CN104009491A - 一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法，该方法用于高压直流三极输电系统需要降低功率运行或一条直流线路发生故障时，具体包括如下步骤：1)确定需要停运的一条直流线路；2)停运与步骤1)所确定的直流线路两端相连的换流站，并断开线路上的直流开关；3)停运的换流站向其他换流站发出改变运行方式指令信号；4)其他换流站根据接收到的指令信号改变自身电压和电流的参考值，使系统由三极直流输电转换为传统的双极直流输电。通过本发明方法，高压直流三极输电系统将在稳定运行或发生故障时，快速、平稳的实现控制模式的转换，从而提高了个别换流站退出运行的速率和系统的稳定性。

Description

一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法

技术领域

本发明涉及高压直流三极输电技术，尤其是涉及一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法。

背景技术

随着电力需求持续高速增长，现有的输电网络无法满足电力负荷的需求；且我国土地资源有限，很难获得新的输电走廊，因此人们开始关注对现有的交流输电线路进行改造来实现输电容量的提高。而常规高压直流双极输电作为一种提高输电容量的方式，只能利用三相交流输电线路中的两条，不能充分的利用现有资源，因此高压直流三极输电(Tri-pole HVDC)技术应运而生。

高压直流三极输电技术是利用直流电流的调制技术，把现有交流输电线路转换为三极直流输电方式的技术。高压直流三极输电系统的电路结构如图1所示。原交流输电线路的三相线路分别作为高压直流三极输电的正极(如图中极1)、负极(图中极2)和调制极(图中极3)。其中，正、负极与常规两端式高压直流输电的正、负极完全相同，其工作原理均为12脉动换流器将交流电转变为直流电，通过直流极线输送到对侧12脉动换流器，将直流电逆变为交流电，送入受端交流系统。调制极的电路结构与正负极的主要差别在于换流器具有双向性，因此，需要安装反向并联的12脉动换流器。整流侧为12脉动换流器C1和C2反向并联，逆变侧为12脉动换流器C3和C4反向并联。

高压直流三极输电系统具有多种运行方式，当系统需要降低功率运行或一个极发生故障时，可以改变系统的控制方式。将一个极两端的换流器停运，剩余两个极工作在传统双极高压直流输电模式，系统传输的功率降为73％。整流站为定电流控制，逆变站为定电压控制。本发明专利的目的就是在高压直流三极输电系统稳定运行的前提下，提供一种可靠的方法，实现不同控制模式之间的转换。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可靠、稳定的高压直流三极输电系统控制模式转换方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法，该方法用于高压直流三极输电系统需要降低功率运行或一条直流线路发生故障时，具体包括如下步骤：

1)确定需要停运的一条直流线路；

2)停运与步骤1)所确定的直流线路两端相连的换流站，并断开线路上的直流开关；

3)停运的换流站向其他换流站发出改变运行方式指令信号；

4)其他换流站根据接收到的指令信号改变自身电压和电流的参考值，使系统由三极直流输电转换为传统的双极直流输电。

所述的步骤1)中，当系统发生故障时，需要停运的直流线路为出现故障的线路；

当系统需要降低功率时，需要停运的直流线路根据功率的降低量设定。

本发明提供的方法还包括如下步骤：同时切除系统中的一组滤波器。

与现有技术相比，本发明提供了一套可行的控制方法，步骤简单，在高压直流三极输电系统将在稳定运行或发生故障时，快速、平稳的实现控制模式的转换，从而提高了个别换流站退出运行的速率和系统的稳定性。

