CN106712073B - 一种特高压混合直流输电系统运行转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特高压混合直流输电系统运行转换方法，涉及直流输电技术领域，解决了现有的特高压常规直流输电系统中半压运行转换至全压运行的转换方法并不适用特高压混合直流输电系统的技术问题。该特高压混合直流输电系统运行转换方法包括：向送端和受端发送运行转换命令；送端根据运行转换命令，将送端直流电流通过送端旁路电路转移到送端待投入阀组中；受端根据运行转换命令，对受端待投入阀组进行预充电，将受端直流电流通过受端旁路电路转移到受端待投入阀组中。本发明应用于特高压混合直流输电系统中由半压运行转换至全压运行。

Description

一种特高压混合直流输电系统运行转换方法

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种特高压混合直流输电系统运行转换方法。

背景技术

目前，特高压直流输电系统可分为特高压柔性直流输电系统和特高压常规直流输电系统两种，其中，特高压柔性直流输电系统可有效改善电网结构、无换相失败风险、且运行安全稳定性较高，而特高压常规直流输电系统具有电力损耗低、造价低、过流能力强等优点。因此，将特高压常规直流输电和特高压柔性直流输电相结合的特高压混合直流输电系统在实际应用中具有较好的应用前景。

在特高压混合直流输电系统中，为了降低一次设备的电压应力，需采用高、低阀组串联的接线形式。然而，在该特高压混合直流输电系统运行过程中，当某一极的某个阀组由于故障或检修退出时，该极由全压运行转换为半压运行；当该阀组完成故障清除或检修后，该极需由半压运行恢复为全压运行。但由于柔性直流换流阀与常规直流换流阀在控制特性上有很大差别，因此现有的特高压常规直流输电系统中半压运行转换至全压运行的转换方法并不适用特高压混合直流输电系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种特高压混合直流输电系统运行转换方法，用于实现特高压混合直流输电系统由半压运行至全压运行的安全平稳转换。

为达到上述目的，本发明提供一种特高压混合直流输电系统运行转换方法，采用如下技术方案：

所述特高压混合直流输电系统包括直流输电的送端和柔性直流输电的受端，所述特高压混合直流输电系统运行转换方法包括：

向所述送端和所述受端发送运行转换命令；

所述送端根据所述运行转换命令，将送端极线上的送端直流电流通过送端旁路电路转移到送端待投入阀组中；

所述受端根据所述运行转换命令，对受端待投入阀组进行预充电，将受端极线上的受端直流电流通过受端旁路电路转移到所述受端待投入阀组中；

完成所述特高压混合直流输电系统的运行转换。

与现有技术相比，本发明提供的具有以下有益效果：

在本发明提供的特高压混合直流输电系统运行转换方法中，由于特高压混合直流输电系统中送端待投入阀组与受端待投入阀组并不相同，因此，在该送端和受端接收到运行转换命令之后，分别采取不同措施进行转换。其中，送端在接收到运行转换命令之后，先将送端极线上的送端直流电流转移到送端旁路电路中，然后，通过送端旁路电路再将送端直流电流转移到送端待投入阀组中，与将该送端待投入阀组直接投入到送端中相比，减小了该送端待投入阀组的投入对送端稳定性的影响；而受端在接收到运行转换命令之后，则先对受端待投入的阀组进行预充电，以使得该受端待投入阀组可以可靠触发，然后再将受端极线上的受端直流电流转移到受端旁路电路中，进而将受端直流电流转移到受端待投入阀组中，与将该受端待投入阀组直接投入到受端中相比，减小了该受端待投入阀组的投入对受端稳定性的影响，从而避免了由于送端待投入阀组和受端待投入阀组的投入导致特高压混合直流输电系统失稳的情况发生，实现了整个特高压混合直流输电系统由半压运行至全压运行的安全平稳转换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的特高压混合直流输电系统运行转换方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的特高压混合直流输电系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的特高压混合直流输电系统半压运行下的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的特高压混合直流输电系统中LCC与送端旁路电路接线示意图；

