一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法与流程

本发明涉及交直流输电领域，尤其涉及一种利用可控高抗在直流输电系统中的应用方法。

背景技术：

随着我国大容量直流输电工程的逐步建成，电力供需之间大范围转移已经成为常态，且随着我国大力发展新能源，直流送端新能源占比越来越高，但由于新能源出力的随机性以及昼夜变化等特点，许多送端直流已逐步纳入调峰范围之内，比如，日间随着光伏大发，直流输电外送也处于大功率外送情况，夜间随着光伏全停，送端电网电力组织能力不足，需要直流线路降低输电功率参与电网调峰。随着直流功率在一天内多次的大范围波动，换流站与交流系统的无功功率交换也必然存在大范围的波动。为避免对交流系统的电压稳定造成大的影响，直流输电工程成套设计书中均对换流站与交流系统的交换无功上下限进行了限制，且为了避免无功交换越限，根据无功需求，在换流站配置了分组可投切的交流滤波器，根据交换无功情况按组投切滤波器。随着直流参与调峰，交流滤波器需频繁投切才能满足无功限制要求，而交流滤波器的频繁投切将会影响其使用寿命，导致交流滤波器的快速退役及更换，影响了直流输电的稳定运行及整体经济效益。针对电网发展过程中直流输电产生的新的问题，本发明结合可控高抗可频繁投切、响应速度快等优势，提出了可控高抗在直流输电应用的方法。

技术实现要素：

本发明的目的就是：为了解决直流输电中存在的交流滤波器频繁投切存在的问题而提出的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，该方法利用可控高抗的自身特性，快速响应换流站与交流系统的无功变化，实现无功功率的快速支援，避免换流站与交流系统无功交换越限带来的电网稳定风险，降低交流滤波器投切频率。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，针对大容量直流输电功率波动引起的换流站与交流系统的大容量、频繁的无功交换，在直流换流站整流/逆变侧配置可控高抗，并根据直流输电系统实际运行功率波动情况、换流站交流滤波器配置方案及换流站与交流系统的无功功率交换限制值，确定可控高抗的容量及控制策略，满足换流站与交流系统的无功功率限制需求，避免换流站交流滤波器的频繁投切。

进一步地，所述的可控高抗，为分级式可控高抗。

进一步地，所述方法具体包括：

步骤1、根据直流输电系统的日常功率波动情况计算对应的换流站与交流系统的无功功率交换值q1；

步骤2、根据直流成套设计要求的换流站与交流系统的无功功率交换限制值q2，确定配置可控高抗的总容量q3，其中：q1-q2≤q3＜q1；

步骤3、根据可控高抗的总容量q3和可控高抗的单体容量q4，确定需要的可控高抗的组数n，n*q4大于等于q3，且n*q4与q3的差值在设定范围内；

步骤4、根据交流滤波器单组容量，确定可控高抗单级调节容量，n组可控高抗单级最大调节容量与交流滤波器单组容量的差值在设定范围内。

本发明的技术效果是：现有换流站与交流系统无功交换控制方案相比，本发明利用了可控高抗的可频繁投切、灵活可控、响应迅速等特点，针对性的解决直流输电导致的无功功率波动，避免常规无功控制装置因频繁投切导致的设备损坏，具有针对性高、实用性强、可操作性高等优点。

附图说明

图1本发明的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法流程示意图；

图2直流功率波动曲线；

图3换流站与交流系统无功交换曲线；

图4可控高抗无功出力曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明提出的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，针对大容量直流输电功率波动引起的换流站与交流系统的大容量、频繁的无功交换，在直流换流站整流/逆变侧配置可控高抗，并根据直流输电系统实际运行功率波动情况、换流站交流滤波器配置方案及换流站与交流系统的无功功率交换限制值，确定可控高抗的容量及控制策略，满足换流站与交流系统的无功功率限制需求，避免换流站交流滤波器的频繁投切。其中的可控高抗优选为分级式可控高抗。

