[发明专利]一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体讲涉及一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法。

背景技术

随着特高压直流输电工程的陆续推进，直流落点密集地区网架结构日益复杂，导致对比之下交流受端系统略显薄弱，因此，对直流输电接入系统提出了较高的技术要求。对于采用电网换相换流器（line commutated converter，LCC）技术的传统直流输电系统，由于其换相电压直接由与之相连的交流电网提供，因此，交流系统故障可能导致直流系统换相失败，严重故障时甚至可能引发直流闭锁等连锁反应。采用电容换相换流技术可以有效提高交直流互联系统运行稳定性，降低交流故障情况下直流系统换相失败的风险。

鉴于常规直流输电系统的特性，各国学者很早就意识到了电容换相换流技术的优越性，并进行了较多的理论研究。这种换流拓扑结构最早是由Buseman在20世纪50年代提出的，随后Reeve等人对电容换相换流技术的基本理论进行了进一步分析。在20世纪70年代末期和80年代初期以来，国内外众多专家学者对电容换相换流结构进行了研究。但是由于阀额定值等技术条件的限制，该技术一直未能在实际工程中得到应用。但从90年代开始，随着电力电子技术的快速发展，连续可调节的滤波设备和有源滤波器的发展，无功功率和高性能谐波滤波可以单独的进行控制，阀额定值的提高和成本的降低，换流器需要在更弱的系统中运行，电网换相的问题更加突出，晶闸管控制串联电容器（可控电容）技术的成熟，电容换相换流器重新成为研究热点。目前，国际知名企业不断加大了电容换相直流输电技术的研发力度。其中，ABB公司于2000年研制成功了世界上第一个采用电容换相技术的高压直流输电工程，并在巴西的加勒比投入商业运行；2003年又在美国建成了连接美国东西部电网的Rapid City直流工程。

如图1，高压直流输电（high-voltage direct current，HVDC）可控电容换相换流器（controlled series capacitor converter，CSCC）的结构是将可控串联电容放在换流变压器的一次侧，它是已成功运用的可控串补（thyristor controlled series capacitor，TCSC）技术和传统电网换相换流器（line commutated converter，LCC）的结合，通过对串联电容值的动态调整，可以克服可能发生的铁磁谐振。

CSCC的经济、技术运行优势可概括为以下五点：

（1）提高换流器的功率因数；

（2）降低甩负荷时的过电压；

（3）有效降低故障时逆变侧发生换相失败的概率；

（4）提高HVDC运行稳定性；

（5）无需大容量补偿装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，以交流系统等效阻抗值与换流母线电压值为判据进行CSCC可控电容控制，有效提高了不同运行工况下交直流互联系统的稳定性，验证了该控制方法的有效性，同时表明CSCC-HVDC系统具有较好的故障穿越和故障恢复特性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种CSCC-HVDC系统中可控电容的控制方法，所述高压直流输电系统和交流输电系统组成交直流系统，所述高压直流输电系统包括逆变侧系统、整流侧系统以及两者之间的直流线路，所述逆变侧系统包括可控电容换相换流器，所述可控电容位于逆变侧系统中的换流母线和交流母线之间；所述方法包括以下步骤：

步骤1：计算交流系统临界等效阻抗值Z_cr；

步骤2：实时检测交流系统等效阻抗值Z_equ与换流母线电压值U_inv，并判断是否存在Z_equ≥Z_cr，若存在执行步骤3，若不存在则执行步骤4：

步骤3：对可控电容换相换流器进行定值阻抗控制；

步骤4：对可控电容换相换流器进行分级投切控制。

所述步骤1中，高压直流输电系统用方程描述为：