CN103580053A - 串联多端直流输电系统及在其传输容量损失时的操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种串联多端直流传输系统及在其传输容量损失时的操作方法。该方法包括：当至少一个换流站被旁路并退出时，另一侧相应的换流站将被短暂旁路，并将其改为并联连接到所述系统中；当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使该多端直流传输系统转换到本地电流返回模式下运行。本发明提供的串联多端直流传输系统及其传输容量损失时的并联操作方法减少了传输线路损耗；该串联向并联的模式转换无需系统停运即可实现，其对于系统分期建设阶段以及维护期间具有较高的经济性和较强的技术应用前景。

Description

串联多端直流输电系统及在其传输容量损失时的操作方法
技术领域
本发明涉及串联多端直流输电(series MTDC)技术领域，尤其涉及一种串联多端直流输电系统及在其传输容量损失时的操作方法。 
背景技术
通常，当串联多端直流输电系统中至少一个换流站被旁路并退出时，例如出于检修的需要等目的，整个系统将运行在传输容量损失状态下。考虑到换流站退出后尚存的系统的电压平衡以及剩余换流站的电压下限，将发生如下问题： 
1，对于具有不多于4个换流站(以2个整流站和2个逆变站为例)的串联多端直流输电系统，出于换流站电压下限的考虑，对换流站的旁路并退出操作通常都是成对执行的。如图1a所示，在此示例中，正常运行下的串联多端直流输电系统具有2个整流站R1和R2以及相应的2个逆变站I1和I2。如果出于维护需要，整流站R2被旁路并退出，则对应的逆变站I2也相应地被旁路并退出处理，此时该系统拓扑如图1b所示，由于系统同时失去了两个换流站，导致了系统利用率的下降。 
2，对于具有多于4个换流站的串联多端直流输电系统，可以在不超过换流站电压下限的前提下，执行对整流侧或逆变侧的换流站做旁路并退出操作，而不对另一侧相应的换流站进行旁路并退出。然而这种情况下，另一侧换流站处于降电压运行，造成系统传输效率下降。 
目前，尚无现有技术或可行的研究成果给出如何优化地维持尚存多端直流输电系统的传输容量且保持系统利用率和传输效率。 
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是实现容量损失时在系统不停运前提下的运行模式，并保证系统利用率和传输效率。 
本发明的一个方面提供了一种用于串联多端直流输电系统传输容量损失时的操作方法，该方法包括：当至少一个换流站被旁路并退出时，另一侧相应的换流站将被短暂旁路，并将其改为并联连接到所述系统中。 
本发明提供的操作方法的一个实施例中，该换流站可以是整流站或逆变站。 
本发明提供的操作方法的一个实施例中，如果所述系统中各换流站额定电压等级相近，则换流站被旁路并退出后，剩余换流站均能够以其近似额定电压连接到所述多端直流输电系统中。 
本发明提供的操作方法的一个实施例中，该方法包括：当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。 
本发明的另一方面提供了一种用于串联多端直流输电系统传输容量损失时的操作方法。该方法包括：当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。 
本发明的另一个方面提供了一种传输容量损失时的串联多端直流输电系统，当至少一个换流站被旁路并退出时，另一侧相应的换流站将被短暂旁路，并将其改为并联连接到所述多端直流输电系统中。 
本发明提供的串联多端直流系统的一个实施例中，该换流站可以是整流站或逆变站。 
本发明提供的串联多端直流输电系统的一个实施例中，如果所述系统中各换流站额定电压等级相近，则换流站被旁路并退出后，剩余换流站均能够以其近似额定电压连接到所述多端直流输电系统中。 
本发明提供的传输容量损失时的串联多端直流输电系统的一个实施例中，当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。 
本发明又一方面提供了一种传输容量损失时的串联多端直流输电系统，当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。 
