特高压直流输电系统低功率运行的无功控制策略

特高压直流输电系统低功率运行的无功控制策略

张中华斛冬冬

（山西省电力公司检修公司山西太原030001）

摘要：当直流转换站对有功的功率进行输送的时候往往会伴随着大量无功功率被浪费，当无功功率出现过剩的情况或者不足的情况的时候都会对交流电压造成很大的影响，造成严重的电压波动，使整个电网系统的稳定性以及安全运行受到严重的不利影响。因为谐波的性能以及交流滤波器的设备性能的限制作用，在高压直流的输电系统运行的过程中需要对交流滤波器进行一定组数的投放。而当直流输电系统进行低功率运行的时候，就会在满足需要的基础上增加大量的无功功率，这些功率被输送到交流系统之中就会导致电压的严重升高，进而导致电网失去稳定性甚至出现输电的安全事故。

关键词：特高压；直流输电系统；低功率运行；无功控制

在高压的直流电系统进行低功率的运行的时候，交换流站中的接入点在谐波的性能方面将和交流的滤波器在设备性能上进行限制。因此在交流滤波器被投入提供无功功率，就会在对站内的需求方面得到有效的满足基础上还有着很多的剩余，因此这些无功功率就会被大量的送到交流系统之中，进而造成转流站以及其附近的很多厂站出现电压偏高的情况，对电网的稳定性以及其安全的运行造成严重的不利影响。因此对特高压直流输电系统低功率运行时的无功功率控制在当今的电力企业来说是一项至关重要的研究内容，有效的对高压系统在低功率运行时提供的无功功率进行合理的控制，不仅可以减少电能的大量消耗，同时还可以有效的维护电网的稳定性以及安全运行。本文就是对其进行的研究，进行有效策略的提出，希望可以起到一定的帮助作用。

一、直流与交流无功交换的基本原则阐述

在直流与交流的无功交换过程中，一般情况下，在电厂附近或者在电厂群的附近，会也有送端的换流站，当直流的系统在运行的负荷特别大的时候，就会对交流系统中的无功源进行部分的利用，这样就可以使无功补偿设备实现有效的减少，进而可以有效的对输电成本进行节约，避免造价过高对电力企业的经济发展造成不利影响[1]。而当直流电运行的负荷相对很低的情况下，可以对发电机进行进相能力的科学利用，实现对换流站中的过补偿无功的合理吸收，这样就可以使无功电抗的设备数量得到有效的减少，很大程度上节约了成本，进而为电力企业的经济发展起到良好的促进作用。

一般情况下，负荷中心就是受端的换流站。在换流站的整个交流系统中，交流母线使以交流的枢纽这一形式而存在的，所以交流母线在交流系统中起到至关重要的作用。而在直流系统中，换流母线是其实现交流电压换向的重要条件，因此在直流系统中，有效的维持换流母线的电压，使其始终处在一个稳定的状态，这在直流系统中将起到尤为重要的帮助作用。

因此，这一类的转流站在设计时候所遵循的原则就是将换流站实现其自身无功功率的有效平衡，做到不对交流系统中的无功功率进行吸收，同时也不对交流系统进行无功功率的输出。这样就可以有效的避免交流系统因为吸收了大量的无功功率而出现电压过高的情况。这样可以有效的避免过高的电压引起电网输电的不稳定甚至对电网的安全运行所造成的不利影响。在很大程度上对电网起到良好的保护作用。这样既可以有效的保障当今社会人们生产生活对用电的需求，提高电力企业的经济发展，同时也对我国社会经济的发展起到良好的促进作用。

二、在特高压直流输电系统低功率运行过程中对无功功率进行控制的措施

在当今的直流控制系统之中，已经实现了对无功功率控制系统进行全部的集成，采用滤波器的投入以及切除，以及电容器的科学合理应用来实现和交流系统的无功功率进行交换以及对换流母线的电压进行控制的目的，实现交流滤波的有效进行。在对不同的直流系统无功功率的功能进行控制的时候，应用不同的优先级别来加以实现，下面是对不同的直流无功功率进行控制时，由低到高所采用的不同的优先级别的阐述。

（一）对电压进行控制的功能

按照规定的一个范围来对电压进行合理的调节。在这一过程中，无功功率的控制功能以及电压控制的功能之中，起到作用的功能只能是其中的一个。在直流的投产期进行低功率运行的时候，因为有最高级别的过滤器在此过程中起到有效的控制作用，因此交流系统中最高的电压限制以及无功功率控制的系统中，都不可以将滤波器进行切除，因此接下来的工作就应该实现有效的对无功功率的消耗进行增加，这样就可以起到对直流特征的谐波进行合理的控制，进而保证对无功功率的良好控制[2]。

（二）对无功功率的控制功能

按照规定的一个范围进行无功功率的交换量的合理调节，同时也可以采用对触发角或者关断角进行合理的提高进而对超出额度的功率起到良好的吸收作用。这样就可以实现对特高压直流系统低功率运行中的无功功率进行合理的控制。

（三）最少滤波器的控制

以直流的输送功率以及投入的级数以及电压的水平作为有效的依据，来进行滤波器投入的最佳的数目以及类型。最少滤波器的控制不能够对滤波器进行直接的切除，但是它可以对无功功率的控制是否执行进行决定，或者对电压的控制进行切除命令的发出。

（四）最大无功功率的控制

可以实现对滤波器的投入数目以及对电容器的投入数目进行控制，可以有效的在直流功率快速降低的时候对过电压进行过多动作的有效保护[3]。进而实现对无功功率的良好控制。

（五）对交流系统的最高电压以及最低电压的控制

在交流系统的电压达到了规定的上限的时候，可以实现对滤波器进行切除或者阻止以及对电容器投入数量以及类型的控制，当交流系统的电压达到规定的下限的时候实现对滤波器的投入或禁止，对电容器控制以及切除。进而有效的实现对无功功率的良好控制。

（六）绝对最少滤波器的控制

在直流解锁的运行过程中一定要对投入的滤波器在组数上进行有效的保证，这样才可以有效的实现对无功功率的合理控制。

结语

结合上文的阐述，在特高压直流输电系统进行低功率运行的过程中，应该对无功功率做到良好的控制，有效的避免交流系统出现电压过高的现象，进而有效的避免了电网在运行过程中的稳定性进行保障，进一步保证了输电的安全运行。这对于当今我国的电力事业在自身的技术发展以及经济发展中都起到良好的促进作用。有效的对输电的安全性提供良好的保障，保障我国当今社会人们的生产生活对电力的需求得到满足。进一步实现我国电力事业良好发展的同时，实现人们生产生活水平的进一步提高，同时为我国的经济进一步发展打下坚实基础。

参考文献：

[1]杜至刚.中国特高压电网发展战略规划研究[D].山东大学,2008(12):56

[2]赵婷婷.直流输电控制及其与交流电网相互影响的研究与应用[D].太原理工大学,2016(22):3614

[3]陈跃涛.高压直流输电对地区电网电压稳定性的影响仿真研究[D].广东工业大学,2014(13):256