一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法及系统

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，具体涉及一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

高压直流输电具有传输电力稳定、传输功率柔性可调的优点，被广泛应用于大电网互联，有效解决了能源分布不平衡的困境，降低了一次能源远距离运输造成的环境成本。为保证高压直流输电的稳定运行，送端整流站一般采用定直流电流控制策略，受端逆变站一般采用定直流电压或定关断角控制策略。

目前国内所运行的直流输电工程，换流阀大多为自换相的半控型晶闸管，通过晶闸管的导通和关断配合完成交流-直流变换的转换，这个过程中需消耗大量的无功(一般情况，逆变侧所消耗的无功功率为传输有功功率的40％～60％)，因此换流站配置了大量的交流滤波器(在滤除特征谐波的同时提供无功补偿)和并联电容器作为无功补偿设备(单台设备容量约270MVA)。

电压稳定性是电网安全稳定运行的重要指标，电网公司均配有自动电压调控系统(简称“AVC系统”)，通过综合计算变电站母线电压来自动投切低容或低抗(单台设备容量约30MVA)，以实现提升电压或降低电压的目的；但是，电网中绝大部分无功调节设备(低容和低抗)均接在35kV电压等级，对于500kV电网电压调节能力较弱且数量有限，未能很好的实现电压调节；尤其是晚间负荷低谷期间和中午光伏等新能源大发期间，电网电压普遍偏高且电网调节能力不足。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法及系统，通过综合分析受端电流电网的无功需求，动态调节逆变站关断角，在受端交流网络电压偏高或偏低时，通过增大或降低关断角来柔性控制吸收受端交流网络无功功率的多少，以支撑受端电网电压，在提高受端电网电压稳定性的同时实现了无功补偿资源的最大化合理利用。

根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法，采用如下技术方案：

一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法，包括：

获取受端交流网络电压；

判断所获取的电压与欠压定值和过压定值之间的大小关系；

根据所得到的判断结果评估受端交流网络的无功功率情况，当所获取电压小于欠压定值时认为受端交流网络无功功率不足，当所获取电压大于过压定值时认为受端交流网络无功功率过剩；

当受端交流网络无功补偿设备能力不足时，根据所评估的无功功率情况，动态调整逆变站关断角，实现受端电网电压的调控。

作为进一步的技术限定，当所获取的电压大于过压定值时，固定投入低抗或切除低容；当所获取的电压小于欠压定值时，固定投入低容或切除低抗。

进一步的，当逆变站附近没有可投入或切除的低容或低抗时，启动关断角的柔性控制。

进一步的，所启动的关断角柔性控制的过程为：当收到自动电压调控系统动态调整关断角请求时，实时计算受端交流网络无功功率需求，当交流电网电压小于欠压定值时，在满足无功功率优先级中第一级别、第二级别及第三级别的基础上，降低关断角；当交流电网电压大于过压定值时，在满足无功功率优先级中第一级别、第二级别及第三级别的基础上，增大关断角。

进一步的，所述无功功率优先级包括第一级别、第二级别、第三级别、第四级别和第五级别；

进一步的，，所述第一级别为交流过电压控制，所述第二级别为绝对最小滤波器组，所述第三级别为交流母线电压限制，所述第四级别为无功功率控制，所述第五级别为关断角柔性控制。