如图1所示为本发明的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法实施例流程图，包括如下步骤：

s1、根据直流输电系统的日常功率波动情况计算对应的换流站与交流系统的无功功率交换值q1。

s2、根据直流成套设计要求的换流站与交流系统的无功功率交换限制值q2，确定配置可控高抗的总容量q3，其中：q1-q2≤q3＜q1。

s3、根据可控高抗的总容量q3和可控高抗的单体容量q4，确定需要的可控高抗的组数n，n*q4大于等于q3，且n*q4与q3的差值在设定范围内。

s4、根据交流滤波器单组容量，确定可控高抗单级调节容量，n组可控高抗单级最大调节容量与交流滤波器单组容量的差值在设定范围内。

下面结合图2～4介绍本发明的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法实施例二：

s1、根据直流输电系统的日常功率波动情况计算对应的换流站与交流系统的无功功率交换值。

如图2所示，为某直流输电线路一天内的有功出力波动曲线，结合日常功率波动情况，开展仿真分析计算，确定对应的换流站与交流系统的无功交换情况。

按该直流功率从200万千瓦提升到400万千瓦的工况进行仿真，若不考虑交流滤波器投切，则根据仿真结果，换流站需从交流侧吸收超1400mvar容量的无功功率。

s2、根据直流成套设计要求的换流站与交流系统的无功功率交换限制值，确定配置可控高抗的总容量。

根据直流成套设计书的相关要求，换流站与交流系统交换无功不得超过250mar，则可考虑配置总容量约1200mvar的可控高抗。

s3、根据可控高抗的总容量和可控高抗的单体容量，确定需要的可控高抗的组数。

根据现有高抗容量，可考虑配置3*420mvar容量的可控高抗。

s4、根据交流滤波器单组容量，确定可控高抗单级调节容量，全部可控高抗单级最大调节容量与交流滤波器单组容量的差值在设定范围内。

可控高抗采取分级式，每组可控高抗固定容量为额定容量的10％，由于可控高抗组数较多，为避免过调节，可控高抗一级总调节量不宜与交流滤波器单组容量相差太大(330mvar)，因此，可控高抗可变容量部分按三级划分，每级可调节容量为额定容量的30％，即126mvar，3组可控高抗单级最大调节容量378mvar。

按照上述配置方案，开展仿真分析，考虑可控高抗接入后的换流站与交流系统交换无功曲线如图3所示，无功交换值被控制在了±250mvar范围内，不再需要投切交流滤波器控制无功交换。

相应的单组可控高抗的无功输出曲线见图4。

技术特征：

1.一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，其特征在于：针对大容量直流输电功率波动引起的换流站与交流系统的大容量、频繁的无功交换，在直流换流站整流/逆变侧配置可控高抗，并根据直流输电系统实际运行功率波动情况、换流站交流滤波器配置方案及换流站与交流系统的无功功率交换限制值，确定可控高抗的容量及控制策略，满足换流站与交流系统的无功功率限制需求，避免换流站交流滤波器的频繁投切。

2.由权利要求1所述的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，其特征在于：所述的可控高抗，为分级式可控高抗。

3.由权利要求1所述的一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，其特征在于，所述方法具体包括：

步骤1、根据直流输电系统的日常功率波动情况计算对应的换流站与交流系统的无功功率交换值q1；

步骤2、根据直流成套设计要求的换流站与交流系统的无功功率交换限制值q2，确定配置可控高抗的总容量q3，其中：q1-q2≤q3＜q1；

步骤3、根据可控高抗的总容量q3和可控高抗的单体容量q4，确定需要的可控高抗的组数n，n*q4大于等于q3，且n*q4与q3的差值在设定范围内；

步骤4、根据交流滤波器单组容量，确定可控高抗单级调节容量，n组可控高抗单级最大调节容量与交流滤波器单组容量的差值在设定范围内。

技术总结
本发明提出了一种可控高抗在直流输电系统中的应用方法，该方法针对大容量直流输电功率波动引起的换流站与交流系统的大容量、频繁的无功交换，在直流换流站整流/逆变侧配置可控高抗，并根据直流输电系统实际运行功率波动情况、换流站交流滤波器配置方案及换流站与交流系统的无功功率交换限制值，确定可控高抗的容量及控制策略，满足换流站与交流系统的无功功率限制需求，避免换流站交流滤波器的频繁投切。本发明利用可控高抗可频繁投切、灵活可控、响应迅速的特点，可针对性的解决直流输电导致的无功功率波动，避免常规无功控制装置因频繁投切导致的设备损坏，具有针对性高、实用性强、可操作性高等优点。

技术研发人员：胡志冰;董晓晶;高玉喜;葛鹏江;王新宝;杨文华;赵亮;张亚鹏;郭宁;韩连山;冯雪;车彬;靳盘龙;张坤;马艳霞;葛景
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司经济技术研究院
技术研发日：2019.12.19
技术公布日：2021.06.22