流电流在这些电网功率回降的目标直流电流中取最小值。
上述电网无功协调控制模块包括电网的电压控制协调，即在一个电网的独立无功控制功能模块无法将本电网的交流电压控制到目标值时，电网无功协调控制模块根据其他电网与本电网的耦合情况选择耦合紧密的的电网中的交流滤波器进行投切，以达到控制本电网的电压达到目标控制值的要求。
上述电网无功协调控制模块包括各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能，即任一电网的交流滤波器进行投切时，上述协调功能自动对各电网所连接的阀组触发角指令叠加一定的角度；各电网所连接的阀组叠加的角度可以一致或不一致。
本发明还提供一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，对于直流送端或受端具有相对独立的两个或多个交流电网分别配置一个独立无功控制功能模块；另外配置一个或多个电网无功协调控制模块，通过控制其他电网上的交流滤波器投切或调节连接其他电网上的阀组触发角或功率回降来实现对本电网的无功间接控制；无功协调控制模块如果独立设置则配置一个，如果集成到上述独立无功控制功能模块中则按照所连接的交流电网的个数来配置；无功协调控制模块至少包含以下一种或多种功能：各电网的无功启动功率回降的协调功能、电网的电压控制协调功能、各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能。
上述独立无功控制功能模块，读取本电网的交流滤波器状态和交流电压及阀组触发角，对本电网的交流滤波器进行投切或阀组触发角进行调节，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制。
上述电网无功协调控制模块包括各电网的无功启动功率回降的协调功能，具体方法为，由回降的目标功率和接入该电网所有阀组的电压分配计算出功率回降的目标直流电流；在多个电网出现无功启动功率回降要求下，电网无功协调控制模块将各电网计算获得的目标直流电流进行逻辑处理，同一极串联阀组如果连接不同交流电网，其目标直流电流在这些电网功率回降的目标直流电流中取最小值。
上述电网无功协调控制模块包括电网的电压控制协调，即在一个电网的独立无功控制功能模块无法将本电网的交流电压控制到目标值时，电网无功协调控制模块根据其他电网与本电网的耦合情况选择耦合紧密的的电网中的交流滤波器进行投切，以达到控制本电网的电压达到目标控制值的要求。
上述电网无功协调控制模块包括各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能，即任一电网的交流滤波器进行投切时，上述协调功能自动对各电网所连接的阀组触发角指令叠加一定的角度；各电网所连接的阀组叠加的角度可以一致或不一致。
本发明的有益效果：采用本发明，可以对高压/特高压直流分层接入***在不同工况下，分层接入两个或多个交流电网的无功自动的进行精确和协调控制，保证直流设备的安全可靠运行。
附图说明
图1为高压/特高压直流分层接入***一次主接线示意图；
图2为分层接入***无功控制功能结构示意图；
图3为分层接入***最小滤波器及Q控制逻辑示意图。
图4为分层接入***功率回降功率计算逻辑示意图。
图5为分层接入***U控制逻辑示意图。
图6为分层接入***GammaKick逻辑示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种适用于高压/特高压直流输电分层接入交流***的无功控制方法，对于直流送端或受端具有相对独立的两个或多个交流电网分别配置一个独立无功控制功能模块；另外配置一个或多个电网无功协调控制模块，通过控制其他电网上的交流滤波器投切或调节连接其他电网上的阀组触发角或功率回降来实现对本电网的无功间接控制；无功协调控制模块如果独立设置则配置一个，如果集成到上述独立无功控制功能模块中则按照所连接的交流电网的个数来配置；无功协调控制模块至少包含以下一种或多种功能：各电网的无功启动功率回降的协调功能、电网的电压控制协调功能、各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能。
上述独立无功控制功能模块，读取本电网的交流滤波器状态和交流电压及阀组触发角，对本电网的交流滤波器进行投切或阀组触发角进行调节，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制。
上述电网无功协调控制模块包括各电网的无功启动功率回降的协调功能，具体方法为，由回降的目标功率和接入该电网所有阀组的电压分配计算出功率回降的目标直流电流；在多个电网出现无功启动功率回降要求下，电网无功协调控制模块将各电网计算获得的目标直流电流进行逻辑处理，同一极串联阀组如果连接不同交流电网，其目标直流电流在这些电网功率回降的目标直流电流中取最小值。
上述电网无功协调控制模块包括电网的电压控制协调，即在一个电网的独立无功控制功能模块无法将本电网的交流电压控制到目标值时，电网无功协调控制模块根据其他电网与本电网的耦合情况选择耦合紧密的的电网中的交流滤波器进行投切，以达到控制本电网的电压达到目标控制值的要求。
上述电网无功协调控制模块包括各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能，即任一电网的交流滤波器进行投切时，上述协调功能自动对各电网所连接的阀组触发角指令叠加一定的角度；各电网所连接的阀组叠加的角度可以一致或不一致。