作为进一步的技术限定，当所获取的电压大于过压定值时，考虑逆变站关断角的受端电网电压控制过程为：

(1)实时计算逆变站关断角；

(2)实时采集受端交流网络电压；

(3)低容或低抗的自动投切，即当交流网络电压大于过压定值时，受端交流网络自动电压调控系统自动投入低抗或切除低容；

(4)启动逆变站关断角柔性控制策略，即当可投入低抗或切除低容数量不足时，启动逆变站关断角柔性控制策略，发出动态调整关断角请求，增大关断角角度；

(5)再次采集受端交流网络电压，重复(2)～(5)，直到受端交流网络电压在合理范围内或关断角角度达到稳定运行极限。

作为进一步的技术限定，当所获取的电压小于欠压定值时，考虑逆变站关断角的受端电网电压控制过程为：

(1)实时计算逆变站关断角；

(2)实时采集受端交流网络电压；

(3)低容或低抗的自动投切，即当交流网络电压小于欠压定值时，受端交流网络自动电压调控系统自动投入低容或切除低抗；

(4)启动逆变站关断角柔性控制策略，即当可投入低容或切除低抗数量不足时，启动逆变站关断角柔性控制策略，发出动态调整关断角请求，降低关断角角度；

(5)再次采集受端交流网络电压，重复(2)～(5)，直至受端交流网络电压在合理范围内或逆变站关断角角度达到稳定运行极限。

根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制系统，采用如下技术方案：

一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制系统，包括：

获取模块，其被配置为获取受端交流网络电压；

判断模块，其被配置为判断所获取的电压与欠压定值和过压定值之间的大小关系；

评估模块，其被配置为根据所得到的判断结果评估受端交流网络的无功功率情况，当所获取电压小于欠压定值时认为受端交流网络无功功率不足，当所获取电压大于过压定值时认为受端交流网络无功功率过剩；

控制模块，其被配置为当受端交流网络无功补偿设备能力不足时，根据所评估的无功功率情况，动态调整逆变站关断角，实现受端电网电压的调控。

根据一些实施例，本发明的第三方案提供了一种计算机可读存储介质，采用如下技术方案：

一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方案所述的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法中的步骤。

根据一些实施例，本发明的第四方案提供了一种电子设备，采用如下技术方案：

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明第一方案所述的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在保证高压直流输电稳定运行和逆变站换流阀无功消耗的基础上，实时采集当前受端交流网络无功功率需求，结合AVC系统自动投切低容或低抗能力不足时，动态增大或降低逆变侧关断角，以达到支撑受端电网电压稳定的作用，同时确保无功补偿设备的充分利用。

附图说明

构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。

图1为本发明实施例一中的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法的流程图；

图2为本发明实施例一中的受端交流电压偏高时，考虑逆变站关断角柔性调整方式的受端电网自动电压控制流程图；

图3为本发明实施例一中的受端交流电压偏低时，考虑逆变站关断角柔性调整方式的受端电网自动电压控制流程图；

图4为本发明实施例二中的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，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技术领域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发明的示例性实施方式。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。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本发明实施例一介绍了一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法。

如图1所示的一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法，包括：

获取受端交流网络电压；

判断所获取的电压与欠压定值和过压定值之间的大小关系；

根据所得到的判断结果评估受端交流网络的无功功率情况，当所获取电压小于欠压定值时认为受端交流网络无功功率不足，当所获取电压大于过压定值时认为受端交流网络无功功率过剩；

当受端交流网络无功补偿设备能力不足时，根据所评估的无功功率情况，动态调整逆变站关断角，实现受端电网电压的调控。

目前，直流换流站的运行目标采用定关断角控制策略(固定值一般设置为17度)，同时通过控制交流滤波器的投切来保证逆变站与受端交流电网的无功交换为零，且不参与受端电网的电压调控。本实施例充分考虑直流输电逆变站关断角柔性控制实现受端电网的自动电压控制，通过综合分析受端电流电网的无功需求来动态调节逆变站关断角，使其角度下限为17度，在保证直流稳定运行的基础上放宽关断角上调空间，在受端交流网络电压偏高或偏低时，通过增大或降低关断角来柔性控制吸收受端交流网络无功功率的多少，以起到支撑受端电网电压的作用，在提高受端电网电压稳定性的同时实现了无功补偿资源的最大化合理利用；

具体的，本实施例通过实时采集受端交流网络电压是否出现偏高或偏低情况，评估受端交流网络无功需要减少或增加，受端电网AVC系统优先投切低抗或低容，在低容或电抗能力不足(数量不够)时，再根据当前电网无功的需求，在保证逆变站安全稳定运行的基础上，增大或降低关断角。

