CN103296692A - 一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法 - Google Patents

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梅念
马玉龙
王海猷
乐波
石岩
付颖
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Abstract

本发明涉及一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法，其特征在于：将现有换流站隔离开关均替换为控制设备，所述控制设备包括一个直流断路器、两个直流分压器和一个电压比较控制器；闭合停运或检修换流站中控制设备内的直流断路器；启动停运或检修换流站内的换流器；运行换流站内的控制设备中的电压比较控制器通过比较从两个直流分压器获得的停运或检修换流站侧和该运行换流站侧的电压信号，判断运行换流站中直流断路器两端的直流电压是否相等，电压比较控制器的输出信号控制直流断路器两端的直流电压使之相等；闭合直流断路器，投入停运或检修换流站。本发明可以广泛应用于柔性直流输电系统中。

Description

一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法
技术领域
本发明涉及一种柔性直流输电系统，特别是关于一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法。
背景技术
向运行的柔性直流输电系统中投入检修或停运换流站的首选方案是采用直流断路器进行投切。但是，现有的直流断路器通常仅可以在小电位差下开关小直流电流。例如，在常规直流输电系统中，通常将直流断路器配置在中性母线上，通过直流断路器转换直流电流的流通路径，从而实现运行方式的改变。与交流电流不同的是，直流电流没有过零点，开关直流电流需要尽量强迫其过零。当强迫直流电流过零时，直流系统会释放较大的能量，使得直流回路上产生较大的过电压。
向运行的柔性直流输电系统中投入检修或停运换流站时，该直流断路器面临大冲击电压、大冲击电流和大直流电压的多重考验。一方面，正常运行的换流站直流电位通常为数百千伏，停运或检修的换流站为零电位，直流断路器两端的直流电压较大；另一方面，直流电缆和平波电抗器中的储能较大，直流断路器的关闭会使得直流系统释放较大的能量，并且由于直流断路器的上述强迫电流过零作用，使得直流回路上产生较大的合闸过电压。
鉴于上述原因，向运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修的换流站，则需要先停运所有换流站，然后同时起动停运或检修换流站。如图1所示，以五端柔性直流输电系统为例，该五端柔性直流输电系统中有换流站1、换流站2、换流站3、换流站4和换流站5五个换流站，其中，每个换流站均包含有一个换流器T和至少一个隔离开关S。换流站1和换流站2相连，换流站2分别和换流站3与换流站4相连，换流站4和换流站5相连。假设换流站2、换流站3、换流站4和换流站5处于运行状态，换流站1处于停运或检修状态，即隔离开关S23、隔离开关S32、隔离开关S24、隔离开关S42、隔离开关S45和隔离开关S54都处于闭合状态，隔离开关S12和隔离开关S21处于开断状态。若向该运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修的换流站1，则需停运正在运行的所有换流站后，闭合隔离开关S12和隔离开关S21，然后同时启动换流站1、换流站2、换流站3、换流站4和换流站5。然而，由于柔性直流输电系统多用于无源海岛供电，强迫正在运行的换流站停运往往会造成较大的经济损失。同时，仅考虑所有换流站同时投入和退出，上述柔性直流输电系统的运行方式不灵活。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法，从而解决向运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修换流站时，需要强迫正在运行的所有换流站停运的问题。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备，其特征在于：它包括一个直流断路器、两个直流分压器和一个电压比较控制器；所述直流断路器的一端通过线路连接柔性直流输电系统中任意一个停运或检修换流站，所述直流断路器的另一端连接柔性直流输电系统中任意一个运行换流站；一个所述直流分压器的一端连接在所述直流断路器与停运或检修换流站的连接线上，另一个所述直流分压器的一端连接在所述直流断路器与运行换流站的连接线上，每个所述直流分压器的另一端均接地；两个所述直流分压器将测量到的相应换流站的电压信号分别传输至所述电压比较控制器，经所述电压比较控制器比较处理后输出直流电压控制信号，用于控制停运或检修换流站的输出电压。
采用所述控制设备的多端柔性直流输电系统换流站投入的控制方法，其包括以下步骤：1）闭合停运或检修换流站中控制设备内的直流断路器；2）启动停运或检修换流站内的换流器；3）在与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内，通过该运行换流站的控制设备内两个直流分压器分别获得停运或检修换流站侧和该运行换流站侧的电压信号，并将这两个电压信号传输到运行换流站内的电压比较控制器中；4）与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内的电压比较控制器通过比较由步骤3）输入的两个电压信号，判断该控制设备内直流断路器两端的直流电压是否相等；如果该运行换流站的控制设备内的直流断路器两端直流电压不相等，电压比较控制器的输出信号通过控制停运或检修换流站的输出直流电压的高低，使直流断路器两端的直流电压相等；5）当与停运或检修换流站连接的运行换流站中控制设备内的直流断路器两端的直流电压相等时，闭合直流断路器，投入停运或检修换流站。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于通过柔性直流输电系统中换流站的投入控制设备实现柔性直流输电系统中停运或检修换流站的投入，因此本发明向运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修的换流站时，能够实现不强迫所有运行换流站停运的功能。2、本发明由于向柔性直流输电系统中投入停运或检修换流站之前已经将换流站隔离开关均替换成控制设备，因此本发明能够使柔性直流输电系统在正常运行的状态下灵活地实现运行方式的改变。基于以上优点，本发明可以广泛应用于柔性直流输电系统中。
附图说明
图1是现有技术中柔性直流输电系统的拓扑结构示意图
图2是本发明的柔性直流输电系统换流站投入控制设备的电路结构示意图
图3是使用本发明的控制设备后多端柔性直流输电系统的拓扑结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，本发明的柔性直流输电系统换流站投入的控制设备包括一个直流断路器B、两个直流分压器D和一个电压比较控制器C。其中，直流断路器B的一端通过线路连接柔性直流输电系统中的任意一个停运或检修换流站，直流断路器B的另一端连接柔性直流输电系统中任意一个运行换流站；一个直流分压器D的一端连接在直流断路器B与停运或检修换流站的连接线上，另一个直流分压器D的一端连接在直流断路器B与运行换流站的连接线上，每个直流分压器D的另一端均接地。两个直流分压器D将测量到的相应换流站的电压信号分别传输至电压比较控制器C，经电压比较控制器C比较处理后输出直流电压控制信号，用于控制停运或检修换流站的输出电压。
为了能够向运行的柔性直流输电系统中投入任意停运或检修的换流站，需要在各换流站运行前，将各换流站内原有的隔离开关S用新配置的控制设备CA进行替换。
基于本发明柔性直流输电系统换流站投入的控制设备，在已知柔性直流输电系统中某个换流站为停运或检修换流站，需要投入的情况下，本发明的柔性直流输电系统换流站投入的控制方法包括以下步骤：
1）闭合停运或检修换流站中控制设备内的直流断路器B。
2）启动停运或检修换流站内的换流器T，准备投入该换流站。
3）在与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内，直流断路器B的两端分别连接停运或检修换流站和该运行换流站，通过该运行换流站的控制设备内两个直流分压器D分别获得停运或检修换流站侧和该运行换流站侧的电压信号，并将这两个电压信号传输到运行换流站中的电压比较控制器C中。
4）与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内的电压比较控制器C通过比较由步骤3）输入的两个电压信号，判断该控制设备内直流断路器B两端的直流电压是否相等；如果该运行换流站的控制设备内的直流断路器B两端直流电压不相等，电压比较控制器C的输出信号通过控制停运或检修换流站的输出直流电压的高低，使直流断路器B两端的直流电压相等。
5）当与停运或检修换流站连接的运行换流站中控制设备内的直流断路器B两端的直流电压相等时，闭合该直流断路器B，投入停运或检修换流站。
下面通过一个具体实施例对本发明的柔性直流输电系统换流站投入的控制方法作进一步介绍。
实施例：如图3所示，仍以五端柔性直流输电系统为例，换流站1为停运或检修换流站，换流站2～5为正常运行的换流站。为了能够向该运行的柔性直流输电系统中投入任意停运或检修的换流站，需要将现有五个换流站1～5中的隔离开关S12、S21、S23、S32、S24、S42、S45和S54（如图1所示），均相应的替换为本发明的柔性直流输电系统换流站投入的控制设备CA12、CA21、CA23、CA32、CA24、CA42、CA45和CA54。
本发明的柔性直流输电系统换流站1投入的控制方法如下：
1）闭合停运或检修换流站1中控制设备CA12内的直流断路器B。
2）启动停运或检修换流站1内的换流器T，准备投入该换流站1。
3）在控制设备CA21内，直流断路器B的两端分别连接换流站1与换流站2，将通过两个直流分压器D分别获得的换流站1侧与换流站2侧的电压信号传输到电压比较控制器C中。
4）控制设备CA21内的电压比较控制器C通过比较步骤3）输入的两个电压信号，判断直流断路器B两端的直流电压是否相等；如果控制设备CA21内的直流断路器B两端的直流电压不相等，电压比较控制器C的输出信号通过控制停运或检修换流站1的输出直流电压使直流断路器B两端的直流电压相等。
5）当控制设备CA21内的直流断路器B两端的直流电压相等时，闭合换流站2中控制设备CA21内的直流断路器B，投入停运或检修换流站1。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (2)

