CN107579538A - 直流电压换流器转换和退出方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了两种直流电压换流器转换方法及装置和两种直流电压换流器退出方法及装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，通过合适的顺序控制策略实现直流电压控制站平稳切换及退出过程，避免了直流电压换流器的转换和停运需要其他换流器全部停运的问题。
Description
技术领域
本发明属于电力系统柔性直流输电技术领域，具体涉及直流电压换流器的转换和退出方法及装置。
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。随着化石能源的日益枯竭和改善环境压力的日益增加，中国乃至世界均面临着能源结构的战略性调整，大规模开发和利用新能源势在必行。
柔性直流输电系统正常运行时，至少有一个换流器采用定直流电压控制模式，用于平衡直流系统有功功率和保持直流侧电压稳定。柔性直流系统正常的启动顺序为先解锁直流电压控制换流器，然后依次解锁有功功率等非直流电压控制的换流器，而正常的停运顺序为先闭锁有功功率等非直流电压控制的换流器，最后再闭锁直流电压控制换流器。这种启动和停运顺序在小规模柔直系统中应用是可行的，但对于大规模的柔性直流系统，直流电压换流器停运前需要先将其他换流器都停运，显然系统的可靠性将大大降低。为了解决该问题，大规模柔性直流输电系统需要实现直流电压控制模式的切换以及在不影响其他换流器运行的情况下的直流电压控制换流器退出功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供直流电压换流器的转换和退出方法及装置，通过合适的顺序控制策略实现直流电压控制站平稳切换及退出过程，避免了直流电压换流器的转换和停运需要其他换流器全部停运的问题。
为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：
直流电压换流器转换方法，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，采用如下两种方案之一：
i)不停运情况下，先由任意一个非直流电压控制模式的换流器发出切换为直流电压控制模式请求，原直流电压控制模式的换流器收到该请求后自动切换为有功功率控制模式，发出切换为直流电压控制模式请求的换流器在收到原直流电压控制模式的换流器切换为非直流电压控制模式后，切换为直流电压控制模式；
ii)不停运情况下，先将任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式，原直流电压控制模式的换流器再接收到其他换流器切换为直流电压控制模式后，自动切换为有功功率控制模式。
进一步，所述直流电压换流器转换方法的方案i)，具体包括如下步骤：
1)任意一个非直流电压控制模式的换流器发出请求切换为直流电压控制模式命令；
2)处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令后，切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率；
3)发出请求切换为直流电压控制模式的换流器，在接收到原来处于直流电压控制模式的换流器处于非直流电压控制模式后，将该换流器切换为直流电压控制模式。
进一步，所述直流电压换流器转换方法的方案ii)，具体包括如下步骤：
21)任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式；
22)原处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器由非直流电压控制模式切换为直流电压控制模式后，将该换流器切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率。
直流电压换流器退出方法，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，采用如下两种方案之一：
i)先将待退出的换流器的直流电压控制模式转移至其他换流器，再按照非直流电压控制模式退出该换流器；
ii)先将待退出的换流器有功功率的绝对值调整至设定的有功功率阀值内，然后直接闭锁待退出换流器。
进一步，所述直流电压换流器退出方法的方案i)，具体包括如下步骤：
31)将待退出换流器的直流电压控制模式转移至其他换流站；
32)调节待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值；
33)闭锁待退出换流器。
进一步，所述直流电压换流器退出方法的方案ii)，具体包括如下步骤：
41)调整直流系统非直流电压控制站的功率指令使待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值；
42)闭锁待退出换流器。
进一步，所述有功功率阀值为K倍换流器的额定功率，其中K的取值范围为0<K≤1。
直流电压换流器转换装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，所述装置采用如下两种方案之一；
方案一包括：请求单元，第一切换单元，第二切换单元，其中：
请求单元，任意一个非直流电压控制模式的换流器发出切换为直流电压控制模式请求；
