CN102157929A - 多端特高压直流输电系统主接线方法 - Google Patents

多端特高压直流输电系统主接线方法 Download PDF

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Abstract

多端特高压直流输电系统的主接线方法，在两端特高压直流输电系统主接线的基础上，采用站间远距离直流输电线路替换原换流站内两个极之间的部分连接线，从而可将这两个极分配到不同落点的两个换流站，构成多端特高压直流输电系统，满足多落点大容量输电的需求。

Description

多端特高压直流输电系统主接线方法
技术领域
本发明涉及多端特高压直流输电系统的一种主接线方法，更具体地说，本发明结合特高压直流输电系统主接线的特点，涉及多端特高压直流输电系统的结构和主接线设计方法。
背景技术
多端直流（Multi-Terminal DC，MTDC）系统是指含有3个或3个以上换流站的直流输电系统。在需要多电源供电、多落点受电的场合，采用MTDC系统比建设多个两端直流输电系统具有更好的经济性和灵活性。
研究表明，“十二五”末或“十三五”期间，我国的金沙江二期水电、呼盟火电外送等工程，将有多端直流输电的应用需求。
金沙江乌东德水电站预计初始装机容量8700MW，多年平均年发电量约387亿kWh。由于开发规模大，可能采用一个送端、两个受端的方式，将乌东德水电分别送至湖南和浙江，每个受端逆变站的容量约为4000~ 5000MW。
内蒙古呼盟地区是我国重要的火电基地，为实现大规模的火电资源外送，可能采用一个送端、两个受端的方式，将一部分电力送入辽宁负荷中心消纳，输电容量为3000~4000MW，另一部分电力将送入华北负荷中心，输电容量为4000~5000MW。
上述工程一方面需要多落点输电，另一方面输电容量巨大。特高压直流的输送容量可以满足其要求，且运行方式灵活，可靠性高，因此研究多端特高压直流输电方式成为解决该问题的有效途径。
目前国际上已有五项多端常规直流工程投入运行，其中总输送容量最大的是加拿大纳尔逊河工程，仅为3800MW。近年来，多端直流的理论研究热点主要包括拓扑结构、协调控制策略、稳定性分析、仿真研究以及电压源型换流器在多端直流系统中的应用等方面，而多端特高压直流系统的研究还处于起步阶段。
发明内容
本发明的目的是：提出一种多端特高压直流输电系统的主接线方法，可以实现最多两个送端、两个受端的多端直流输电方式，且每端换流站采用特高压直流的换流器串联接线，满足大容量输电的需求。
本发明的技术方法是：
在两端特高压直流输电系统主接线的基础上，采用站间远距离直流输电线路替换原换流站内两个极之间的部分连接线，从而可将这两个极分配到不同落点的两个换流站，构成多端特高压直流输电系统。
特高压直流的双极区和接地极部分既可布置在两个不同落点换流站的任一站之中，也可布置在独立的开关站中。当双极区和接地极与第一极布置在同一个换流站，则第二极的中性母线和第一极的金属回线连接线采用站间远距离直流输电线路；当双极区和接地极布置在独立的开关站，则两个极的中性母线和金属回线连接线都采用站间远距离直流输电线路。
仅对特高压直流输电系统的整流端采用该方法时，将构成两个送端、一个受端的三端特高压直流输电系统；仅对特高压直流输电系统的逆变端采用该方法时，将构成一个送端、两个受端的三端特高压直流输电系统；对特高压直流输电系统的整流端和逆变端都采用该方法时，可构成两个送端、两个受端的四端特高压直流输电系统。
本发明的有益效果是：
（1）可以实现最多两个送端、两个受端的多端直流输电方式；
（2）每端换流站采用特高压直流的换流器串联接线，输电容量可满足要求；
（3）本发明的多端特高压直流主接线方法，其总体结构源于两端特高压直流系统，因此在系统运行方式、协调控制和保护策略、换流器在线投退及其故障处理方法等方面可以大量借鉴或直接采用两端特高压直流系统的研究和实践成果，且其可靠性是有保障的。
附图说明
图1为特高压直流单侧换流站主接线图。
图2为双极区与某一极同站布置的多端特高压直流系统单侧主接线图。
图3为双极区独立布置的多端特高压直流系统单侧主接线图。
附图标记：C1、C2、C3、C4换流器，R1、R2、R3、R4平波电抗器，Z1、Z2直流滤波器，NB1、NB2、ML1、ML2为站间远距离输电线路，其中NB1为第一极的中性母线，NB2为第二极的中性母线，ML1为第二极的金属回线连接线，ML2为第一极的金属回线连接线，“×”表示断路器，“—”和“|”表示隔离开关。
具体实施方式
特高压直流输电系统单侧换流站的主接线图如图1所示。每侧换流站有两个极，每极由两个12脉动换流器串联组成。其中C1和C4是高压换流器，分别与高压直流线路相连，C2和C3是低压换流器，分别与所在极的中性母线相连，两个极中性母线之间的区域为双极区开关场和接地极。
由于两个极可以相互独立的运行和控制，如果能通过对特高压直流主接线的简单调整，将两个极分别布置到不同落点的两个换流站中，则可以实现多端特高压直流输电系统。
本发明的多端特高压直流输电系统主接线方法，具体方式如下：
例图2示出的多端特高压直流系统单侧主接线图，第一极被单独布置在换流站1中，第二极与双极区和接地极一起布置在远方的换流站2中。第一极的中性母线NB1和第二极的金属回线连接线ML1采用站间远距离直流输电线路，连接同侧不同落点的换流站1和换流站2。NB1线路的两端各有一个断路器，ML1线路的两端各有一个隔离开关。
如果接地极离两个落点换流站距离都比较远，则可以采用图3所示的多端特高压直流系统单侧主接线图，第一极单独布置在换流站1中，第二极单独布置在换流站2中，双极区和接地极布置在靠近接地点的独立开关站中。两个极的中性母线NB1、NB2和金属回线连接线ML1、ML2都采用站间远距离直流输电线路，连接换流站1、换流站2和双极区开关站。NB1、NB2线路的两端各有一个断路器，ML1、ML2线路的两端各有一个隔离开关。
图2和图3仅给出了多端特高压直流系统单侧的主接线图，由于特高压直流系统两侧主接线是对称的，所以本发明的主接线方法对特高压直流系统的两侧主接线均适用。仅对特高压直流输电系统的整流端采用该方法时，将构成两个送端、一个受端的三端特高压直流输电系统；仅对特高压直流输电系统的逆变端采用该方法时，将构成一个送端、两个受端的三端特高压直流输电系统；对特高压直流输电系统的整流端和逆变端都采用该方法时，可构成两个送端、两个受端的四端特高压直流输电系统。
本发明的多端特高压直流主接线方法，其总体结构源于两端特高压直流系统，因此在系统运行方式、协调控制和保护策略、换流器在线投退及其故障处理方法等方面可以大量借鉴或直接采用两端特高压直流系统的研究和实践成果，且其可靠性是有保障的。