本发明还提供一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，对于直流送端或受端具有相对独立的两个或多个交流电网分别配置一个独立无功控制功能模块；另外配置一个或多个电网无功协调控制模块，通过控制其他电网上的交流滤波器投切或调节连接其他电网上的阀组触发角或功率回降来实现对本电网的无功间接控制；无功协调控制模块如果独立设置则配置一个，如果集成到上述独立无功控制功能模块中则按照所连接的交流电网的个数来配置；无功协调控制模块至少包含以下一种或多种功能：各电网的无功启动功率回降的协调功能、电网的电压控制协调功能、各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能。
上述独立无功控制功能模块，读取本电网的交流滤波器状态和交流电压及阀组触发角，对本电网的交流滤波器进行投切或阀组触发角进行调节，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制。
上述电网无功协调控制模块包括各电网的无功启动功率回降的协调功能，具体方法为，由回降的目标功率和接入该电网所有阀组的电压分配计算出功率回降的目标直流电流；在多个电网出现无功启动功率回降要求下，电网无功协调控制模块将各电网计算获得的目标直流电流进行逻辑处理，同一极串联阀组如果连接不同交流电网，其目标直流电流在这些电网功率回降的目标直流电流中取最小值。
上述电网无功协调控制模块包括电网的电压控制协调，即在一个电网的独立无功控制功能模块无法将本电网的交流电压控制到目标值时，电网无功协调控制模块根据其他电网与本电网的耦合情况选择耦合紧密的的电网中的交流滤波器进行投切，以达到控制本电网的电压达到目标控制值的要求。
上述电网无功协调控制模块包括各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能，即任一电网的交流滤波器进行投切时，上述协调功能自动对各电网所连接的阀组触发角指令叠加一定的角度；各电网所连接的阀组叠加的角度可以一致或不一致。
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。高压/特高压直流分层接入的两个或多个电网相对独立，每个电网分别配置独立的交流滤波器场，以接入两个电网为例，如图2所示，对应两个相对独立的交流电网配置两个相对独立的无功控制功能，对于两交流电网需要协调部分，配置两电网无功协调控制模块；两个无功控制模块将两电网涉及到的绝对最小滤波器不满足启动功率回降、电压控制和阀组触发角瞬时增大功能的指令和条件等相关数据，传送给协调控制模块，由协调控制模块进行统一协调处理；处理后产生极/双极功率回降指令值给极/双极功率控制模块，产生Gamma角增量值给两交流电网所连接阀组的控制模块，产生滤波器投切指令给两交流电网的滤波器投切控制模块；
两个相对独立的无功控制功能模块的处理逻辑如图3所示，实际运行中根据阀组接入不同电网的运行情况，分别计算直流对两个不同电网输送的有功量，按照各电网接收的有功量分别对不同电网内的交流滤波器，按各自设计的滤波性能要求进行投切；同时按照阀组运行的实时电压、电流、触发角、叠弧角计算阀组运行吸收的无功量，根据阀组接入不同电网的运行情况，计算得到直流从不同电网吸收的无功量，再根据电网的实测电压计算不同电网内交流滤波器提供的无功量，根据直流从各电网吸收的无功量按照Q控制要求分别对不同电网内的交流滤波器进行投切；
直流运行时，任一电网内投入的交流滤波器不满足设计的绝对最小滤波器要求即启动功率回降，每一极串联的两阀组是接入不同的交流电网，运行工况的不同导致投入运行的阀组不同，功率回降导致单极功率回降值或双极功率回降值需要经逻辑计算，如图4所示，任一电网引起的功率回降值按实际接入电网的阀组电压分配计算出阀组电流限值，对应任一极的任一阀组若投入运行则取该阀组所接入电网的阀组电流限值，若未投入运行则取一个极大值；再次比较极内两阀组电流限值取其中的最小值作极功率回降电流限值；极电流限值乘以极的直流电压得到单极功率回降功率值；若直流处于双极功率控制，将前述得到的两个单极功率回降值求和得到双极功率回降功率值；
两电网的电压控制协调处理逻辑如图5所示，通过两交流电网最小、绝对最小滤波器条件允许切除滤波器信号，及交流电网有滤波器可切除信号相与，分别得到两交流电网的允许切除滤波器信号；通过两交流电网最大无功交换条件、最大电压条件允许切除滤波器信号，及交流电网有滤波器可投入信号相与，分别得到两交流电网的允许投入滤波器信号；
任一电网的电压控制投入并发出投切滤波器指令后，先仅对本电网的滤波器进行投切，若本电网的上述允许投切滤波器信号允许，则电压控制发出本电网的滤波器投切指令；若本电网的上述允许投切滤波器信号不满足，则对另一电网的允许投切滤波器信号进行判断，若该信号允许，则对另一电网的滤波器进行投切，以调节本电网的电压达到电压控制要求；若另一电网的允许投切滤波器信号也不满足，则不执行本电网的电压控制指令；