1.一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备，其特征在于：它包括一个直流断路器、两个直流分压器和一个电压比较控制器；所述直流断路器的一端通过线路连接柔性直流输电系统中任意一个停运或检修换流站，所述直流断路器的另一端连接柔性直流输电系统中任意一个运行换流站；一个所述直流分压器的一端连接在所述直流断路器与停运或检修换流站的连接线上，另一个所述直流分压器的一端连接在所述直流断路器与运行换流站的连接线上，每个所述直流分压器的另一端均接地；两个所述直流分压器将测量到的相应换流站的电压信号分别传输至所述电压比较控制器，经所述电压比较控制器比较处理后输出直流电压控制信号，用于控制停运或检修换流站的输出电压。
2.一种采用如权利要求1所述控制设备的多端柔性直流输电系统换流站投入的控制方法，其包括以下步骤：
1）闭合停运或检修换流站中控制设备内的直流断路器；
2）启动停运或检修换流站内的换流器；
3）在与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内，通过该运行换流站的控制设备内两个直流分压器分别获得停运或检修换流站侧和该运行换流站侧的电压信号，并将这两个电压信号传输到运行换流站内的电压比较控制器中；
4）与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内的电压比较控制器通过比较由步骤3）输入的两个电压信号，判断该控制设备内直流断路器两端的直流电压是否相等；如果该运行换流站的控制设备内的直流断路器两端直流电压不相等，电压比较控制器的输出信号通过控制停运或检修换流站的输出直流电压的高低，使直流断路器两端的直流电压相等；
5）当与停运或检修换流站连接的运行换流站中控制设备内的直流断路器两端的直流电压相等时，闭合直流断路器，投入停运或检修换流站。
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