第一切换单元，原直流电压控制模式的换流器收到请求单元发送的请求后自动切换为有功功率控制模式，并触发第二切换单元；
第二切换单元，发出切换为直流电压控制模式请求的换流器在收到原直流电压控制模式的换流器切换为非直流电压控制模式后，切换为直流电压控制模式；
方案二包括：主动切换单元，被动切换单元，其中：
主动切换单元，将任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式，并触发被动切换单元；
被动切换单元，原直流电压控制模式的换流器再接收到其他换流器切换为直流电压控制模式后，自动切换为有功功率控制模式。
进一步，所述第一切换单元中处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令后，切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率，并触发第二切换单元。
进一步，所述被动切换单元中原处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器由非直流电压控制模式切换为直流电压控制模式后，将该换流器切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率。
直流电压换流器退出装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，所述装置采用如下两种方案之一；
方案一包括：直流电压控制模式转移单元和换流器退出单元，其中：
所述直流电压控制模式转移单元，将待退出的换流器的直流电压控制模式转移至其他换流器，然后触发换流器退出单元；
所述换流器退出单元，按照非直流电压控制模式退出待退换流器；
方案二包括：功率调整单元和换流器闭锁单元，其中：
所述功率调整单元，将待退出的换流器有功功率的绝对值调整至设定的有功功率阀值内，然后触发换流器闭锁单元；
所述换流器闭锁单元，直接闭锁待退出换流器。
进一步，所述直流电压控制模式转移单元将待退出换流器的直流电压控制模式转移至其他换流站后，调节待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值，然后触发换流器退出单元；
所述换流器退出单元闭锁待退出换流器。
进一步，所述功率调整单元调整直流系统非直流电压控制站的功率指令使待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值，然后触发换流器闭锁单元；
所述换流器闭锁单元闭锁待退出换流器。
采用上述方案后，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的直流电压换流器的转换方法及装置，能够实现小扰动情况下直流电压换流器的转换，不需要其他非直流电压控制换流器停运。
(2)本发明提供的直流电压换流器的退出方法及装置，不影响其他换流器运行，避免了其他非电压控制换流器需要全部停运的问题。
附图说明
图1：一种直流电压换流器的转换方法流程图；
图2：另一种直流电压换流器的转换方法流程图；
图3：一种直流电压换流器的退出方法流程图；
图4：另一种直流电压换流器的退出方法流程图。
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。
附图1为一种直流电压换流器的转换方法流程图。该转换方法应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一。该方法包括如下步骤：
步骤101：任意一个非直流电压控制模式的换流器发出请求切换为直流电压控制模式命令；
步骤102：接收到其他换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令,切换为有功功率控制模式，即处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令后，切换为有功功率控制模式，为了保持切换前后功率平衡，该换流器的有功功率指令设置为该换流器的当前有功功率；
步骤103：发出请求切换为直流电压控制模式命令的换流器切换至直流电压控制模式，即发出请求切换为直流电压控制模式的换流器，在接收到原来处于直流电压控制模式的换流器处于非直流电压控制模式后，将该换流器切换为直流电压控制模式。
附图2为另一种直流电压换流器的转换方法流程图。该转换方法同样应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一。该方法包括如下步骤：
步骤201：任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式；
步骤202：原处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器由非直流电压控制模式切换为直流电压控制模式后，将该换流器切换为有功功率控制模式，为了保持切换前后功率平衡，该换流器的有功功率指令设置为该换流器的当前有功功率。
上述的一种直流电压换流器的转换方法通过发出请求的方式由直流电压控制换流器优先切换至有功功率控制模式，存在短时无直流电压控制换流器的情况，但由于通讯时间一般较短，且一般有功功率换流站配置相应的直流电压协调控制功能，因此不会对系统带来较大的扰动。上述的另一种直流电压换流器的转换方法，存在短时两个换流器处于直流电压控制模式的情况，两个换流器同时控制直流电压时可能出现短时功率由一个换流器向另一个换流器传输的情况，但由于通讯时间一般较短，不会引起系统停运。