两电网的阀组触发角瞬时增大功能协调处理逻辑如图6所示，分别对两交流电网的滤波器投入指令、滤波器切除指令进行一定的延时，延时按照实际***的执行延时设定，延时后产生一个定时的脉冲，脉冲时间宽度按实际***投切滤波器的扰动时间设定，投入、切除指令脉冲信号再经过逻辑或，得到Gamma角增量选择信号；Gamma角增量值为常数，投切的滤波器所在电网对应的阀组和另一电网对应的阀组的触发角增量不一定一致，根据实际***滤波器投切对两电网电压的影响确定，一般取值范围为0～5°。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流输电分层接入交流***的无功控制方法，其特征在于：对于直流送端或受端具有相对独立的两个或多个交流电网分别配置一个独立无功控制功能模块；另外配置一个或多个电网无功协调控制模块，通过控制其他电网上的交流滤波器投切或调节连接其他电网上的阀组触发角或功率回降来实现对本电网的无功间接控制；无功协调控制模块如果独立设置则配置一个，如果集成到上述独立无功控制功能模块中则按照所连接的交流电网的个数来配置；无功协调控制模块至少包含以下一种或多种功能：各电网的无功启动功率回降的协调功能、电网的电压控制协调功能、各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能。
2.如权利要求1所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制方法，其特征在于：独立无功控制功能模块，读取本电网的交流滤波器状态和交流电压及阀组触发角，对本电网的交流滤波器进行投切或阀组触发角进行调节，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制。
3.如权利要求1所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制方法，其特征在于：电网无功协调控制模块包括各电网的无功启动功率回降的协调功能，具体方法为，由回降的目标功率和接入该电网所有阀组的电压分配计算出功率回降的目标直流电流；在多个电网出现无功启动功率回降要求下，电网无功协调控制模块将各电网计算获得的目标直流电流进行逻辑处理，同一极串联阀组如果连接不同交流电网，其目标直流电流在这些电网功率回降的目标直流电流中取最小值。
4.如权利要求1所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制方法，其特征在于：电网无功协调控制模块包括电网的电压控制协调，即在一个电网的独立无功控制功能模块无法将本电网的交流电压控制到目标值时，电网无功协调控制模块根据其他电网与本电网的耦合情况选择耦合紧密的的电网中的交流滤波器进行投切，以达到控制本电网的电压达到目标控制值的要求。
5.如权利要求1所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制方法，其特征在于：电网无功协调控制模块包括各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能，即任一电网的交流滤波器进行投切时，上述协调功能自动对各电网所连接的阀组触发角指令叠加一定的角度；各电网所连接的阀组叠加的角度可以一致或不一致。
6.一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，其特征在于：对于直流送端或受端具有相对独立的两个或多个交流电网分别配置一个独立无功控制功能模块；另外配置一个或多个电网无功协调控制模块，通过控制其他电网上的交流滤波器投切或调节连接其他电网上的阀组触发角或功率回降来实现对本电网的无功间接控制；无功协调控制模块如果独立设置则配置一个，如果集成到上述独立无功控制功能模块中则按照所连接的交流电网的个数来配置；无功协调控制模块至少包含以下一种或多种功能：各电网的无功启动功率回降的协调功能、电网的电压控制协调功能、各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能。
7.如权利要求6所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，其特征在于：独立无功控制功能模块，读取本电网的交流滤波器状态和交流电压及阀组触发角，对本电网的交流滤波器进行投切或阀组触发角进行调节，实现对本电网的交流母线电压或与交流***侧的无功交换的控制。
8.如权利要求6所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，其特征在于：电网无功协调控制模块包括各电网的无功启动功率回降的协调功能，具体方法为，由回降的目标功率和接入该电网所有阀组的电压分配计算出功率回降的目标直流电流；在多个电网出现无功启动功率回降要求下，电网无功协调控制模块将各电网计算获得的目标直流电流进行逻辑处理，同一极串联阀组如果连接不同交流电网，其目标直流电流在这些电网功率回降的目标直流电流中取最小值。
9.如权利要求6所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，其特征在于：电网无功协调控制模块包括电网的电压控制协调，即在一个电网的独立无功控制功能模块无法将本电网的交流电压控制到目标值时，电网无功协调控制模块根据其他电网与本电网的耦合情况选择耦合紧密的的电网中的交流滤波器进行投切，以达到控制本电网的电压达到目标控制值的要求。
10.如权利要求6所述的一种直流输电分层接入交流***的无功控制装置，其特征在于：电网无功协调控制模块包括各电网所连接的阀组触发角瞬时增大协调功能，即任一电网的交流滤波器进行投切时，上述协调功能自动对各电网所连接的阀组触发角指令叠加一定的角度；各电网所连接的阀组叠加的角度可以一致或不一致。
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