附图说明

图1为高压直流三极输电系统原理图；

图中，极1为正极；极2为负极；极3为调制极；

图2为正常运行时正极的电压电流波形图；

图2中，(a)为电压波形图，(b)为电流波形图；

图3为正常运行时负极的电压电流波形图；

图3中，(a)为电压波形图，(b)为电流波形图；

图4为正常运行时调制极的电压电流波形图；

图4中，(a)为电压波形图，(b)为电流波形图；

图5为本发明控制模式转换的流程图；

图6为正极控制模式转换波形图；

图6中，(a)为电压波形图，(b)为电流波形图；

图7为负极控制模式转换波形图；

图7中，(a)为电压波形图，(b)为电流波形图；

图8为调制极控制模式转换波形图；

图8中，(a)为电压波形图，(b)为电流波形图；

图1-图8中，I1为正极电流；U1为正极电压；I2为负极电流；U2为负极电压；I3为调制极电流；U3为调制极电压。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，高压直流三极输电系统主电路包括换流器、换流变压器、直流线路和平波电抗器。该系统的特点在于：

a)由三条直流线路组成，正极和负极交替流过大电流和小电流，调制极流过正极和负极电流的差值以消除大地回流；

b)三个极的整流站采用定电流控制，三个极的逆变站采用定电压控制；

c)由于流过调制极的电流为正负交替的，为了保持功率按照一定方向传输，需要同时改变电压的极性。

高压直流三极直流输电系统的正极和负极交替流过大电流和小电流。为了获得最大功率传输，大电流为1.37p.u.，小电流为0.37p.u.。正极电压始终为1.0p.u.，负极电压始终为-1.0p.u.。正极和负极的电压电流波形如图2、图3所示。

由调制极承担正极和负极电流的差值，以消除大地回流。为了保持按功率恒定方向传送，当调制极电流极性改变时同时改变调制极电压极性，如图4所示。

如图5所示，实现本发明的控制模式转换的方案如下：

当系统需要降低功率运行或一条直流线路发生故障时，确定需要停运的一条直流线路，停运与该直流线路两端的换流器，改变高压直流三极输电的控制方式，将剩余的两个极由三极输电变为传统的双极高压直流输电，保持功率继续传输。

当系统需要降低功率运行或一条直流线路发生故障时，以正极为例，如图6所示，在20s时需要切换控制模式，首先停运与正极线路相连的换流站，整流站的触发角快速移相至160°以上，使整流器工作在逆变状态，直流系统中的能量快速释放回交流系统，直流电流快速降为0，停运与该线路相连的换流站，并断开线路上的直流开关，同时向其他换流站发出改变运行方式指令信号，由三极直流输电变为传统的双极直流输电，停运C2和C3换流器。负极整流侧为定电流控制，电流参考值由-1.37p.u.变为-1.0p.u.，负极逆变侧为定电压控制，电压参考值仍为-1.0p.u.，调制极整流侧为定电流控制，电流参考值为1.0p.u.，调制极逆变侧为定电压控制，电压参考值仍为1.0p.u.。这时功率降为原来的73％。由于传输的有功功率减少，无功功率过剩，交流母线电压升高，为了保持电压恒定，同时切除一组滤波器以降低无功补偿容量。经过5s后转换为三极输电，系统逐渐恢复。

同理，负极和调制极也可进行控制模式转换，转换波形图如图7和图8所示。

按照上述方法，高压直流三极输电系统在改变控制模式时，只需要停运个别换流站，系统仍能继续运行。从而极大提高了个别换流站退出运行的速率和系统的稳定性。

Claims (3)

1.一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法，其特征在于，该方法用于高压直流三极输电系统需要降低功率运行或一条直流线路发生故障时，具体包括如下步骤：

1)确定需要停运的一条直流线路；

2)停运与步骤1)所确定的直流线路两端相连的换流站，并断开线路上的直流开关；

3)停运的换流站向其他换流站发出改变运行方式指令信号；

4)其他换流站根据接收到的指令信号改变自身电压和电流的参考值，使系统由三极直流输电转换为传统的双极直流输电。

2.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法，其特征在于，所述的步骤1)中，当系统发生故障时，需要停运的直流线路为出现故障的线路；

当系统需要降低功率时，需要停运的直流线路根据功率的降低量设定。

3.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统控制模式转换方法，其特征在于，还包括如下步骤：同时切除系统中的一组滤波器。