CN105703385A - 一种多端柔性直流输电系统的启停方法 - Google Patents

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田杰
董云龙
刘海彬
卢宇
杨勇
倪秋龙
孙维真
张静
黄晓明
陆翌
裘鹏
华文
刘明康
王栋
费建平
王根成
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NR Electric Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种多端柔性直流输电系统的启停方法，系统包括借助直流线路连接的多端电压源型换流器，其中电压源型换流器的直流侧包括极隔离设备(隔离刀闸或者直流断路器)，交流侧包括进线开关、充电电阻和与充电电阻并联的充电电阻旁路开关或刀闸。所述的启停方法中，启动流程包括如下步骤：待投运换流器直流线路极连接；待投运换流器充电；定直流电压控制站换流器解锁，建立直流电压；非定直流电压控制站换流器解锁。停运流程包括如下步骤：非定直流电压控制站换流器有功和无功下降到一定值；非定直流电压控制站换流器闭锁；定直流电压控制站换流器闭锁；断开各换流站交流侧进线开关；各换流站极隔离；断开各个换流站充电电阻旁路开关或刀闸。

Description

一种多端柔性直流输电系统的启停方法
技术领域
本发明涉及电力系统柔性直流输电技术领域，具体涉及一种多端柔性直流输电系统的启停方法。
背景技术
柔性直流输电采用电压源型换流器，可以独立、快速控制控制系统的有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。柔性直流输电在分布式发电并网、孤岛供电、新能源并网、城市配网供电等领域具有较大的优势，因此柔性直流输电相关技术的研究具有重要的意义。
对于实际运行的多端柔性直流输电工程，由于受到一次设备的限制，直流系统启动时的电压、电流扰动需限制在一定的范围内，否则将损坏一次设备，同时，对交流系统的电压扰动也要求尽量的小。目前柔性直流输电启动，首先定直流电压站解锁，非定直流电压控制站在直流电压为额定直流电压时解锁。解锁时会造成会引起较大电压、电流扰动，容易引起系统跳闸。当前的启动方法有两种：断开一端换流器与直流线路的连接，两端换流器均使用定直流电压方式建立直流电压至额定值，连接断开的换流器至直流线路并切换为定直流电流控制方式(下述方法1)；一端换流器以定直流电压方式解锁至额定值后解锁另一端换流器(下述方法2)。方法1对于换流器直流侧装设隔离刀闸的系统不适用。方法2中按照额定值解锁定直流电压控制的换流器时因为控制器的超调会产生过电压，对于模块化多电平换流器解锁另一站时还会出现过电流。
对于实际运行的多端柔性直流输电工程，由于受到调度运行人员操作顺序及时间的影响，会出现一个换流站交流充电后，其他换流站尚未合进线开关的情况，此时，尚未合进线开关的换流站的换流器处于直流充电状态，其子模块电压容易发散。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足,提供一种多端柔性直流输电系统的启停方法,,可以避免定直流电压控制换流器解锁过程中控制器超调引起的过电压，可以有效抑制定直流电压控制换流器解锁时产生的交流过电流，可以满足调度和运行人员对操作顺序、时间的要求，避免充电不均匀导致的子模块故障。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多端柔性直流输电系统的启停方法，所述柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的多端电压源型换流器，其中的电压源型换流器直流侧包括极隔离设备，交流侧包括进线开关、充电电阻和与充电电阻相并联的旁路开关或刀闸，其特征在于，所述的启停方法的启动流程包括如下步骤：
(1)待投运换流器线路进行极连接，各换流器极连接操作无先后顺序；
(2)待投运换流器充电，各换流器充电操作无先后顺序；
(3)定直流电压控制站换流器解锁，建立直流电压；
(4)直流电压稳定后，非定直流电压控制站换流器解锁，各非定直流电压控制站换流器解锁无先后顺序；
(5)所有非定直流电压控制站换流器解锁完成后，多端柔性直流输电系统启动完成。
所述的停运流程包括如下步骤：
(1)非定直流电压控制站有功和无功下降到额定值的10％之内，各非定直流电压控制站操作无先后顺序；
(2)非定直流电压控制站换流器闭锁，各非定直流电压控制站换流器闭锁操作无先后顺序；
(3)定直流电压控制站换流器闭锁；
(4)各换流站断开交流侧进线开关，各换流站操作无先后顺序；
(5)各换流站极隔离，各换流站极隔离操作无先后顺序；
(6)断开各换流站的充电电阻旁路开关或刀闸，各换流站操作无先后顺序。
上述方案中，所述启动步骤(1)中，待投运换流器极连接的操作为合换流器直流侧的极隔离设备，完成各换流器直流侧极连接。
上述方案中，所述启动步骤(2)中，待投运换流器与交流有源系统连接时，通过依次合换流器进线开关和充电电阻旁路开关或刀闸完成换流器充电。