附图3为一种直流电压换流器的退出方法流程图。该转换方法应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一。该方法包括如下步骤：
步骤301：将待退出换流器的直流电压控制模式转移至其他换流站；较优地，直流电压控制模式转移方法可采用附图1或附图2所示的两种方法之一。
步骤302：调节待退出换流器的有功功率至0，即通过调整换流器的有功功率输出指令为0使换流器的有功功率逐渐降低为0。
步骤303：闭锁待退出换流器。随后可通过分开换流器交流和直流的开关及刀闸使换流器停运。
附图4为另一种直流电压换流器的退出方法流程图。该转换方法同样应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一。该方法包括如下步骤：
步骤401：调整直流系统非直流电压控制站的功率指令使待退出换流器的有功功率接近0；所述有功功率接近0为有功功率的绝对值小于K倍换流器的额定功率，其中K的取值范围为0<K≤1，较优地K可取值为0.1。
步骤402：闭锁待退出换流器。随后可通过分开换流器交流和直流的开关及刀闸使换流器停运。在存在直流电压协调控制时，通过通讯，直流电压协调控制器将选择优先级较高的换流器切换为直流电压控制模式，系统重新恢复稳定。
上述的一种直流电压换流器的退出方法，在换流器退出前将直流电压控制模式转移，可控性更强。而上述的另一种直流电压换流器的退出方法，在直流电压换流器退出前，通过调整其他换流器的功率使待退出换流器的功率将为接近0后，待退出换流器闭锁时对系统的影响将降低至尽量小。
本发明的直流电压换流器转换装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一。
直流电压换流器转换装置方案一包括：请求单元，第一切换单元，第二切换单元，其中：
请求单元，任意一个非直流电压控制模式的换流器发出切换为直流电压控制模式请求；
第一切换单元，处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令后，切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率，并触发第二切换单元；
第二切换单元，发出切换为直流电压控制模式请求的换流器在收到原直流电压控制模式的换流器切换为非直流电压控制模式后，切换为直流电压控制模式。
直流电压换流器转换装置方案二包括：主动切换单元，被动切换单元，其中：
主动切换单元，将任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式，并触发被动切换单元；
被动切换单元，原处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器由非直流电压控制模式切换为直流电压控制模式后，将该换流器切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率。
直流电压换流器退出装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一；
直流电压换流器退出装置方案一包括：直流电压控制模式转移单元和换流器退出单元，其中：
直流电压控制模式转移单元，将待退出换流器的直流电压控制模式转移至其他换流站后，调节待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值，然后触发换流器退出单元；
换流器退出单元，闭锁待退出换流器。
直流电压换流器退出装置方案二包括：功率调整单元和换流器闭锁单元，其中：
功率调整单元，调整直流系统非直流电压控制站的功率指令使待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值，然后触发换流器闭锁单元；
换流器闭锁单元，闭锁待退出换流器。
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 (13)
1.直流电压换流器转换方法，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，其特征在于，采用如下两种方案之一：
i)不停运情况下，先由任意一个非直流电压控制模式的换流器发出切换为直流电压控制模式请求，原直流电压控制模式的换流器收到该请求后自动切换为有功功率控制模式，发出切换为直流电压控制模式请求的换流器在收到原直流电压控制模式的换流器切换为非直流电压控制模式后，切换为直流电压控制模式；
ii)不停运情况下，先将任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式，原直流电压控制模式的换流器再接收到其他换流器切换为直流电压控制模式后，自动切换为有功功率控制模式。
2.如权利要求1所述的直流电压换流器转换方法，其特征在于，
所述直流电压换流器转换方法的方案i)，具体包括如下步骤：
1)任意一个非直流电压控制模式的换流器发出请求切换为直流电压控制模式命令；
2)处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令后，切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率；