附图说明
图1a示出了现有技术正常运行时的4端串联多端直流输电系统的拓扑结构，图1b示出了现有技术中换流站被旁路并退出后的系统拓扑结构； 
图2示出了本发明提供的一种传输容量损失下的多端直流输电系统的拓扑结构示意图； 
图3a示出了现有技术中接地端的换流站被旁路并退出后的系统拓扑结构； 
图3b示出本发明提供的一种传输容量损失下的多端直流输电系统的拓扑结构示意图；以及 
图4示出了本发明提供的另一种传输容量损失下的多端直流输电系统的拓扑结构示意图。 
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。 
虽然附图均以具有4个换流站的串联多端直流输电系统为例，但是本领域技术人员根据本发明的教导可以清楚的知晓：对于具有多于4个换流站的串联多端直流输电系统来说，该方案也是可行的。 
由于未完工的建设或者长期的维护等原因，换流器站可以被置于非使用状态，例如被旁路并退出运行处理。闲置换流器站会造成的系统传输容量损失损失，为了在该状况下实现系统的高效率运行，本发明提供了一种无需系统停运的运行模式转换方案，即当至少一个换流站的被旁路时，另一侧相应的换流站将被短暂旁路并将其改为并联连接到所述系统中。具体来说，如果被旁路并退出的换流站为整流站，则另一侧相应的换流站通常为逆变站；如果被旁路并退出的换流站为逆变站，则另一侧相应的换流站通常为整流站。上述另一侧相应的换流站可以由系统操作员或设计者确定。 
图2示出本发明提供的一种传输容量损失下的多端直流输电系统的拓扑结构示意图。本发明以双极多端直流输电系统为例，也可应用于单极多端直流输电系统。 
如图2所示，当整流侧的非接地端的换流站R2被旁路并退出时，另一侧相应的逆变站I2的连接模式将会被转换，即由串联改为并联连接到尚存的多端直流输电系统中。例如逆变侧的换流站I2与尚存的逆变站I1并联连接。具体来说，当换流站R2需要被旁路并退出时，为了保持系统电压平衡并避免其余换流站电压低于规定下限，初始时换流站I2也将被短暂旁路。随后换流站I2被重新以并联的方式连接到系统中。采用该方法，无需系统停运即可对传输容量损失下的多端直流系统进行转换。特别地，如果该系统中各换流站额定电压等级相近，则换流站被旁路并退出后，剩余换流站均能够以其近似额定电压并联连接到所述多端直流输电系统中，并且继续和与之相连的交流电网的进行电力转 换。与现有技术相比，该方法降低了传输线总体损耗；由于有更多的换流站保持输电能力，该方法也提高了系统利用率。 
需要说明的是，图2所示的示例是整流站退出，对逆变侧换流站进行连接方式的变换；显然，当逆变侧的逆变站被退出时，该方法同样适用于对整流侧的整流站进行连接方式转换。 
图3a示出了现有技术中当接地端的换流站被旁路并退出后的多端直流输电系统拓扑结构。 
如图3a所示，串联多端直流输电系统中接地端的整流站R1被旁路并退出运行，现有技术下，为保证剩余直流系统的电压平衡，逆变站I1也被旁路并退出运行；鉴于仍然通过被旁路的R1与R2之间的传输线路以及I1与I2之间的传输线路来传输电力(远端电流返回)，因此，其剩余直流系统输电效率较低；同时剩余直流系统中仅剩余两个换流站，因此系统利用率较低。 
图3b示出本发明提供的另一种传输容量损失下的多端直流系统的拓扑结构示意图。 
作为对前述方法及系统的进一步优化，当系统中接地端的换流站被旁路并退出时，例如整流站R1(或逆变站I1)需要被旁路并退出时，为了保持系统电压平衡并避免其余换流站电压低于规定下限，初始时逆变站I2(或整流站R2)也将被短暂旁路。随后逆变站I2(或整流站R2)被重新以并联的方式连接到系统中。此时尚存的多端直流输电系统将运行在远端电流返回模式下。为了减小传输线路损耗，本地电流返回模式成为串联多端直流输电系统容量损失时的首选。如图3b所示，对于具有4端的串联多端直流输电系统，当其系统中接地端的整流站R1丢失并且需要被旁路并退出时，对整流站R1和逆变I2进行旁路，随后逆变站I2被重新以并联的方式连接到系统中。作为对此方法及系统的进一步优化，将接地转移到与之相邻的整流站R2并断开换流站R1与换流站R2之间的传输线路，实现本地电流返回。即当系统接地端的整流站(或逆变站)丢失时，系统接地极切换至剩余整流站(或逆变站)中电压等级最低的换流 站，并断开该站与低压整流站间的传输线路，使系统电流由该站返回。采用该方式，现有技术中R1与R2传输线路之间的线路损耗可以被消除。 
