[发明专利]基于柔性直流与高压并联电容配合的无功调节装置及方法

说明书

本发明涉及基于柔性直流与高压并联电容配合的无功调节装置及方法，多组高压并联电容器组与柔性直流输电系统连接于同一交流母线上，调度中心根据交流母线实际电压水平U、换流站实际无功功率输出Q₀与标准电压进行比较并计算无功补偿容量Q；判定无功补偿容量Q是否大于单组高压并联电容组的最大无功补偿容量Q_m，若小于，则全部无功功率由柔性直流换流站提供单组并联电容器的容量Q_set，否则，剩余所需的无功补偿容量Q_vsc2由柔性直流换流站提供。投切动作进行时，柔性直流换流站投入自身全部无功补偿容量，之后随着并联电容组的投入逐渐降低自身无功出力至Q‑(a×Q_set)，显著降低电容器过电压水平并降低设备的有功损耗。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电领域的装置及方法，具体涉及一种基于柔性直流与高压并联电容配合的无功调节装置及方法。

背景技术

在现代电力系统中并联电容器的应用极为广泛,以并联电容补偿形式来提高电网的功率因数，力求实现无功功率就地平衡，降低线损，提高电压质量，是目前各国电网所采用的主要技术手段。就无功功率平衡而言，不管是对整个电网、还是对某个局部地区，高压并联电容器都占据着主导地位。通常情况下，整个电网安装的高压并联电容器的补偿容量要远大于电网发电机的总容量。我国电网的许多变电站的低压侧都装设了大容量的并联补偿电容器组，而且将这些电容器组设置成可以跟随电压和功率因数的变化能自动进行投切操作。

高压并联电容器的投切操作主要依赖断路器，而此过程中就会面临断路器的重燃问题。电容器组自电网中由断路器退出时，即切断了电容性负荷，一旦断路器的断口间发生重燃，就会产生重燃过电压，某些情况下重燃过电压会达到很高的数值，这将危害到并联电容器本身及其他相关的电气设备。尤其是在具有自动投切功能的大型变电站，一昼夜间可能自动投切电容器多次，这种情况更加大了过电压产生的概率。

另外当并联电容器所连电网交流母线电压过高时，会加速电容器的老化，使内部游离增大，将产生局部放电。同时电容器有功损耗随之增大，发热量上升，最后导致击穿，使电容器损坏。因此，控制并联电容器的过电压水平对于设备的安全运行起着至关重要的作用。

柔性直流输电是基于全控半导体器件(IGBT)电压源换流器的高压直流输电技术，是目前世界上可控性最高、适应性最好的输电技术，为解决电网面临的诸多难题提供了一种全新的技术手段。柔性直流输电技术在灵活地控制有功功率传输的同时，还能够为相连电网提供动态无功支撑，提高交流母线电压稳定性。因而，研究柔性直流换流器与高压并联电容器的相互配合方法，对于降低设备电压应力、提高使用寿命具备重要的应用价值并且柔性直流换流站与相邻交流母线上所使用的并联电容器相配合完成投切操作目前还尚不成熟。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种基于柔性直流与高压并联电容配合的无功调节装置及方法，可显著降低电容器过电压水平并降低设备的有功损耗；旨在对现有设备进行优化以提高系统效率，延长使用寿命。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种基于柔性直流与高压并联电容配合的无功调节装置，其特征在于，所述调节装置包括柔性直流输电系统、换流变压器和高压并联电容器组；所述柔性直流输电系统通过所述换流变压器与多组高压并联电容器并联于同一交流母线上。

进一步地，其中，所述柔性直流输电系统采用模块化多电平换流器，子模块为半桥结构；柔性直流换流站采用定无功功率控制方式，高压并联电容组通过断路器独立控制投切动作。

本发明提供一种基于柔性直流与高压并联电容配合的无功调节装置的调节方法，其改进之处在于，所述调节方法基于高压并联电容器组与柔性直流输电系统系统配合进行无功补偿，所述调节方法包括下述步骤：

步骤1：调度中心检测交流母线实际电压水平U和换流站实际无功功率输出Q₀；