2 交流滤波器频繁投切原因分析
2.1无功控制的Q control功能
Q control模式用于控制换流站与交流电网的无功交换量为设定的上、下限范围内。为了防止滤波器组的频繁投切,设置的无功交换上、下限的差值应大于最大无功设备组的容量。如果无功交换超过上限值,那么Q control会发出命令,投入1组交流滤波器;如果无功交换超过下限值,那么Q control会发出命令,切除1组交流滤波器。在Q control功能中,可手动设置无功交换的上、下限值,广州换流站目前设置的上限为30Mvar,下限为-100Mvar。
为了防止弱交流系统时滤波器组的反复投切,无功控制具有防振荡功能。该功能可对60s内的滤波器的投切次数进行计数。如果投切次数超过6次,无功控制将自动转人手动控制模式并发“无功控制频繁投切报警”信号,防止更多的滤波器投切操作。投入的交流滤波器所提供的无功功率,一部分作为换流器工作时需要的无功,剩余的则进入交流电网。换流站与交流系统交换的无功为Q,换流器需要的无功为Qdc,交流滤波器提供的无功为Qf,则有Q=Qdc -Qf。换流器在运行中要从交流系统吸收无功功率,吸收的无功功率与换流站和交流系统之间交换的有功功率成正比,在额定工况时一般为所交换有功功率的40%~60%。换流器所需无功为:
在额定交流电压下,投入的交流滤波器每组能提供100Mvar的无功功率。而在非额定交流电压下,交流滤波器能提供的无功功率为:
式中,f1为当前交流系统的频率;fn为额定频率,50Hz; U1为当前交流系统的电压;Un为额定电压,230kV; N为当前投入的交流滤波器组数。
2.2换流变分接头的角度控制
逆变器在正常工作时采用定电压控制,为保持较高的功率因数,逆变站换流变分接头采用定熄弧角控制,通过调整换流变分接头档位,把逆变器熄弧角维持在指定范围内,当前设定为(19°±1.5°)。逆变站直流定电压控制中所要控制的是整流侧的直流电压值,整流侧直流电压计算式为:
(1)功率上升对熄弧角的影响。功率上升时,假定线路阻抗Rdc不变,因Id增加,根据式(1),要维持Ud=cALC =500kV,则R将增大,最终会导致7减小。
(2)功率下降对熄弧角的影响。功率下降时,假定线路阻抗Rd、不变,因Id减少,根据式(1),要维持Ud RECT CALC=500kV,则β将减少,最终会导致Y增大。
正常运行时,逆变侧分接头用来维持熄弧角7在预期范围内。Y控制比较参考值与测量值间的差值,如果差值超过限制值,那么换流变分接头延时5s动作。为防止抽头发生来回振荡,)的控制目标是以参考值为中心的一个窗口值,广州换流站控制目标为17.5~20.5°。当熄弧角7达到17.5°时,换流变分接头将往下调节一档,使7保持在17. 5~20. 5°;当熄弧角Y达到20. 5°时,换流变分接头将往上调节一档,使y保持在17.5~20. 5°。
2.3交流滤波器频繁投切过程分析
分析事件过程中,本文将重点关注换流站与交流系统之间的无功交换量Qexp、交流母线电压Uac、换流变分接头档位TCP\熄弧角y、直流功率Pd、单极换流器消耗的无功QconV、交流滤波器的投退情况。通过分析各重点参数的变化曲线和事件记录,可推导出整个事件的发生发展过程。
(1)当日14:16:45,熄弧角y因交流母线电压U.的波动而发生波动,当低于下限17. 5°时,为提高熄弧角,换流变分接头向下调节一档至5档。