提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法技术方案

本发明专利技术公开了提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，包括：当交直流系统逆变侧交流母线电压升高时，换流变压器的角度控制模块与逆变器定电压控制模块相配合，进而抑制直流系统无功吸收的增加；当交直流系统逆变侧交流母线电压降低时，逆变器定电压控制模块通过减小超前触发角γ来提高逆变器的功率因数；当定电压控制使得逆变器超前触发角γ低于设定值时，逆变器定电压控制将切换为定最小熄弧角γmin控制，使得逆变器功率因数能够保持在设定范围内。本发明专利技术逆变侧定电压控制下闭锁换流变压器的角度控制，充分发挥定电压控制在交流系统电压下降时通过调整触发角提高直流功率因数的能力。

DC control coordinated control method for improving static voltage stability of AC / DC system

The invention discloses a DC voltage stability of DC system to improve the control coordination control method, including: when the AC / DC inverter side AC bus voltage rises, the converter transformer angle control module and inverter module with constant voltage control, and inhibit the increase of reactive power absorbed by the DC system; when the AC / DC inverter side the AC bus voltage decreases, the inverter constant voltage control module by reducing the advance trigger angle to improve the power factor of the inverter when the inverter voltage control; advance trigger angle is lower than the set value, the inverter constant voltage control switches to set minimum extinction angle gamma min control, the inverter power factor can be maintained in the set range in. The invention relates to an angle control of the converter transformer under the control of the inverter side constant voltage, and fully utilizes the ability of the constant voltage control to improve the DC power factor by adjusting the trigger angle when the AC system voltage drops.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网
，特别是涉及提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法。
技术介绍
高压直流输电具有远距离大容量输电、可连接异步电网以及快速的功率调制等优点，直流输电线路与交流线路混联形成交直流混联系统。然而直流系统在为受端交流系统提供有功传输的同时，也需要交流系统为其提供无功支持，无功功率不足往往是导致交直流系统电压失稳的主要原因之一。直流输电系统具有高度的可控性，通过换流变压器控制与换流器控制方式相配合能够控制直流电压和换流器的触发角在指定范围内变化，确保直流输电线路的稳定运行。当交直流系统的运行条件发生变化时可能导致直流输电系统控制方式的切换，不同的换流变压器控制与换流器控制方式对交直流系统的静态电压稳定性有不同的影响。因此，深入研究直流控制方式的协调控制策略对提高交直流系统静态电压稳定性具有重要意义。目前，传统的直流控制方式的协调控制策略存在以下问题：(1)传统的换流变压器控制方式与换流器控制方式的协调控制策略较为固定，换流变压器的角度控制与整流侧定电流(或定功率)或逆变侧定电压的换流器相配合，换流变压器电压控制与逆变侧定熄弧角的换流器相配合，这种协调控制策略以保证直流系统稳定运行裕度为主，没有考虑对交直流系统静态电压稳定性的影响。(2)换流变压器的角度控制与逆变侧定电压控制相配合时，限制了定电压控制在交流系统电压下降时通过调整触发角提高直流功率因数的能力。综上所述，现有技术中对于换流变压器控制方式与换流器控制方式的协调控制无法保证交直流系统静态电压的稳定性的问题，尚缺乏有效的解决方案。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，本专利技术通过直流换流变压器控制方式与逆变器控制方式切换相配合实现提高交直流系统静态电压稳定性的目的。提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，包括：当交直流系统逆变侧交流母线电压升高时，换流变压器的角度控制模块与逆变器定电压控制模块相配合，使得逆变器的功率因数不会因为定电压控制而明显降低，进而抑制直流系统无功吸收的增加；当交直流系统逆变侧交流母线电压降低时，逆变器定电压控制模块通过减小超前触发角γ来提高逆变器的功率因数，提高交流系统的无功支撑能力，此时会抑制定电压控制方式发挥功率因数调节作用的换流变压器的角度控制模块被闭锁；当定电压控制使得逆变器超前触发角γ低于设定值时，逆变器定电压控制将切换为定最小熄弧角γmin控制，换流变压器的电压控制模块解锁并与逆变器定最小熄弧角控制相配合，使得逆变器功率因数能够保持在设定范围内。进一步的，上述直流控制协调控制方法中，当逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，由逆变侧换流器超前触发角γ和逆变侧直流电压Vdi判断换流变压器分接头第一次动作的动作方向。进一步的，所述换流变压器分接头第一次动作的动作方向判断方法：逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，当逆变器超前触发角γ大于γup时，逆变侧换流变压器分接头减小一个档位，其中γup为换流变压器的角度控制模块的角度上限整定值；逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，当逆变器超前触发角γ达到逆变器定最小熄弧角控制的整定值γmin，且逆变侧直流电压Vdi低于Vdmin时，逆变侧换流变压器分接头增加一个档位；其中Vdmin为换流变压器的电压控制模块的电压下限整定值。进一步的，逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，换流变压器角度控制和电压控制模块闭锁，逆变器定电压控制模块解锁。进一步的，当换流变压器分接头不在额定位置时，根据换流变压器分接头第一次动作方向，解锁事先确定的对应的换流变压器控制模块。进一步的，根据换流变压器分接头第一次动作方向，所解锁的事先确定的对应换流变压器控制模块的具体步骤为：当逆变侧换流变压器变比低于额定变比时，解锁换流变压器的角度控制模块并与逆变器定电压控制模块相配合；当逆变侧换流变压器变比高于额定变比时，解锁换流变压器的电压控制模块并与逆变器定最小熄弧角控制模块相配合。进一步的，换流变压器采用电压控制模块进行电压控制期间，逆变器的定电压控制模块应闭锁。上述逆变器的定电压控制模块应闭锁的原因如下：由于逆变器定电压控制的动作速度比换流变压器电压控制的动作速度更快，当换流母线由低电压向额定电压恢复时，逆变器定电压控制将保持逆变侧直流电压Vdi不变，换流变压器电压控制在动作延迟范围内检测不到直流电压Vdi的变化而不发生动作。为了使换流母线由低电压恢复为额定电压时，换流变压器变比能够恢复到额定变比，在换流变压器采用电压控制期间，应闭锁同样能够控制电压且动作速度更快的逆变器定电压控制模块。进一步的，逆变侧换流变压器的动作逻辑可以表示为：式中，nk、nk+1代表换流变压器当前变比和调节后变比，nmax、nmin、n0和Δn代表换流变压器最大变比、最小变比、额定变比和分接头步长；γ、γmin为逆变器的当前关断角和最小关断角限制，Vdi为逆变侧直流电压；γup、γlow为换流变压器角度控制的上、下限整定值，Vdmax、Vdmin为电压控制的上、下限整定值。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术改变传统的换流变压器控制与逆变器控制方式的协调控制策略，并提出换流变压器的电压控制与逆变器定最小熄弧角控制相配合，使直流系统保持较高的功率因数，提高交直流系统静态电压稳定性。本专利技术逆变侧定电压控制下闭锁换流变压器的角度控制，充分发挥定电压控制在交流系统电压下降时通过调整触发角提高直流功率因数的能力。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1本专利技术提供的协调控制策略详细流程图；图2本专利技术提供的协调控制策略整体流程图；图3本专利技术提供的经过修改的NewEngland-39节点系统接线图；图4本专利技术与传统方式下逆变侧交流母线电压随负荷率变化对比图；图5本专利技术与传统方式下逆变侧有功发出量随负荷率变化对比图；图6本专利技术与传统方式下逆变侧无功吸收量随负荷率变化对比图；图7本专利技术与传统方式下逆变器功率因数随负荷率变化对比图。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。术语解释部分：换流站的换流变压器控制方式和换流器控制方式在控制系统中由各控制模块并行控制实现。在本专利中，换流变压器控制涉及角度控制模块和电压控制模块，用于实现角度控制方式和电压控制方式；逆变器控制涉及定电压控制模块和定最小熄弧角控制模块，用于实现定电压控制方式和定最小熄弧角控制方式。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中存在换流变压器控制方式与换流器控制方式的协调控制无法保证交直流系统静态电压的稳定性的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，其特征是，包括：当交直流系统逆变侧交流母线电压升高时，换流变压器的角度控制模块与逆变器定电压控制模块相配合，使得逆变器的功率因数不会因为定电压控制而明显降低，进而抑制直流系统无功吸收的增加；当交直流系统逆变侧交流母线电压降低时，逆变器定电压控制模块通过减小超前触发角γ来提高逆变器的功率因数，提高交流系统的无功支撑能力，此时会抑制定电压控制方式发挥功率因数调节作用的换流变压器的角度控制模块被闭锁；当定电压控制使得逆变器超前触发角γ低于设定值时，逆变器定电压控制将切换为定最小熄弧角γmin控制，换流变压器的电压控制模块解锁并与逆变器定最小熄弧角控制相配合，使得逆变器功率因数能够保持在设定范围内。