3)发出请求切换为直流电压控制模式的换流器，在接收到原来处于直流电压控制模式的换流器处于非直流电压控制模式后，将该换流器切换为直流电压控制模式。
3.如权利要求1所述的直流电压换流器转换方法，其特征在于，
所述直流电压换流器转换方法的方案ii)，具体包括如下步骤：
21)任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式；
22)原处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器由非直流电压控制模式切换为直流电压控制模式后，将该换流器切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率。
4.直流电压换流器退出方法，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，其特征在于，采用如下两种方案之一：
i)先将待退出的换流器的直流电压控制模式转移至其他换流器，再按照非直流电压控制模式退出该换流器；
ii)先将待退出的换流器有功功率的绝对值调整至设定的有功功率阀值内，然后直接闭锁待退出换流器。
5.如权利要求4所述直流电压换流器退出方法，其特征在于，
所述直流电压换流器退出方法的方案i)，具体包括如下步骤：
31)将待退出换流器的直流电压控制模式转移至其他换流站；
32)调节待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值；
33)闭锁待退出换流器。
6.如权利要求4所述直流电压换流器退出方法，其特征在于，所述直流电压换流器退出方法的方案ii)，具体包括如下步骤：
41)调整直流系统非直流电压控制站的功率指令使待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值；
42)闭锁待退出换流器。
7.如权利要求4至6任一项所述的直流电压换流器退出方法，其特征在于，所述有功功率阀值为K倍换流器的额定功率，其中K的取值范围为0<K≤1。
8.直流电压换流器转换装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，其特征在于，所述装置采用如下两种方案之一；
方案一包括：请求单元，第一切换单元，第二切换单元，其中：
请求单元，任意一个非直流电压控制模式的换流器发出切换为直流电压控制模式请求；
第一切换单元，原直流电压控制模式的换流器收到请求单元发送的请求后自动切换为有功功率控制模式，并触发第二切换单元；
第二切换单元，发出切换为直流电压控制模式请求的换流器在收到原直流电压控制模式的换流器切换为非直流电压控制模式后，切换为直流电压控制模式；
方案二包括：主动切换单元，被动切换单元，其中：
主动切换单元，将任意一个非直流电压控制模式的换流器主动切换为直流电压控制模式，并触发被动切换单元；
被动切换单元，原直流电压控制模式的换流器再接收到其他换流器切换为直流电压控制模式后，自动切换为有功功率控制模式。
9.如权利要求8所述的直流电压换流器转换装置，其特征在于，
所述第一切换单元中处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器发出的请求切换为直流电压控制模式命令后，切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率，并触发第二切换单元。
10.如权利要求8所述的直流电压换流器转换装置，其特征在于，
所述被动切换单元中原处于直流电压控制模式的换流器在接收到任一个换流器由非直流电压控制模式切换为直流电压控制模式后，将该换流器切换为有功功率控制模式，且有功功率指令为该换流器的当前有功功率。
11.直流电压换流器退出装置，应用于多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统，所述多端柔性直流输电系统或柔性直流电网系统正常运行时一个换流器处于直流电压模式，其他换流器处于非直流电压控制模式，所述非直流电压控制模式为有功功率控制模式、频率控制模式之一，其特征在于，所述装置采用如下两种方案之一；
方案一包括：直流电压控制模式转移单元和换流器退出单元，其中：
所述直流电压控制模式转移单元，将待退出的换流器的直流电压控制模式转移至其他换流器，然后触发换流器退出单元；
所述换流器退出单元，按照非直流电压控制模式退出待退换流器；
方案二包括：功率调整单元和换流器闭锁单元，其中：
所述功率调整单元，将待退出的换流器有功功率的绝对值调整至设定的有功功率阀值内，然后触发换流器闭锁单元；
所述换流器闭锁单元，直接闭锁待退出换流器。
12.如权利要求11所述直流电压换流器退出装置，其特征在于，
所述直流电压控制模式转移单元将待退出换流器的直流电压控制模式转移至其他换流站后，调节待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值，然后触发换流器退出单元；
所述换流器退出单元闭锁待退出换流器。
13.如权利要求11所述直流电压换流器退出装置，其特征在于，
所述功率调整单元调整直流系统非直流电压控制站的功率指令使待退出换流器的有功功率至设定有功功率阀值，然后触发换流器闭锁单元；
所述换流器闭锁单元闭锁待退出换流器。
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