南桥换流站无功功率控制功能研究

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1、南桥换流站无功功率控制功能研究　　摘要：本文介绍了换流站无功功率控制的基本概念和原理，阐述了无功控制在当今直流换流技术中的重要性，并通过对南桥换流站无功控制系统的介绍，详细的总结了南桥换流站无功功率控制系统的特点和实际运行中的注意事项。关键词：高压直流；无功控制；交流滤波器；谐波中图分类号：TM714文献标识码：B一、换流站无功功率控制简介换流站无功功率控制是直流输电系统中对换流站无功功率进行控制的环节，它通过调整换流站装设的无功补偿设备的投入容量或改变换流器吸收的无功功率，将换流站与交流系统交换的无功功率控制在规定的范围内，或将换流站交流母线电压

2、控制在规定的范围内。前者便于所连的交流系统无功功率的平衡，后者有利于弱受端交流系统的电压稳定性。除了通过投切交流滤波器实现无功功率控制外，还可以通过改变换流器的触发角来改变换流器吸收的无功功率进行无功功率控制。8直流输电系统运行时，无论是整流器还是逆变器都要消耗一定的无功功率，其数值不但与输送直流功率的大小有关，也与运行方式、控制方式有关。通常，在额定负荷时，换流器消耗的无功功率可达到额定输送功率的40%-60%，故换流站需投入大量的无功补偿容量。但在轻负荷运行时，换流器消耗的无功功率迅速减小，如果补偿的无功功率不变，则换流站过剩的无功功率将会注入

3、所连的交流系统，引起换流站交流母线电压升高。因此，必须对投入的无功功率补偿容量进行控制。换流站的无功功率控制应能控制换流站全部发出无功的设备和吸收无功的设备，如控制交流滤波器、并联电容器和并联电抗器的投切以及控制换流器吸收的无功功率等；换流器吸收的无功功率可以通过改变其触发角来平滑的进行控制。这些控制作用必须相互协调，以便保证在任何给定的直流输送功率下，对于各种直流系统运行方式、投入的无功补偿设备的组合都是最优的。为了方便地进行无功功率控制，通常将交流滤波器和并联电容器分成若干分组，但滤波器分组不能投切过多，否则投运的滤波器将不能满足滤波要求。由于

4、影响无功及电压的因素复杂，无功功率控制器的所有功能和特性，都应先用数字计算程序进行计算分析，然后在直流模拟程序上予以验证，以保证其性能满足要求。二、南桥换流站无功功率控制系统介绍1、南桥换流站交流滤波器组及无功补偿并联电容器组配置如表1：8南桥换流站交流滤波器组除了能吸收该次谐波外，还能提供工频的无功功率，每组可提供无功功率约87Mvar，9组共783Mvar。交流滤波器组按调谐次数分，有11.8次、24次、11.8/24次、24/36次四种类型，11.8次有3组，24次、11.8/24次、24/36次各有2组。2南桥换流站与交流系统无功交换量的允

5、许范围南桥换流站：当功率方向为葛洲坝送南桥时：-70～+70Mvar当功率方向为南桥送葛洲坝时：-70～+70Mvar（1）当直流系统运行在最低功率水平时，由于最小滤波器组的要求，换流站与系统的无功交换可能将无法满足以上要求，此时葛洲坝换流站流入系统的无功不得超过120Mvar，南桥换流站流入系统的无功不得超过150Mvar。（2）当直流系统运行在较高功率水平，除备用无功设备外，换流站其他可用无功设备均已投入时，葛洲坝站从系统流入换流站的无功不得超过320Mvar，南桥换流站从系统流入换流站的无功不得超过120Mvar。超过上述值时则应限制直流输送

6、功率的进一步增大。（3）在直流负荷从最小值（120MW）变到2小时过负荷（1320MW，反送为1056MW），然后再从2小时过负荷（1320MW，反送为1056MW）变到最小值（120MW）的过程中，任何滤波器组或电容器组最多只能投入和切除一次。具体投切逻辑见图一：8如图1所示：在Q控制模式下，当Q>Q_ref+Q_DeadBand时，系统将会切除一组滤波器，当Q70Mvar时，会切除一组滤波器，当Q　　（3）优先级3——Qmax（最大无功交换控制）：根据当前运行状况，限制投入滤波器组的数量，限制稳态过电压。通过检测运行方式，Qmax功能限制滤波器

7、或电容器组投入的组数。如果系统方式有任何变化，无功功率控制将限制无功连接以防止电压升高。对于南桥站而言，Qlim恒为10000Mvar，这个永远无法达到，即该功能几乎没有限制，所以Qmax只会发增加滤波器的指令，而不会发切除滤波器的指令。（4）优先级4——MinFilter（最小滤波器组数限制）：是指根据离线交流滤波器的设计结果，在对应运行方式和运行功率水平下所必须投入的滤波器组数及其组合形式，否则将不能保证滤波效果，以达到工程规范中所规定的滤波性能要求。总之，最大无功交换控制是为了满足滤除谐波的要求需投入的最少滤波器组个数及其类型。8（5）优先级

8、5——Qcontrol（无功交换控制）：用于控制换流站与交流系统的无功交换量为设定的参考值。一般情况下，整流站选择控制电压