[发明专利]一种基于短路比的特高压电网换流器无功配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种特高压电网的无功配置方法，特别涉及一种基于短路比的多馈入特高压直流电网换流器无功配置方法，属于电网规划、设计、运行与控制技术领域。

背景技术

在大规模、远距离、大容量特高压直流输电工程中，如果直流落点位于负荷中心或电网枢纽点，一般秉承零无功交换原则，即正常运行条件下直流系统所需无功均由无功补偿装置提供，交流系统与直流系统之间基本上没有无功交换。在交直流系统故障期间或故障后的恢复过程中，直流系统所需无功功率发生变化，且无功补偿装置的输出功率随换流站交流母线电压发生改变，此时无功补偿装置和交流系统共同提供直流恢复过程中所需无功功率。无功补偿装置的功率一电压特性将对直流恢复过程产生很大影响。故在分析交流系统对直流系统支持能力时，应计入换流站无功补偿装置。换流站交流母线的电压稳定性与所连交流系统强度密切相关。系统的无功补偿方式需和系统的强度相匹配。对于多馈入交直流系统，安装无功补偿装置时不仅要考虑节点自身的电压稳定性，同时也要考虑节点间的相互影响。这就需要选择合适的安装位置，以获得尽可能好的性能及经济效益。多馈入特高压直流电网换流站无功补偿在运行和控制问题面临巨大的困难与挑战。目前，在同时含有整流站和逆变站的多馈入直流系统中，无功配置问题尚无有效的应对策略。

并联电容器为容性阻抗，其使用会增大系统的戴维南等值阻抗(相对于不计及无功补偿装置时的戴维南等值阻抗而言)，故用并联电容器做无功补偿计算出来的有效短路比相对于其基本短路比变小。同步调相机为感性阻抗，其使用会减小等值网络的戴维南等值阻抗，故用同步调相机做无功补偿计算出来的有效短路比相对于其基本短路比变大。用同步调相机做无功补偿使有效短路比增大也可以解释为同步调相机有内部电压源，在换流站交流母线短路时向短路点注入大量短路电流。

ESCR小，对应于戴维南阻抗大；ESCR大，对应于戴维南阻抗小。戴维南阻抗小，相当于直流系统离无穷大电源的电气距离近，暂态过程中交流系统能够给予直流系统足够的无功支持，故障过后系统能够很快恢复；戴维南阻抗大，相当于直流系统离无穷大电源的电气距离远，交流电压和直流电压对负荷变化和故障都很敏感，暂态过程中交流系统不能给予直流系统足够的无功支持，负荷大幅变化或故障过程中通常会发生严重的电压降落，同时在谐波及换流母线的不稳定电压作用下，极易发生逆变器的换相失败或连续换相失败，这会延缓系统的恢复速度，故障后的系统恢复变得困难。当系统有效短路比大时，增加单位直流电流，直流功率近似增加单位量；随着有效短路比的减小，因交流电压和直流电压下降较多，直流功率增加量随之减少；当有效短路比减小到一定程度时，直流功率反而随着直流电流的增加而减少，因此时直流电压的下降量已经超过直流电流的增加量。

目前，在工程上，根据系统的短路比来选择合适的无功补偿装置。当系统短路比较大时，可选用并联电容器作无功补偿；当系统短路比较小时，选用同步调相机或者静止无功补偿装置。这样可使系统的有效短路比在可接受的范围内。虽然根据系统的短路比来选择合适的无功补偿装置目前在工程上得到了有效的应用，但是在基于短路比如何配置多馈入直流输电系统换流站无功补偿的具体配置容量方面并未得到有效应用。

解决问题的关键是如何综合考虑多馈入交直流输电系统直流与直流、交流与直流之间的相互影响问题以及多馈入直流具有最优电压支撑效果，进行无功补偿容量的配置。一方面，换流站无功补偿配置应考虑换流站交流母线电压的稳定性、换流母线暂态电压支撑强度、交直流系统强度。另一方面，无功补偿配置还应考虑降低电能损耗，提高经济效益。

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述问题，对于多馈入特高压交直流系统，实现基于短路比的特高压电网换流器无功需求，从而提供一种有效和实用化的多馈入特高压直流电网的无功配置方法。本发明采用的方法，能够更安全、可靠、经济、有效地进行多馈入特高压直流电网的无功配置，为多馈入特高直流系统规划设计、运行控制提供技术依据与实用化方法。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术上存在的上述问题，对于多馈入特高压交直流系统，实现基于短路比的特高压电网换流器无功需求，从而提供一种有效和实用化的多馈入特高压直流电网的无功配置方法。本发明采用的方法，能够更安全、可靠、经济、有效地进行多馈入特高压直流电网的无功配置，为多馈入特高直流系统规划设计、运行控制提供技术依据与实用化方法。