图5为本发明实施例提供的特高压混合直流输电系统中MMC与受端旁路电路接线示意图。

附图标记说明：

1—送端高端阀组， 2—送端低端阀组， 3—送端变压器，

4—送端交流系统， 5—受端高端阀组， 6—受端低端阀组，

7—受端变压器， 8—受端交流系统， K1—送端旁路刀闸，

K2—送端隔离刀闸， K3—送端旁路开关， K4—受端旁路刀闸，

K5—受端隔离刀闸， K6—受端旁路开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种特高压混合直流输电系统运行转换方法，该特高压混合直流输电系统包括直流输电的送端和柔性直流输电的受端，需要说明的是，如无特殊说明，本发明实施例中的“直流输电的送端”均指的是本领域技术人员公知的常规直流输电的送端，即采用常规直流换流器的送端，示例性地，可采用电网换相换流器(Line CommutatedConverter，以下简称LCC)；而“柔性直流输电的受端”即为采用柔性直流换流器的受端，示例性地，可采用模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,以下简称MMC)。具体地，如图1所示，该特高压混合直流输电系统运行转换方法包括：

步骤S1、向送端和受端发送运行转换命令。

步骤S2、送端根据运行转换命令，将送端极线上的送端直流电流通过送端旁路电路转移到送端待投入阀组中。

示例性地，上述送端旁路电路的作用与现有的特高压常规直流输电系统中的旁路电路相同，本领域技术人员可参照现有的特高压常规直流输电系统中的旁路电路进行设置，示例性地，该送端旁路电路可包括：送端隔离刀闸、送端旁路开关和送端旁路刀闸等。

步骤S3、受端根据运行转换命令，对受端待投入阀组进行预充电，将受端极线上的受端直流电流通过受端旁路电路转移到受端待投入阀组中。

示例性地，可通过与交流系统给上述子模块电容电压充电。

类似地，上述送端旁路电路的作用也与现有的特高压常规直流输电系统中的旁路电路相同，本领域技术人员可参照现有的特高压常规直流输电系统中的旁路电路进行设置，示例性地，该受端旁路电路可包括：受端隔离刀闸、受端旁路开关和受端旁路刀闸等。

步骤S4、完成特高压混合直流输电系统的运行转换。

在本实施例的技术方案中，由于特高压混合直流输电系统中送端待投入阀组与受端待投入阀组并不相同，因此，在该送端和受端接收到运行转换命令之后，分别采取不同措施进行转换。其中，送端在接收到运行转换命令之后，先将送端极线上的送端直流电流转移到送端旁路电路中，然后，通过送端旁路电路再将送端直流电流转移到送端待投入阀组中，与将该送端待投入阀组直接投入到送端中相比，减小了该送端待投入阀组的投入对送端稳定性的影响；而受端在接收到运行转换命令之后，则先对受端待投入的阀组进行预充电，以使得该受端待投入阀组可以可靠触发，然后再将受端极线上的受端直流电流转移到受端旁路电路中，进而将受端直流电流转移到受端待投入阀组中，与将该受端待投入阀组直接投入到受端中相比，减小了该受端待投入阀组的投入对受端稳定性的影响，从而避免了由于送端待投入阀组和受端待投入阀组的投入导致特高压混合直流输电系统失稳的情况发生，实现了整个特高压混合直流输电系统由半压运行至全压运行的安全平稳转换。

需要说明的是，对于上述步骤S2和S3的具体顺序，本发明实施例不进行限定，本领域技术人员可根据实际情况进行限定。

示例性地，上述步骤S1中，向送端和受端发送运行转换命令的具体步骤包括：通过特高压混合直流输电系统的站间通讯单元，同时向送端和受端发送转换命令，从而可以使得送端和受端同时开始转换，减小送端和受端运行转换完成的时间差，从而使得整个特高压混合直流输电系统由半压运行至全压运行的转换更加平稳。

示例性地，上述步骤S2中，送端根据运行转换命令，将送端极线上的送端直流电流通过送端旁路电路转移到送端待投入阀组中的具体步骤包括：

步骤S21、送端根据运行转换命令，闭合送端旁路电路中的送端隔离刀闸和送端旁路电路中的送端旁路开关。

步骤S22、断开送端旁路电路中的送端旁路刀闸，将送端直流电流转移到送端旁路开关。

步骤S23、断开送端旁路开关。

步骤S24、解锁送端待投入阀组，使得送端直流电流转移到送端待投入阀组中。

需要补充的是，上述送端旁路开关为该特高压混合直流输电系统中送端阀组直流侧并联的高速断路器，其功能和性能要求与现有特高压常规直流输电系统中的高速旁路开关相同；上述送端旁路刀闸，是指与送端旁路开关并联的刀闸，其作用是在特高压混合直流输电系统半压运行期间，为送端极线上的送端直流电流提供通路，其功能和性能要求与现有特高压常规直流输电系统中的旁路刀闸相同；上述送端隔离刀闸，是指送端旁路开关与送端旁路刀闸之间串联的刀闸，其作用是在特高压混合直流输电系统半压运行期间隔离已退出的送端阀组，其功能和性能要求与现有的特高压常规直流输电系统中的旁路刀闸相同。

