組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法和系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力技術領域，特別是涉及一種組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法和系統。
【背景技術】
[0002]組合背靠背直流輸電系統沒有直流輸電線路，其一般包括柔性直流單元和常規直流單元，它的整流和逆變通常布置在一個換流站內，實現兩個交流網絡的互聯。組合背靠背直流輸電系統中的柔性直流單元具有無功功率解耦控制、無需配置交流濾波器、無需外加換相電壓、不會發生換相失敗、可靈活控制交流母線電壓、交流系統故障時可提供緊急有功支援和動態無功支撐等優點。在孤島供電、城市配電網增容改造、交流系統互聯、大規模風電場并網方面具有較強的技術優勢。
[0003]基于電流源換流器的常規直流單元和電壓源換流器的柔性直流單元組合的背靠背直流輸電系統即為組合背靠背直流輸電系統，具有廣泛的工程應用前景，現有技術缺少直接對其無功輸出功率進行控制的方案，導致對組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制效率低。
【發明內容】
[0004]基于此，有必要針對上述問題，提供一種組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法和系統。
[0005]一種組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法，包括如下步驟:
[0006]獲取組合背靠背直流輸電系統中控制系統的分層結構；
[0007]根據所述分層結構確定背靠背輸電系統的無功功率控制模式；
[0008]根據所述無功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統中柔性直流單元無功輸出功率的功率范圍；
[0009]根據所述無功功率控制模式和功率范圍計算組合背靠背直流輸電系統直流站控的無功差額，根據所述無功差額確定柔性直流單元的無功輸出功率。
[0010]一種組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制系統，包括:
[0011]獲取模塊，用于獲取組合背靠背直流輸電系統中控制系統的分層結構；
[0012]第一確定模塊，用于根據所述分層結構確定背靠背輸電系統的無功功率控制模式；
[0013]第二確定模塊，用于根據所述無功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統中柔性直流單元無功輸出功率的功率范圍；
[0014]計算模塊，用于根據所述無功功率控制模式和功率范圍計算組合背靠背直流輸電系統直流站控的無功差額，根據所述無功差額確定柔性直流單元的無功輸出功率。
[0015]上述組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法和系統，通過獲取組合背靠背直流輸電系統中控制系統的分層結構，進而確定背靠背輸電系統的無功功率控制模式，再根據所述無功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統中柔性直流單元無功輸出功率的功率范圍，進一步計算組合背靠背直流輸電系統直流站控的無功差額，以確定柔性直流單元的無功輸出功率，從而實現對組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率的控制，可以提高上述無功輸出功率的控制效率。
【附圖說明】
[0016]圖1為一個實施例的組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法流程圖；
[0017]圖2為一個實施例的基于電流源換流器與電壓源換流器組合的新型多單元背靠背直流輸電系統的結構示意圖；
[0018]圖3為一個實施例的組合背靠背直流輸電系統的控制方式示意圖；
[0019]圖4為一個實施例的交流濾波器投切時柔性直流單元的無功調節過程示意圖；
[0020]圖5為一個實施例的交流濾波器的投切點示意圖；
[0021]圖6為一個實施例的組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制系統結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本發明的組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法和系統的【具體實施方式】作詳細描述。
[0023]參考圖1，圖1所示為一個實施例的組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法流程圖，包括如下步驟:
[0024]S10，獲取組合背靠背直流輸電系統中控制系統的分層結構；
[0025]上述步驟SlO中，組合背靠背直流輸電系統為不少于2個直流單元的組合，一般情況下，其分層結構可以分為常規直流單元和柔性直流單元，上述常規直流單元和柔性直流單元可以分別配置獨立的閥控系統和單元控制系統，支持各個單元獨立運行，組合背靠背直流輸電系統的全站可以設置共用的直流站控系統，直流站控與單元控制系統之間可以采用快速總線通訊，以交換協調控制信息。
