專利名稱：基于ccc的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法。
背景技術：
基于電容換相換流器(CCC)的高壓直流輸電一次系統(tǒng)主接線如圖1所示，采用2 個常規(guī)6脈動換流器經(jīng)串聯(lián)電容器和接線組別相差30°的換流變壓器接入交流系統(tǒng)，并聯(lián) 自調諧濾波器以實現(xiàn)交流濾波和無功補償。目前，常規(guī)高壓直流輸電多采用雙調諧型濾波器，如11/13、23/25，以抑制換流器 產生的最大數(shù)值的低次特征諧波。交流濾波器由于由電容器等設備組成，因此在抑制諧波 的同時還兼具無功補償?shù)淖饔?，以滿足換流器容性無功的需求。由于基于CCC的高壓直流輸電在換流變壓器低壓側每相中串聯(lián)電容器，其產生的 容性無功能夠部分滿足換流器容性無功的需求，因此CCC的無功總需求量遠小于常規(guī)換流 器，使CCC的無功補償需求容量很小。此外，隨著直流傳輸功率的增加，一般而言直流電流成比例加大，常規(guī)換流器的吸 收無功相應變大，需要投入更多的無功補償裝置。而CCC的串聯(lián)電容器產生的無功隨直流 電流成比例加大，使CCC的總無功需求量隨直流功率的增加僅有較小的加大。然而，CCC產生的諧波隨直流功率的加大而增加。因此，CCC如果仍然沿用常規(guī)換流器的無功和諧波控制策略，即隨著直流功率的增 加，逐組投入濾波器；隨著直流功率的減小，逐組退出濾波器，則勢必導致諧波雖然滿足要 求，但是換流母線電壓波動過大，且波動頻繁，甚至可能危及換流母線上其他設備的安全運 行和使用壽命。如果不隨直流功率改變而投退濾波器，換流器產生的諧波將超標，嚴重時 可能引起交流系統(tǒng)乃至直流輸電系統(tǒng)自身的諧波不穩(wěn)定，威脅交/直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運 行。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，該方 法能夠實現(xiàn)無功補償和諧波抑制的協(xié)調控制，解決基于CCC的高壓直流輸電由于投退濾波 器而引起的換流母線電壓波動過大的問題。本發(fā)明的技術方案包括如下步驟(1)按照CCC的額定容量設計雙調諧濾波器，其中低壓電容器和低壓電抗器數(shù)值 固定，而高壓設備則為數(shù)值可調的可變電容器和可變電抗器。(2)高壓可變電容器由多組小數(shù)值電容串并聯(lián)組成，可通過短接其中的一組或多 組串并聯(lián)支路而實現(xiàn)等效電容數(shù)值的改變，如圖2所示。(3)高壓可變電抗器為正交鐵心可控電抗器，它由兩個相同形狀的U型鐵心旋轉 90°構成，每個U型鐵心上分別繞有一組繞組，見圖3。通過調節(jié)其中一組繞組(稱為控制 繞組)中的電流，改變兩個U型鐵心交接處的磁飽和程度，從而實現(xiàn)可變電抗器等效電感數(shù)值的改變。(4)當換流母線總諧波電壓畸變率超過某一門檻值THDu m時，投入一組濾波器，此 時濾波器的高壓可變電容器的電容最小，而高壓可變電抗器的電感最大，從而使濾波能力 提高，同時無功補償容量增加不多。(5)當換流器從交流系統(tǒng)吸收的無功功率超過某一門檻值。n時，調節(jié)可變電容 器和可變電抗器，使其電容最大，而電感最小，從而在不改變?yōu)V波能力的同時，增大無功補
償容量。(6)當換流器從交流系統(tǒng)吸收的無功功率小于某一門檻值Qrai rff時，退出一組濾波 器，使直流輸電注入交流系統(tǒng)的無功減小，有利于換流母線電壓的回落。(7)通常，THDu。n和Qex。n為正值，Qex。ff為負值或零。(8)當出現(xiàn)投入和退出濾波器的條件同時滿足時(如控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時)，選擇 退出濾波器，以防止換流母線電壓過高。這樣，直流功率發(fā)生變化時，控制系統(tǒng)動態(tài)地投切濾波器，并輔之與動態(tài)調節(jié)濾波 器參數(shù)，使直流輸電的諧波滿足要求，同時無功保持動態(tài)平衡，因此換流母線電壓不至于波 動過大。