进一步地，上述步骤S24中，由于旁路开关还未完全熄弧，为了将旁路开关上的电流都转移到送端待投入阀组中，在解锁送端待投入阀组之后，该特高压混合直流输电系统运行转换方法还包括：

强制控制送端待投入阀组的触发角，使送端待投入阀组的触发角的角度为70°～100°；送端旁路开关熄弧后，取消对送端待投入阀组的触发角的强制控制。

示例性地，上述步骤S3中，将受端极线上的受端直流电流通过受端旁路电路转移到受端待投入阀组中的具体步骤包括：

步骤S31、闭合受端旁路电路中的受端隔离刀闸和受端旁路电路中的受端旁路开关。

步骤S32、断开受端旁路电路中的受端旁路刀闸，将受端直流电流转移到受端旁路开关。

步骤S33、解锁受端待投入阀组，并控制受端待投入阀组中子模块的电容电压，使子模块的电容电压为额定值。

步骤S34、断开受端旁路开关，使得受端直流电流转移到受端待投入阀组中。

示例性地，上述步骤S33中，子模块的拓扑结构可以为全桥型子模块拓扑或混合型子模块拓扑，从而使得在控制受端待投入阀组中子模块的电容电压，使子模块的电容电压为额定值之后，还可控制受端待投入阀组的直流侧的电压，使受端带投入阀组的直流侧的电压为0kV，以避免对受端的其他设备造成损坏，维持整个特高压混合直流输电系统的稳定运行。

类似地，上述步骤S34中，在断开受端旁路开关之后，还可控制受端待投入阀组，使受端待投入阀组直流的电流大小与受端的直流电流大小相同，以协助受端旁路开关熄弧。

为了便于本领域技术人员理解与实施，下面本发明实施将结合特高压混合直流输电系统的实例，对上述特高压混合直流输电系统运行转换方法进行详细描述。

示例性地，如图2所示，该特高压混合直流输电系统中，包括常规直流输电的送端和柔性直流输电的受端。

具体地，如图2所示，常规直流输电的送端的每一极由两个十二脉动的LCC串联构成，靠近直流输电线路的LCC称为送端高端阀组1，靠近接地极的LCC称为送端低端阀组2，其中，每一个十二脉动的LCC由两个六脉动LCC串联构成，两个六脉动LCC通过交流侧的送端变压器3与送端交流系统4连接。

具体地，如图2所示，柔性直流输电的受端的每一极由两个MMC串联构成，靠近直流输电线路的MMC称为受端高端阀组5，靠近接地极的MMC称为受端低端阀组6，其中，每一个MMC由数量众多的子模块串联构成，两个MMC通过交流侧的受端变压器7与受端交流系统8连接。

示例性地，如图3所示，当正极的某个阀组由于故障或检修而退出时，正极只剩下一个阀组投入运行，即由全压运行转换为了半压运行。

具体地，上述LCC与送端旁路电路的连接关系如图4所示，在半压稳态运行情况下，送端旁路刀闸K1闭合，送端隔离刀闸K2断开，送端旁路开关K3断开。在全压稳态运行情况下，送端旁路刀闸K1断开，送端隔离刀闸K2闭合，送端旁路开关K3断开。

具体地，上述MMC与受端旁路电路的连接关系如图5所示，在半压稳态运行情况下，受端旁路刀闸K4闭合，受端隔离刀闸K5断开，受端旁路开关K6断开。在全压稳态运行情况下，受端旁路刀闸K4断开，受端隔离刀闸K5闭合，受端旁路开关K6断开。