图4示出本发明提供的另一种传输容量损失下的多端直流系统的拓扑结构示意图。 
如图4所示，当其系统接地端的整流站R1和逆变站I1都需要被旁路并退出时，对R1和I1进行旁路，为了减小传输线路损耗，本发明将接地转移到与之相邻的整流站R2和对应的逆变站I2。也就是说，当系统中接地端的低压换流站丢失时，系统接地极切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，并断开该站与低压换流站间的传输线路，使系统电流由该站返回。采用该方式，现有技术中R1与R2传输线路之间以及I1和I2传输线路之间的线路损耗可以被消除。 
参考前述本发明示例性的描述，本领域技术人员可以清楚的知晓本发明提供的串联多端直流输电系统及其传输容量损失时的并联操作方法，适用于该串联多端直流输电系统的至少一个换流站处于闲置状态时；通过将目标换流站的连接方式从串联转换为并联这一运行模式的转换从而保证尚存的多端直流系统的利用率和输电效率。本发明具有以下优点： 
1、即使系统中整流站与逆变站的数量不同，仍然可以维持系统的电压/电流平衡。 
2、与现有技术对整流站和逆变站成对进行旁路并退出的方案(如图1b所示)相比，本发明中逆变站I1和I2均被连接到系统中。因此，对于任意一个逆变站被旁路并退出的情况下，该多端直流输电系统仍然可以正常运行。因此，相比于现有技术的方案，本发明可保证多端直流输电系统的利用率。 
3、本发明提供的串联多端直流输电系统及其传输容量损失时的并联操作方法减少了直流系统损耗，提高了输电效率；并且该串联向并联的模式转换无需系统停运即可实现，其对于系统分期建设阶段以及维护期间具有较高的经济性和较强的技术应用前景。 
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。 

Claims (10)

1.一种用于串联多端直流输电系统传输容量损失时的操作方法，其特征在于，所述方法包括：当至少一个换流站被旁路并退出时，另一侧相应的换流站将被短暂旁路，并将其改为并联连接到所述系统中。
2.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述换流站可以是整流换流站或逆变换流站。
3.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，如果所述系统中各换流站额定电压等级相近，则换流站被旁路并退出后，剩余换流站均能够以其近似额定电压连接到所述多端直流输电系统中。
4.根据权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述方法包括：当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。
5.一种用于串联多端直流输电系统传输容量损失时的操作方法，其特征在于，所述方法包括：当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。
6.一种传输容量损失时的串联多端直流输电系统，其特征在于，当至少一个换流站被旁路并退出时，另一侧相应的换流站将被短暂旁路，并将其改为并联连接到所述多端直流输电系统中。
7.根据权利要求6所述的串联多端直流输电系统，其特征在于，所述换流器站可以是整流换流站或逆变换流站。
8.根据权利要求6所述的串联多端直流输电系统，其特征在于，如果所述系统中各换流站额定电压等级相近，则换流站被旁路并退出后，剩余换流站均能够以其近似额定电压连接到所述多端直流输电系统中。
9.根据权利要求6所述的串联多端直流输电系统，其特征在于，当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。
10.一种传输容量损失时的串联多端直流输电系统，其特征在于，当被旁路并退出的换流站为接地端的换流站时，为减小传输线路损耗，系统接地极被切换至剩余换流站中电压等级最低的换流站，从而使所述多端直流输电系统转换到本地电流返回模式下运行。
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