上述方案中，所述启动步骤(2)中，待投运换流器与无源系统连接时，通过直流侧充电或通过辅助电源充电。
上述方案中，所述启动步骤(2)中，其中一个待投运换流器首先从交流侧充电，其它与其通过直流线路相连接的待投运换流器尚未从交流侧充电，则尚未从交流侧充电的待投运换流器主动解锁，使尚未从交流侧充电的待投运换流器的子模块电压达到0.7～1.0倍额定值，并且处于电压均衡的状态。
上述方案中，启动步骤(3)中，所述的解锁是正常解锁，或者是降压解锁；正常解锁时，其直流电压初始控制目标为1.0倍额定直流电压；降压解锁时，其直流电压初始控制目标设为0.7～1.0倍额定直流电压范围内的一个定值，然后逐渐升至1.0倍额定直流电压。
上述方案中，所述非定直流电压控制站换流器的交流侧为有源系统或弱交流系统，换流器采用定有功功率控制方式，有功功率指令为0。
上述方案中，所述非定直流电压控制站换流器的交流侧为无源系统或者停电系统，换流器采用无源控制方式。
上述方案中，所述启动方法用于多端柔性直流输电系统时，非定直流电压控制站的多个换流器在启动步骤(4)中分别解锁，不分先后。
上述方案中，所述停运步骤(4)中，断开各换流站的进线开关不分先后。
采用上述方案后，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的多端柔性直流系统启停方法，避免了定直流电压控制换流器解锁过程中控制器超调引起的过电压；
(2)本发明提供的多端柔性直流系统启停方法，可以有效抑制定直流电压控制换流器解锁时产生的交流过电流；
(3)本发明提供的多端柔性直流系统启停方法，可以满足调度和运行人员对操作顺序、时间的要求，有效避免由于各换流站运行人员操作时间不一致引起的换流器子模块电压发散问题；
(4)本发明提供的多端柔性直流系统启停方法适合两端及多端柔性直流输电系统的工程应用，操作简单，控制有效。
附图说明
图1三端柔性直流输电系统示意图；
图2本发明提供的启停方法操作流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其通过简单的顺序控制操作,有效抑制柔性直流系统起动过程中产生的过大的电压电流扰动,所述的启动流程包括如下实施步骤：
(1)待投运换流器线路进行极连接；
(2)待投运换流器充电；
(3)定直流电压控制站换流器解锁，建立直流电压；
(4)直流电压稳定后，非定直流电压控制站换流器解锁；
(5)所有非定直流电压控制站换流器解锁完成后，多端柔性直流输电系统启动完成。
所述的停运流程包括如下步骤“
(1)非定直流电压控制站有功和无功下降到额定值的10％之内；
(2)非定直流电压控制站换流器闭锁；
(3)定直流电压控制站换流器闭锁；
(4)各换流站断开交流侧进线开关；
(5)各换流站极隔离；
(6)断开各换流站的充电电阻旁路开关或刀闸。
本发明所称的柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的多端(三端及三端以上)电压源型换流器，其中的电压源型换流器直流侧包括极隔离设备(隔离刀闸或直流断路器)，交流侧包括进线开关、充电电阻和与充电电阻相并联的旁路开关或刀闸。
按照本发明中的启停方法，以三端柔性直流输电系统为例，对启停过程的实现方式进行说明：
三端柔性直流输电系统接线方式以图1为例，，图中，Q1代表各换流站的交流进行开关，Q2代表各换流站的充电电阻旁路开关或刀闸，QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6代表各换流站的极隔离设备。启动前站1的直流侧极隔离设备QS1、QS2，站2的直流侧极隔离设备QS1、QS2、QS3、QS4、QS5、QS6,站3的直流侧极隔离设备QS1、QS2，三站交流侧进线开关Q1和充电电阻旁路开关或刀闸Q2都处于分位。
按照图2提供的具体启动操作流程，首先对站1、站2和站3进行极连接操作，站1、站2和站3的极连接操作无先后顺序要求。站1的极连接操作为合站1的直流侧隔离设备QS1、QS2，站2的极连接操作为合站2的极隔离设备QS1、QS2、QS4、QS5、QS6、QS7，站3的极连接操作为合站3的极隔离设备QS1、QS2。
合站1、站2和站3的交流侧进线开关Q1、充电电阻旁路开关或刀闸Q2，待直流电压稳定后，站1、站2和站3的换流器均充电完成。站1、站2、站3充电操作无先后顺序。先从交流侧充电的站会对另外两个尚未合进线开关的站从直流侧进行充电，另外两个尚未合进线开关的站则会主动解锁，保持子模块电压均衡。
设定站1采用定直流电压控制方式和无功功率控制方式，降压解锁时，其直流电压初始控制目标可以设为0.7～1.0倍额定直流电压范围内的某一定值，然后逐渐升至1.0倍额定直流电压。
设定站2采用非定直流电压控制方式(定有功功率控制方式)和无功功率控制方式，有功、无功功率指令值均为0，站2解锁。
设定站3采用非定直流电压控制方式(定有功功率控制方式)和无功功率控制方式，有功、无功功率指令值均为0，站3解锁。
三站均解锁完成后，完成多端柔性直流输电系统的启动过程。
