CN107046295A - 一种六端高压直流输电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种六端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源组、变压器组、整流器组、逆变器组、交流负荷组、断路器组、储能装置组、储能装置逆变器组、六边形直流电网和控制器，通过多个换流站之间的电压联合协调控制降低了直流电压的暂态波动，另外，通过功率分配系数合理地将不平衡功率均分给了功率换流站，大大减轻了主站的负担让其更专注于控制直流电压稳定，通过大功率后备储能电源的功率控制，能够应对不同程度电源或负载端的功率波动、换流站退出运行和电网侧三相接地等情况，并且能够有效的控制直流系统中直流电压的稳定性，使其在故障期间仍能平衡的运行，采用该策略能够有效地增强多端高压直流输电系统运行的可靠性。

Description

一种六端高压直流输电系统
技术领域
本发明涉及一种六端高压直流输电系统，具体涉及一种多端高压直流输电系统的控制。
背景技术
由于能源和经济发展的不平衡，高压直流输电的大容量，远距离的输电优势，在我国“西电东送，全国联网”战略中发挥了重要作用，然而传统的2端直流仅能实现点对点的直流功率传送，随着经济发展和电网的建设，必然要求电网能够实现多电源供电以及多落点受电，因此，在2端直流输电系统上发展而来的多端直流输电系统（MTDC）更为灵活、快捷，然而，现有多端直流输电系统结构比较单一，以四端高压直流输电系统的架构为主，为此，本发明提出了架构更加灵活的六端直流输电系统，并通过多个换流站之间的电压联合协调控制降低了直流电压的暂态波动，另外，通过功率分配系数合理地将不平衡功率均分给了功率换流站，大大减轻了主站的负担让其更专注于控制直流电压稳定，通过大功率后备储能电源的功率控制，能够应对不同程度电源或负载端的功率波动、换流站退出运行和电网侧三相接地等情况，并且能够有效的控制直流系统中直流电压的稳定性，使其在故障期间仍能平衡的运行，采用该策略能够有效地增强多端高压直流输电系统运行的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，发明一种六端高压直流输电系统，通过多个换流站之间的电压联合协调控制降低了直流电压的暂态波动，通过功率分配系数合理地将不平衡功率均分给了功率换流站，大大减轻了主站的负担让其更专注于控制直流电压稳定，通过大功率后备储能电源的功率控制，能够应对不同程度电源或负载端的功率波动、换流站退出运行和电网侧三相接地等情况，并且能够有效的控制直流系统中直流电压的稳定性，使其在故障期间仍能平衡的运行，采用该策略能够有效地增强多端高压直流输电系统运行的可靠性。
本发明提供的技术方案为：一种六端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源组、变压器组、整流器组、逆变器组、交流负荷组、断路器组、储能装置组、储能装置逆变器组、六边形直流电网和控制器，其特征在于：整流器组将交流输入电源转化为直流电后输出至六边形直流电网，逆变器组将六边形直流电网输出的直流电逆变为交流电后输出至交流负荷，储能装置组作为后备电源，在系统功率波动时，将电能输送至交流负荷。
交流输入电源组包括交流输入电源101、交流输入电源102和交流输入电源103，变压器组包括变压器104、变压器105、变压器106、变压器116、变压器117、变压器118，整流器组包括整流器107、整流器108和整流器109，逆变器组包括逆变器116、逆变器117和逆变器118，交流负荷组包括交流负荷122、交流负荷123和交流负荷124，储能装置组包括储能装置125和储能装置128，储能装置逆变器组包括储能装置逆变器126和储能装置逆变器129，断路器组包括断路器110、断路器111、断路器112、断路器113、断路器114、断路器115、断路器127和断路器130。交流输入电源101和交流输入电源103为火力发电或核电、交流输入电源102为风力发电或太阳能发电。