在本实施例中，电压偏高的判断标准是所采集到的受端交流网络电压大于过压定值，电压偏低的判断标准是所采集到的受端交流网络电压小于欠压定值。

作为一种或多种实施方式，优化受端电网AVC系统策略，具体为：

(1)实时采集受端交流网络电压，在电压偏高时，固定投入低抗或切除低容；在电压偏低时，固定投入低容或切除低抗；

(2)直流逆变站附近无可投入或切除的低容或低抗时，启动逆变站关断角柔性控制策略。

作为一种或多种实施方式，对直流输电系统逆变站无功控制策略判据进行优化，具体为：

第一级别：交流过电压控制(防止交流过电压超过设定值，强迫切除交流滤波器，当交流滤波器个数不满足绝对最小滤波器个数时，降低直流功率)；

第二级别：绝对最小滤波器组(防止交流滤波器出现过负荷情况，根据直流传输功率大小设置的固定最小应投入的交流滤波器个数)；

第三级别：交流母线电压限制(当交流母线电压超过高设定值时，禁止投入交流滤波器；当交流母线电压低于低设定值时，禁止切除交流滤波器)；

第四级别：Q控制(实时采集逆变站与受端交流网络无功功率交换的数额，当大约设定的死区值时(一般确保交互值为零)，自动投入或切除交流滤波器。当未收到AVC系统动态调整关断角请求时，启用该功能，当收到AVC系动态调整关断角请求时，闭锁该功能)；

第五级别：关断角柔性控制(当收到AVC系统动态调整关断角请求时，实时计算受端交流网络无功功率需求，在交流电网电压偏低时，在满足第一级别、第二级别和第三级别的基础上，降低关断角(最低限制值为17度)；在交流电网电压偏高时，在满足第一级别、第二级别和第三级别的基础上，增大关断角)。

如图2所示，当所获取的电压大于过压定值时，考虑逆变站关断角的受端电网电压控制过程为：

(1)实时采集逆变站关断角；

(2)实时采集受端交流网络电压；

(3)低容或低抗的自动投切，即当交流网络电压大于过压定值时，受端交流网络自动电压调控系统自动投入低抗或切除低容；

(4)启动逆变站关断角柔性控制策略，即当可投入低抗或切除低容数量不足时，启动逆变站关断角柔性控制策略，发出动态调整关断角请求，增大关断角角度；

(5)再次采集受端交流网络电压，重复(2)～(5)，直到受端交流网络电压在合理范围(即欠压定值与过压定值之间的数值范围)内或关断角角度达到稳定运行极限。

如图3所示，当所获取的电压小于欠压定值时，考虑逆变站关断角的受端电网电压控制过程为：

(1)实时采集逆变站关断角；

(2)实时采集受端交流网络电压；

(3)低容或低抗的自动投切，即当交流网络电压小于欠压定值时，受端交流网络自动电压调控系统自动投入低容或切除低抗；

(4)启动逆变站关断角柔性控制策略，即当可投入低容或切除低抗数量不足时，启动逆变站关断角柔性控制策略，发出动态调整关断角请求，降低关断角角度；

(5)再次采集受端交流网络电压，重复(2)～(5)，直至受端交流网络电压在合理范围(即欠压定值与过压定值之间的数值范围)内或逆变站关断角角度达到稳定运行极限。

本实施例在保证高压直流输电稳定运行和逆变站换流阀无功消耗的基础上，实时采集当前受端交流网络无功功率需求，结合AVC系统自动投切低容或低抗能力不足时，动态增大或降低逆变侧关断角，以达到支撑受端电网电压稳定的作用，同时确保无功补充设备的充分利用。

实施例二

本发明实施例二介绍了一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制系统。

如图4所示的一种考虑逆变站关断角的受端电网电压控制系统，包括：

获取模块，其被配置为获取受端交流网络电压；

判断模块，其被配置为判断所获取的电压与欠压定值和过压定值之间的大小关系；

评估模块，其被配置为根据所得到的判断结果评估受端交流网络的无功功率情况，当所获取电压小于欠压定值时认为受端交流网络无功功率不足，当所获取电压大于过压定值时认为受端交流网络无功功率过剩；

控制模块，其被配置为当受端交流网络无功补偿设备能力不足时，根据所评估的无功功率情况，动态调整逆变站关断角，实现受端电网电压的调控。

详细步骤与实施例一提供的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法相同，在此不再赘述。

实施例三

本发明实施例三提供了一种计算机可读存储介质。

一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例一所述的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法中的步骤。

详细步骤与实施例一提供的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法相同，在此不再赘述。

实施例四

本发明实施例四提供了一种电子设备。

一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本发明实施例一所述的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法中的步骤。

详细步骤与实施例一提供的考虑逆变站关断角的受端电网电压控制方法相同，在此不再赘述。

以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。