按照图2提供的具体停运操作流程，停运前，设定站1为定直流电压控制站和定无功功率控制站，其有功和无功功率均为一定值，设定站2为非定直流电压控制(定有功功率控制)站和定无功功率控制站，其有功和无功功率均为一定值，设定站3为非定直流电压控制(定有功功率控制)站和定无功功率控制站，其有功和无功功率均为一定值。
站1把无功功率降为一定值，例如0，站2把有功和无功功率均降为一定值，例如0，站3把有功和无功功率均降为一定值，例如0，三站操作无先后顺序。
站2换流器闭锁，站3换流器闭锁，站2和站3换流器闭锁无先后顺序，待站2和站3均闭锁后，定直流电压控制站站1闭锁。
站1、站2、站3分别断开交流侧进线开关Q1，三站断开交流侧进线开关无先后顺序。
三站均断开交流侧进线开关Q1后，站1、站2和站3极隔离，站1极隔离为断开QS1、QS2，站2极隔离为断开QS1、QS2，断开QS3、QS4、QS5、QS6，站3极隔离为断开QS1、QS2，站1、站2和站3极隔离无先后顺序。
站1、站2和站3断开充电电阻并联旁路开关或刀闸，站1、站2和站3断开充电电阻旁路开关或刀闸操作无先后顺序。此时，停运流程结束。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多端柔性直流输电系统的启停方法，所述柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的多端电压源型换流器，其中的电压源型换流器直流侧包括极隔离设备，交流侧包括进线开关、充电电阻和与充电电阻相并联的旁路开关或刀闸，其特征在于，所述的启停方法的启动流程包括如下步骤：
(1)待投运换流器线路进行极连接，各换流器极连接操作无先后顺序；
(2)待投运换流器充电，各换流器充电操作无先后顺序；
(3)定直流电压控制站换流器解锁，建立直流电压；
(4)直流电压稳定后，非定直流电压控制站换流器解锁，各非定直流电压控制站换流器解锁无先后顺序；
(5)所有非定直流电压控制站换流器解锁完成后，多端柔性直流输电系统启动完成；
所述的停运流程包括如下步骤：
(1)非定直流电压控制站有功和无功下降到额定值的10％之内，各非定直流电压控制站操作无先后顺序；
(2)非定直流电压控制站换流器闭锁，各非定直流电压控制站换流器闭锁操作无先后顺序；
(3)定直流电压控制站换流器闭锁；
(4)各换流站断开交流侧进线开关，各换流站操作无先后顺序；
(5)各换流站极隔离，各换流站极隔离操作无先后顺序；
(6)断开各换流站的充电电阻旁路开关或刀闸，各换流站操作无先后顺序。
2.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述启动步骤(1)中，待投运换流器极连接的操作为合换流器直流侧的极隔离设备，完成各换流器直流侧极连接。
3.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述启动步骤(2)中，待投运换流器与交流有源系统连接时，通过依次合换流器进线开关和充电电阻旁路开关或刀闸完成换流器充电。
4.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述启动步骤(2)中，待投运换流器与无源系统连接时，通过直流侧充电或通过辅助电源充电。
5.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述启动步骤(2)中，其中一个待投运换流器首先从交流侧充电，其它与其通过直流线路相连接的待投运换流器尚未从交流侧充电，则尚未从交流侧充电的待投运换流器主动解锁，使尚未从交流侧充电的待投运换流器的子模块电压达到0.7～1.0倍额定值，并且处于电压均衡的状态。
6.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，启动步骤(3)中，所述的解锁是正常解锁，或者是降压解锁；正常解锁时，其直流电压初始控制目标为1.0倍额定直流电压；降压解锁时，其直流电压初始控制目标设为0.7～1.0倍额定直流电压范围内的一个定值，然后逐渐升至1.0倍额定直流电压。
7.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述非定直流电压控制站换流器的交流侧为有源系统或弱交流系统，换流器采用定有功功率控制方式，有功功率指令为0。
8.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述非定直流电压控制站换流器的交流侧为无源系统或者停电系统，换流器采用无源控制方式。
9.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启动方法，其特征在于，所述启动方法用于多端柔性直流输电系统时，非定直流电压控制站的多个换流器在启动步骤(4)中分别解锁，不分先后。
10.如权利要求1所述的一种多端柔性直流输电系统的启停方法，其特征在于，所述停运步骤(4)中，断开各换流站的进线开关不分先后。
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