【技术特征摘要】
1.提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，其特征是，包括：当交直流系统逆变侧交流母线电压升高时，换流变压器的角度控制模块与逆变器定电压控制模块相配合，使得逆变器的功率因数不会因为定电压控制而明显降低，进而抑制直流系统无功吸收的增加；当交直流系统逆变侧交流母线电压降低时，逆变器定电压控制模块通过减小超前触发角γ来提高逆变器的功率因数，提高交流系统的无功支撑能力，此时会抑制定电压控制方式发挥功率因数调节作用的换流变压器的角度控制模块被闭锁；当定电压控制使得逆变器超前触发角γ低于设定值时，逆变器定电压控制将切换为定最小熄弧角γmin控制，换流变压器的电压控制模块解锁并与逆变器定最小熄弧角控制相配合，使得逆变器功率因数能够保持在设定范围内。2.如权利要求1所述的提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，其特征是，上述直流控制协调控制方法中，当逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，由逆变侧换流器超前触发角γ和逆变侧直流电压Vdi判断换流变压器分接头第一次动作的动作方向。3.如权利要求2所述的提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，其特征是，所述换流变压器分接头第一次动作的动作方向判断方法：逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，当逆变器超前触发角γ大于γup时，逆变侧换流变压器分接头减小一个档位，其中γup为换流变压器的角度控制模块的角度上限整定值。4.如权利要求3所述的提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，其特征是，逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，当逆变器超前触发角γ达到逆变器定最小熄弧角控制的整定值γmin，且逆变侧直流电压Vdi低于Vdmin时，逆变侧换流变压器分接头增加一个档位；其中Vdmin为换流变压器的电压控制模块的电压下限整定值。5.如权利要求1所述的提高交直流系统静态电压稳定性的直流控制协调控制方法，其特征是，逆变侧换流变压器分接头在额定位置时，换流变压器角度控制和电压控制模块闭锁，逆变器定电压控制模块解锁。6.如权利要求5所述的提高...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文，谢季平，杨浩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37