交流输入电源101连接变压器104输入端，变压器104输出端连接整流器107输入端，断路器110两端分别连接整流器107的输出端和六边形直流电网a节点，交流输入电源102连接变压器105输入端，变压器105输出端连接整理器108输入端，断路器111两端分别连接整流器108输出端和六边形直流电网b节点，交流输入电源103连接变压器106输入端，变压器106输出端连接整流器109输入端，断路器112两端分别连接整流器109输出端和六边形直流电网c节点，交流负荷122连接变压器119输出端，变压器119输入端连接逆变器116输出端，断路器113两端分别连接逆变器116输入端和六边形直流电网f节点，交流负荷123连接变压器120输出端，变压器120输入端连接逆变器117输出端，断路器114两端分别连接逆变器117输入端和六边形直流电网e节点，交流负荷124连接变压器121输出端，变压器121输入端连接逆变器118输出端，断路器115两端分别连接逆变器118输入端和六边形直流电网d节点，储能装置125连接储能装置逆变器126输入端，断路器127两端分别连接逆变器126输出端和变压器104输出端，储能装置128输出端连接逆变器129输入端，断路器130两端分别连接逆变器129输出端和变压器119输入端，控制器131分别与整流器107、整流器108、整流器109、逆变器126、逆变器129、逆变器116、逆变器117和逆变器118相连。
主控制器131对整流器107、整流器108、整流器109、逆变器116、逆变器117、逆变器118、逆变器126和逆变器129进行协调控制，共有四种控制方式，第一种运行方式：当交流输入电源102输出功率没有波动时，整流器107和整流器109采用定直流电压的控制方式并作为功率平衡点来维持直流电压的稳定，逆变器116、逆变器117和逆变器118采用定有功功率控制方式将有功功率输送到交流负荷组，断路器127和断路器130断开，储能装置125和储能装置128不向电网输出电能；第二种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P小于或等于第一功率阈值时，整流器107承担不平衡功率为0.3△P，整流器109承担不平衡功率为0.3△P，逆变器116承担的不平衡功率为a2△P，逆变器117承担的不平衡功率为a3△P，逆变器118承担的不平衡功率为a4△P，其中，a2、a3、a4为功率分配系数，a2+a3+a4=0.4；第三种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P大于第一功率阈值且小于或等于第二功率阈值时，整流器107承担的不平衡功率为，整流器109承担的不平衡功率为，逆变器116承担的不平衡功率为，逆变器117承担的不平衡功率为，逆变器118承担的不平衡功率为，为整流器107的功率和直流电压的下垂特性曲线，为整流器109的功率和直流电压的下垂特性曲，为逆变器116的功率和直流电压的下垂特性曲线，为逆变器117的功率和直流电压的下垂特性曲线，为逆变器117的功率和直流电压的下垂特性曲线；第四种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P大于第二功率阈值小于或等于第三功率阈值时，断路器127闭合，控制逆变器126使得储能装置125输出功率△P，当交流输入电源106输出功率发生波动且波动功率△P大于第三功率阈值时，断路器127和断路器130闭合，控制逆变器126使得储能装置125输出功率为b2△P，控制逆变器129使得储能装置128输出功率为b3△P，其中，b2、b3为功率分配系数，b2+b3=1。
实施本发明的高压直流输电系统，具有以下有益效果，提出了架构更加灵活的六端直流输电系统，并通过多个换流站之间的电压联合协调控制降低了直流电压的暂态波动；通过功率分配系数合理地将不平衡功率均分给了功率换流站，大大减轻了主站的负担让其更专注于控制直流电压稳定；通过大功率后备储能电源的功率控制，能够应对不同程度电源或负载端的功率波动、换流站退出运行和电网侧三相接地等情况，并且能够有效的控制直流系统中直流电压的稳定性，使其在故障期间仍能平衡的运行，采用该策略能够有效地增强多端高压直流输电系统运行的可靠性。
附图说明
图1 为六端高压直流输电系统的系统框图。
具体实施方式
图1为六端高压直流输电系统框图：图1中六端高压直流输电系统主要包括：交流输入电源组包括交流输入电源101、交流输入电源102和交流输入电源103，变压器组包括变压器104、变压器105、变压器106、变压器116、变压器117、变压器118，整流器组包括整流器107、整流器108和整流器109，逆变器组包括逆变器116、逆变器117和逆变器118，交流负荷组包括交流负荷122、交流负荷123和交流负荷124，储能装置组包括储能装置125和储能装置128，储能装置逆变器组包括储能装置逆变器126和储能装置逆变器129，断路器组包括断路器110、断路器111、断路器112、断路器113、断路器114、断路器115、断路器127和断路器130。交流输入电源101和交流输入电源103为火力发电或核电、交流输入电源102为风力发电或太阳能发电。
