[发明专利]基于暂稳态电压约束的直流无功控制死区整定方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于暂/稳态电压约束的直流无功控制死区整定方法和装置，仿真直流故障扰动后的换流站母线电压曲线，对比不同故障下的暂态最高电压和稳态电压确定暂态电压的受限故障S1和稳态电压的受限故障S2；分别仿真发生直流故障S1和S2，在直流不同功率输送档位下，确定在直流不同功率输送档位下受暂态过电压和稳态过电压约束下的交直流无功交换范围；结合不同直流功率输送档位下交流系统无功支撑能力以及交直流无功交换范围，得到最小直流无功控制偏移量，从而确定直流不同功率输送档位下的直流无功控制死区。本发明保证直流故障后换流站母线不会发生暂态过电压和稳态过电压，最大限度的拓展了无功控制死区。

技术领域

本发明涉及电力系统及其自动化技术领域，具体涉及一种基于暂稳态电压约束的直流无功控制死区整定方法和装置。

背景技术

随着国家“西电东送，南北互供，全国联网”能源发展战略的逐步实施，特高压直流输电具有经济性好、容量大、输送距离远等特点，是我国电网发展的必然选择，其承载着新能源消纳能力提升和大气污染防治的战略使命。随着我国特高压直流工程不断投运，给电网系统认知、运行控制及故障防御带来了深刻影响和诸多挑战。直流系统发生大功率扰动冲击，如闭锁故障、换相失败、再启动等，将会引发直流换流站暂态过电压和稳态过电压，换流站作为实现电能交直流转换的重要电站，其站内设备的可靠性将直接影响整个直流系统的安全稳定运行。

机械投切的并联电容器与交流滤波器作为站内直流系统的一个重要组成部分，主要用于滤除换流器在整流过程中产生的谐波和为直流系统提供无功补偿，直接影响着直流输送功率的大小和电能质量。送端换流站站内无功消耗占相应直流输送功率的50％左右。因为站内无功消耗随着直流输送功率的上升而增大，所以当直流输送功率由于负荷的随机性或新能源发电的不可控性等原因而频繁变化时，无功补偿设备需要频繁投切以控制系统的无功平衡，导致无功补偿设备用断路器频繁投切于运行环境恶劣的高压容性电路，严重缩短断路器的使用寿命，甚至威胁直流系统安全运行。

直流无功控制死区作为直流系统重要参数，其大小不仅影响直流无功补偿设备动作情况，而且还对交直流系统无功流动方向和大小产生影响，由于交直流无功流动方向及大小对直流大扰动冲击后暂态电压及稳态电压的影响不同，其中，直流采用最大欠补偿方式在直流故障后造成的暂态压升更小，系统暂态稳定性更高，而在最大过补偿工作方式下，稳态过电压水平最低。因此直流无功控制死区是否合理不仅影响无功补偿设备动作情况，进而影响无功补偿设备的使用寿命，而且还会对直流故障后换流站暂态电压和稳态电压产生影响。

目前直流无功控制死区采取的定值偏保守，导致直流无功补偿设备动作过于频繁，严重影响了无功补偿设备的使用寿命。因此，需在保证直流系统安全稳定运行的前提下，适当的拓宽无功控制死区，减少无功补偿设备的投切次数，提高无功补偿设备的使用寿命。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种基于暂/稳态电压约束的直流无功控制死区整定方法和装置，解决了直流无功补偿设备频繁投切问题，在保证直流大扰动冲击后交直流系统电压稳定的前提下，最大限度减少无功补偿设备投切次数，提高无功补偿设备使用寿命。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种基于暂稳态电压约束的直流无功控制死区整定方法，包括步骤：

仿真需要进行无功控制死区整定的直流故障扰动后的换流站母线电压曲线，提取扰动后的换流站母线暂态最高电压和稳态电压，通过对比不同故障下的暂态最高电压和稳态电压确定暂态电压的受限故障S1和稳态电压的受限故障S2；

分别仿真发生直流故障S1和S2，在直流不同功率输送档位下，通过调节直流无功补偿设备投入组数，改变交直流无功交换量，确定在直流不同功率输送档位下受暂态过电压和稳态过电压约束下的交直流无功交换范围；

结合不同直流功率输送档位下交流系统无功支撑能力以及交直流无功交换范围，得到最小直流无功控制偏移量，从而确定直流不同功率输送档位下的直流无功控制死区。