圖1為基于CCC的高壓直流輸電一次系統(tǒng)示意圖。圖中，C為串聯(lián)電容；T1、T2為 換流變壓器；ATF為自調諧濾波器；6ρ為6脈動換流器。圖2為自調諧式雙調諧濾波器原理圖。其中，Cl為高壓可變電容器；Ll為高壓可 變電抗器；C2、L2分別為低壓電容器和低壓電抗器；R為阻尼電阻器。圖3為正交鐵心可控電抗器結構圖。圖中，N1、N2分別為兩個繞組的匝數(shù)；il、i2 為兩個繞組的電流；U1、U2為兩個繞組的端口電壓。
具體實施例方式以下根據(jù)附圖對本發(fā)明作進一步說明為了實現(xiàn)基于CCC的高壓直流輸電無功諧 波控制，本發(fā)明需要包括換流母線電壓及諧波的測量，換流器與交流系統(tǒng)無功交換的測量， 以及自調諧濾波器和其高壓可變電容器、高壓可變電抗器的控制方法。(1)換流母線電壓及諧波的測量。采用電壓互感器及數(shù)字電壓測量儀測量換流母 線(見圖1中B)三相的1 50次電壓分量有效值，其中1次電壓分量即為基波電壓；(2)計算換流母線總諧波電壓畸變率，計算公式見式⑴。式中，THDu為換流母線 總諧波電壓畸變率；Up Uh分別為換流母線基波及第h次諧波電壓有效值。
權利要求
1.一種基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，其特征在于濾波器為自調 諧式雙調諧濾波器，當投入和退出該濾波器時，同時配合改變組成濾波器的高壓可變電容 器和高壓可變電抗器，使換流母線諧波滿足要求的同時母線電壓波動大為減小。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，其特征是 自調諧式雙調諧濾波器的高壓可變電容器由多組小數(shù)值電容串并聯(lián)組成，通過短接其中的 一組或多組串并聯(lián)支路而實現(xiàn)等效電容數(shù)值的改變。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，其特征是 自調諧式雙調諧濾波器的高壓可變電抗器為正交鐵心可控電抗器，通過調節(jié)控制繞組中的 電流，可實現(xiàn)可變電抗器等效電感數(shù)值的改變。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，其特征是 當換流母線總諧波電壓畸變率超過設定的門檻值時，投入一組濾波器，此時濾波器的高壓 可變電容器的電容最小，而高壓可變電抗器的電感最大。
5.根據(jù)權利要求1所述的基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，其特征 是當換流器從交流系統(tǒng)吸收的無功功率超過設定的門檻值時，調節(jié)可變電容器和可變電 抗器，使其電容最大，而電感最小。
全文摘要
一種基于CCC的高壓直流輸電無功諧波控制實現(xiàn)方法，該方法采用自調諧式雙調諧濾波器，其中其高壓可變電容器由多組小數(shù)值電容串并聯(lián)組成，通過短接其中的一組或多組串并聯(lián)支路而實現(xiàn)等效電容數(shù)值的改變；高壓可變電抗器為正交鐵心可控電抗器，通過調節(jié)控制繞組中的電流，可實現(xiàn)可變電抗器等效電感數(shù)值的改變。當投入濾波器時，調節(jié)高壓可變電容器和高壓可變電抗器，使其數(shù)值分別取最小和最大；當滿足一定條件時，調節(jié)高壓可變電容器和高壓可變電抗器，使其數(shù)值分別為最大和最小。本發(fā)明能夠實現(xiàn)無功補償和諧波抑制的協(xié)調控制，解決了基于CCC的高壓直流輸電由于投切濾波器而引起的換流母線電壓波動過大的問題。
文檔編號H02J3/01GK102130460SQ201110058379
公開日2011年7月20日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權日2011年3月11日
發(fā)明者劉寶宏, 文俊, 殷威揚 申請人:華北電力大學, 國家電網(wǎng)公司直流建設分公司