交流输入电源101连接变压器104输入端，变压器104输出端连接整流器107输入端，断路器110两端分别连接整流器107的输出端和六边形直流电网a节点，交流输入电源102连接变压器105输入端，变压器105输出端连接整理器108输入端，断路器111两端分别连接整流器108输出端和六边形直流电网b节点，交流输入电源103连接变压器106输入端，变压器106输出端连接整流器109输入端，断路器112两端分别连接整流器109输出端和六边形直流电网c节点，交流负荷122连接变压器119输出端，变压器119输入端连接逆变器116输出端，断路器113两端分别连接逆变器116输入端和六边形直流电网f节点，交流负荷123连接变压器120输出端，变压器120输入端连接逆变器117输出端，断路器114两端分别连接逆变器117输入端和六边形直流电网e节点，交流负荷124连接变压器121输出端，变压器121输入端连接逆变器118输出端，断路器115两端分别连接逆变器118输入端和六边形直流电网d节点，储能装置125连接储能装置逆变器126输入端，断路器127两端分别连接逆变器126输出端和变压器104输出端，储能装置128输出端连接逆变器129输入端，断路器130两端分别连接逆变器129输出端和变压器119输入端，控制器131分别与整流器107、整流器108、整流器109、逆变器126、逆变器129、逆变器116、逆变器117和逆变器118相连。
主控制器131对整流器107、整流器108、整流器109、逆变器116、逆变器117、逆变器118、逆变器126和逆变器129进行协调控制，共有四种控制方式，第一种运行方式：当交流输入电源102输出功率没有波动时，整流器107和整流器109采用定直流电压的控制方式并作为功率平衡点来维持直流电压的稳定，逆变器116、逆变器117和逆变器118采用定有功功率控制方式将有功功率输送到交流负荷组，断路器127和断路器130断开，储能装置125和储能装置128不向电网输出电能；第二种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P小于或等于第一功率阈值时，整流器107承担不平衡功率为0.3△P，整流器109承担不平衡功率为0.3△P，逆变器116承担的不平衡功率为a2△P，逆变器117承担的不平衡功率为a3△P，逆变器118承担的不平衡功率为a4△P，其中，a2、a3、a4为功率分配系数，a2+a3+a4=0.4；第三种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P大于第一功率阈值且小于或等于第二功率阈值时，整流器107承担的不平衡功率为，整流器109承担的不平衡功率为，逆变器116承担的不平衡功率为，逆变器117承担的不平衡功率为，逆变器118承担的不平衡功率为，为整流器107的功率和直流电压的下垂特性曲线，为整流器109的功率和直流电压的下垂特性曲，为逆变器116的功率和直流电压的下垂特性曲线，为逆变器117的功率和直流电压的下垂特性曲线，为逆变器117的功率和直流电压的下垂特性曲线；第四种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P大于第二功率阈值小于或等于第三功率阈值时，断路器127闭合，控制逆变器126使得储能装置125输出功率△P，当交流输入电源106输出功率发生波动且波动功率△P大于第三功率阈值时，断路器127和断路器130闭合，控制逆变器126使得储能装置125输出功率为b2△P，控制逆变器129使得储能装置128输出功率为b3△P，其中，b2、b3为功率分配系数，b2+b3=1。
本发明不限于所公开的实施例和附图，旨在覆盖落入本发明精神和保护范围的各种变化和变形。

Claims (5)

1.一种六端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源组、变压器组、整流器组、逆变器组、交流负荷组、断路器组、储能装置组、储能装置逆变器组、六边形直流电网和控制器，其特征在于：整流器组将交流输入电源转化为直流电后输出至六边形直流电网，逆变器组将六边形直流电网输出的直流电逆变为交流电后输出至交流负荷，储能装置组作为后备电源，在系统功率波动时，将电能输送至交流负荷。