示例性地，以在该特高压混合直流输电系统中投入正极高端阀组为例，该特高压混合直流输电系统半压运行转全压运行的过程为：

该特高压混合直流输电系统的站间通讯单元发出发投入正极高端阀组指令之后，送端首先将送端隔离刀闸闭合，然后将送端旁路开关闭合。当送端旁路开关完全闭合后，将送端旁路刀闸断开，当送端极线上的送端直流电流都转移到送端旁路开关之后，断开送端旁路开关，在送端旁路开关的触头完全分离具备熄弧能力后，解锁送端待投入阀组，并将该送端待投入阀组的触发角限制在较大的角度，例如70°。当送端旁路开关完全熄弧后，取消对送端待投入阀组的触发角的限制，至此，送端正极高端阀组投入完成。

该特高压混合直流输电系统的站间通讯单元发出发投入正极高端阀组指令之后，受端对受端待投入的阀组进行预充电，并将受端隔离刀闸闭合，然后将受端旁路开关闭合。当受端旁路开关完全闭合后，将受端旁路刀闸断开。当受端极线上的受端直流电流都转移到受端旁路开关之后，解锁受端待投入阀组解锁，将子模块电容电压控制在额定值，并将受端待投入阀组的直流侧电压控制在0kV。然后断开受端旁路开关，当高速旁路开关的触头完全分离后，控制受端待投入阀组，使受端待投入阀组的直流电流大小与受端直流电流大小相同。当受端旁路开关完全熄弧后，受端待投入阀组进入正常的控制模式，至此，受端正极高端阀组投入完成。

具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，所述特高压混合直流输电系统包括直流输电的送端和柔性直流输电的受端，所述特高压混合直流输电系统运行转换方法包括：

向所述送端和所述受端发送运行转换命令；

所述送端根据所述运行转换命令，将送端极线上的送端直流电流通过送端旁路电路转移到送端待投入阀组中；

所述受端根据所述运行转换命令，对受端待投入阀组进行预充电，将受端极线上的受端直流电流通过受端旁路电路转移到所述受端待投入阀组中；

完成所述特高压混合直流输电系统的运行转换；

其中，将受端极线上的受端直流电流通过受端旁路电路转移到所述受端待投入阀组中的具体步骤包括：

闭合所述受端旁路电路中的受端隔离刀闸和所述受端旁路电路中的受端旁路开关；

断开所述受端旁路电路中的受端旁路刀闸，将所述受端直流电流转移到所述受端旁路开关；

解锁所述受端待投入阀组，并控制所述受端待投入阀组中子模块的电容电压，使所述子模块的电容电压为额定值；

断开所述受端旁路开关，使得所述受端直流电流转移到所述受端待投入阀组中。

2.根据权利要求1所述的特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，所述送端根据所述运行转换命令，将送端极线上的送端直流电流通过送端旁路电路转移到送端待投入阀组中的具体步骤包括：

所述送端根据所述运行转换命令，闭合所述送端旁路电路中的送端隔离刀闸和所述送端旁路电路中的送端旁路开关；

断开所述送端旁路电路中的送端旁路刀闸，将所述送端直流电流转移到所述送端旁路开关；

断开所述送端旁路开关；

解锁所述送端待投入阀组，使得所述送端直流电流转移到所述送端待投入阀组中。

3.根据权利要求2所述的特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，在解锁所述送端待投入阀组之后，所述特高压混合直流输电系统运行转换方法还包括：

强制控制所述送端待投入阀组的触发角，使所述送端待投入阀组的触发角的角度为70°～100°；

所述送端旁路开关熄弧后，取消对所述送端待投入阀组的触发角的强制控制。

4.根据权利要求1所述的特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，所述子模块的拓扑结构为全桥型子模块拓扑或混合型子模块拓扑。

5.根据权利要求4所述的特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，控制所述受端待投入阀组中子模块的电容电压，使所述子模块的电容电压为额定值之后，所述特高压混合直流输电系统运行转换方法还包括：控制所述受端待 投入阀组的直流侧的电压，使所述受端待 投入阀组的直流侧的电压为0kV。

6.根据权利要求1所述的特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，在断开所述受端旁路开关之后，所述特高压混合直流输电系统运行转换方法还包括：控制所述受端待投入阀组，使所述受端待投入阀组的直流电流大小与所述受端的直流电流大小相同。

7.根据权利要求1所述的特高压混合直流输电系统运行转换方法，其特征在于，向所述送端和所述受端发送运行转换命令的具体步骤包括：

通过所述特高压混合直流输电系统的站间通讯单元，同时向所述送端和所述受端发送转换命令。