[0026]在一個實施例中，組合背靠背直流輸電系統中的一種類型，基于電流源換流器與電壓源換流器組合的新型多單元背靠背直流輸電系統的結構示意圖可以如圖2所示，圖2中，背靠背直流單元I和背靠背直流單元2為基于電流源換流器的常規直流單元，每個單元的整流側和逆變側分別由脈動換流器構成，兩站經平波電抗器和直流母線相連接，沒有直流線路和接地極，逆變側脈動中點接地。兩側分別配置小組交流濾波器，分為3個大組。背靠背直流單元N為基于電壓源換流器的柔性直流單元，每一側均由聯接變壓器、啟動回路、橋臂電抗器、模塊化多電平(MMC)電壓源換流器組成，在整流側和逆變側均采用聯接變二次側中性點經大電阻接地。當然此多單元混合背靠背直流輸電系統還可以根據工程建設規模由更多的常規直流或柔性直流單元靈活構成，相應的交流濾波器也可根據需要進行增減配置。
[0027]上述組合背靠背直流輸電系統的控制方式示意圖可以如圖3所示，圖3中，控制系統均按兩套冗余配置，即控制系統A及控制系統B。常規直流單元與柔性直流單元(圖2中的背靠背直流單元1、背靠背直流單元2、背靠背直流單元N)配置共用的直流站控系統，直流系統無功功率的協調控制功能在直流站控系統中實現。常規直流單元(圖2中的背靠背直流單元1、背靠背直流單元2)和柔性直流單元(圖2中的背靠背直流單元N)分別配置獨立的單元控制系統，支持各個單元獨立運行，直流站控系統與單元控制系統之間采用交叉冗余的快速總線通訊，交換協調控制信息。柔性直流單元(圖2中的背靠背直流單元N)中的整流側、逆變側均可獨立作為STATCOM運行，因此分別獨立配置柔性直流單元整流側控制系統及柔性直流單元逆變側控制系統，避免一側檢修影響另外一側運行。
[0028]S20，根據所述分層結構確定背靠背輸電系統的無功功率控制模式；
[0029]在一個實施例中，上述無功功率控制模式包括Q模式和U模式；其中，所述Q模式為將常規直流單元與柔性直流單元的無功功率Q控制在設定功率范圍的工作模式；所述U模式為將組合背靠背直流輸電系統的交流電壓U控制在設定電壓范圍的工作模式。
[0030]上述設定功率范圍需要根據組合背靠背直流輸電系統的所包含的常規直流單元、柔性直流單元的個數、型號、以及其所處工況進行確定；上述設定電壓范圍需要根據組合背靠背直流輸電系統的所包含的常規直流單元、柔性直流單元的個數、型號、以及其所處工況進行確定。
[0031]S30，根據所述無功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統中柔性直流單元無功輸出功率的功率范圍；
[0032]上述步驟S30中，在所述無功功率控制模式下的組合背靠背直流輸電系統中投切交流濾波器時，利用柔性直流單元快速、精確的進行無功調節，以保證換流站的交流母線電壓或換流站與系統交換的無功維持在合理范圍內，用于計算組合背靠背直流輸電系統小功率運行時直流站控的無功差額，確定柔性直流單元的無功輸出功率；這樣可以實現對組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率的的線性協調控制方法，實現了低負荷水平下的無功優化控制，同時減小了交流濾波器投切對交流系統電壓的影響，提高了暫態故障時交流系統電壓的穩定性。
[0033]S40，根據所述無功功率控制模式和功率范圍計算組合背靠背直流輸電系統直流站控的無功差額，根據所述無功差額確定柔性直流單元的無功輸出功率。
[0034]上述常規直流單元在解鎖以直流小功率運行時，投入最小濾波器組(1A+1B)，過剩的無功會注入組合背靠背直流輸電系統的交流系統影響交流電壓，利用柔性直流單元快速調節無功出力，可控制與交流系統交換的無功在允許范圍內。具體是直流站控計算無功差額，并通過高速總線發送至柔性直流單元的控制系統。柔性直流單元接收到無功差額指令后，控制輸出的無功功率大小，補償交流濾波器過剩的無功功率。
[0035]在一個實施例中，上述組合背靠背直流輸電系統可以包括不少于2個直流單元的組合；所述直流單元的組合可以包括常規直流單元和柔性直流單元。
[0036]作為一個實施例，上述常規直流單元解鎖時投入組合背靠背直流輸電系統的最小濾波器組，設定每個濾波器組的額定容量為Qfilte,常規直流單元消耗的無功功率為Q_v，常規直流單元與交流系統交換的無功功率為Qsys，則:
[0037]Qsys 一 Q conv- Σ Qfiiter;
[0038]所述無功功率為Qsys即為組合背靠背直流輸電系統直流站控的無功差額。
[0039]本實施例中，組合背靠背直流輸電系統的常規直流單元解鎖時即投入最小濾波器組(1A+1B)，假定每個小組額定容量為Qfilto，常規直流單元消耗的無功為Q_v，與系統交換的無功為Qsys，則上述直流站控公式為:
[0040]Qsys= Q conv- Σ Qfilter。
[0041]上述組合背靠背直流輸電系統直流小功率運行時，過剩的無功會注入交流系統影響交流電壓，利用柔性直流單元快速調節組合背靠背直流輸電系統的無功輸出功率，控制與交流系統交換的無功在允許范圍內。具體按照上述直流站控按公式計算無功差額，并通過高速總線發送至柔性直流單元的控制系統。柔性直流單元接收到無功差額指令后，控制輸出的無功功率大小，補償交流濾波器過剩的無功功率。
[0042]本實施例提供的組合背靠背直流輸電系統無功輸出功率控制方法，通過獲取組合背靠背直流輸電系統中控制系統的分層結構，進而確定背靠背輸電系統的無功功率控制模式，再根據所述無功功率控制模式確定組合背靠背直流輸電系統中柔性直流單元無功輸出功率的功率范圍，進一步計算組合背靠背直流輸電系統直流站控的無功差額，也就是組合背靠背直流輸電系統中投切交流濾波器時，利用柔性直流單元快速、精確的進行無功調節，保證換流站的交流母線電壓或換流站與系統交換的無功維持在合理范圍內，再通過計算組合背靠背直流輸電系統小功率運行時直流站控的無功差額，以確定柔性直流單元的無功輸出功率，從而實現對組合背靠背