2.根据权利要求1所述的六端高压直流输电系统，其特征在于：交流输入电源组包括交流输入电源101、交流输入电源102和交流输入电源103，变压器组包括变压器104、变压器105、变压器106、变压器116、变压器117、变压器118，整流器组包括整流器107、整流器108和整流器109，逆变器组包括逆变器116、逆变器117和逆变器118，交流负荷组包括交流负荷122、交流负荷123和交流负荷124，储能装置组包括储能装置125和储能装置128，储能装置逆变器组包括储能装置逆变器126和储能装置逆变器129，断路器组包括断路器110、断路器111、断路器112、断路器113、断路器114、断路器115、断路器127和断路器130。
3.根据权利要求2所述的六端高压直流输电系统，其特征在于：交流输入电源101和交流输入电源103为火力发电或核电、交流输入电源102为风力发电或太阳能发电。
4.根据权利要求3所述的六端高压直流输电系统，其特征在于：交流输入电源101连接变压器104输入端，变压器104输出端连接整流器107输入端，断路器110两端分别连接整流器107的输出端和六边形直流电网a节点，交流输入电源102连接变压器105输入端，变压器105输出端连接整理器108输入端，断路器111两端分别连接整流器108输出端和六边形直流电网b节点，交流输入电源103连接变压器106输入端，变压器106输出端连接整流器109输入端，断路器112两端分别连接整流器109输出端和六边形直流电网c节点，交流负荷122连接变压器119输出端，变压器119输入端连接逆变器116输出端，断路器113两端分别连接逆变器116输入端和六边形直流电网f节点，交流负荷123连接变压器120输出端，变压器120输入端连接逆变器117输出端，断路器114两端分别连接逆变器117输入端和六边形直流电网e节点，交流负荷124连接变压器121输出端，变压器121输入端连接逆变器118输出端，断路器115两端分别连接逆变器118输入端和六边形直流电网d节点，储能装置125连接储能装置逆变器126输入端，断路器127两端分别连接逆变器126输出端和变压器104输出端，储能装置128输出端连接逆变器129输入端，断路器130两端分别连接逆变器129输出端和变压器119输入端，控制器131分别与整流器107、整流器108、整流器109、逆变器126、逆变器129、逆变器116、逆变器117和逆变器118相连。
5.根据权利要求1所述的六端高压直流输电系统，其特征在于：主控制器131对整流器107、整流器108、整流器109、逆变器116、逆变器117、逆变器118、逆变器126和逆变器129进行协调控制，共有四种控制方式，第一种运行方式：当交流输入电源102输出功率没有波动时，整流器107和整流器109采用定直流电压的控制方式并作为功率平衡点来维持直流电压的稳定，逆变器116、逆变器117和逆变器118采用定有功功率控制方式将有功功率输送到交流负荷组，断路器127和断路器130断开，储能装置125和储能装置128不向电网输出电能；第二种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P小于或等于第一功率阈值时，整流器107承担不平衡功率为0.3△P，整流器109承担不平衡功率为0.3△P，逆变器116承担的不平衡功率为a2△P，逆变器117承担的不平衡功率为a3△P，逆变器118承担的不平衡功率为a4△P，
其中，a2、a3、a4为功率分配系数，a2+a3+a4=0.4；第三种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P大于第一功率阈值且小于或等于第二功率阈值时，整流器107承担的不平衡功率为，整流器109承担的不平衡功率为，逆变器116承担的不平衡功率为，逆变器117承担的不平衡功率为，逆变器118承担的不平衡功率为，为整流器107的功率和直流电压的下垂特性曲线，为整流器109的功率和直流电压的下垂特性曲，为逆变器116的功率和直流电压的下垂特性曲线，为逆变器117的功率和直流电压的下垂特性曲线，为逆变器117的功率和直流电压的下垂特性曲线；第四种运行方式：当交流输入电源102输出功率发生波动且波动功率△P大于第二功率阈值小于或等于第三功率阈值时，断路器127闭合，控制逆变器126使得储能装置125输出功率△P，当交流输入电源106输出功率发生波动且波动功率△P大于第三功率阈值时，断路器127和断路器130闭合，控制逆变器126使得储能装置125输出功率为b2△P，控制逆变器129使得储能装置128输出功率为b3△P，其中，b2、b3为功率分配系数，b2+b3=1。
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