Claims (7)

1.多端特高压直流输电系统的主接线方法，其特征在于：在两端特高压直流输电系统主接线的基础上，采用站间远距离直流输电线路替换原换流站内两个极之间的部分连接线，从而可将这两个极分配到不同落点的两个换流站，构成多端特高压直流输电系统。
2.根据权利要求1所述的多端特高压直流输电系统主接线方法，其特征在于：特高压直流的双极区和接地极部分既可布置在两个不同落点换流站的任一站之中，也可布置在独立的开关站中。
3.根据权利要求1和2所述的多端特高压直流输电系统主接线方法，其特征在于：当双极区和接地极与第一极布置在同一个换流站，则第二极的中性母线和第一极的金属回线连接线采用站间远距离直流输电线路。
4.根据权利要求1和2所述的多端特高压直流输电系统主接线方法，其特征在于：当双极区和接地极布置在独立的开关站，则两个极的中性母线和金属回线连接线都采用站间远距离直流输电线路。
5.根据权利要求3和4所述的多端特高压直流输电系统主接线方法，其特征在于：采用站间远距离直流输电线路的中性母线两端各有一个断路器。
6.根据权利要求3和4所述的多端特高压直流输电系统主接线方法，其特征在于：采用站间远距离直流输电线路的金属回线连接线两端各有一个隔离开关。
7.根据权利要求1所述的多端特高压直流输电系统主接线方法，其特征在于：仅对特高压直流输电系统的整流端采用该方法时，将构成两个送端、一个受端的三端特高压直流输电系统；仅对特高压直流输电系统的逆变端采用该方法时，将构成一个送端、两个受端的三端特高压直流输电系统；对特高压直流输电系统的整流端和逆变端都采用该方法时，可构成两个送端、两个受端的四端特高压直流输电系统。
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