CN109687498B - 换流站双极并联运行线路倒闸系统及方法 - Google Patents

换流站双极并联运行线路倒闸系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种换流站双极并联运行线路倒闸系统及方法，包括：交流电源AC的输出端连接负极换流站M1和正极换流站M2；负极换流站M1的上桥臂出线经负极接地极电抗L1、第一隔离开关S1接地；正极换流站M2的下桥臂出线经正极接地极电抗L2接地；负极换流站M1的下桥臂出线上设有第二隔离开关S2；第三隔离开关S3的一端连接负极换流站M1的上桥臂出线，另一端连接负极换流站M1的下桥臂出线；第四隔离开关S4的一端连接正极换流站M2的上桥臂出线，另一端连接负极换流站M1的上桥臂出线。本发明可以实现换流站双极并联运行线路融冰，且融冰成本低。

Description

换流站双极并联运行线路倒闸系统及方法
技术领域
本发明涉及电力系统线路融冰技术领域，尤其涉及换流站双极并联运行线路倒闸实现线路融冰的系统及方法。
背景技术
冰雪灾害会使架空线覆冰过重，使得线路机械和电气性能的急剧下降，这将导致输电杆塔倒塌、供电中断等危害，严重威胁电网的安全可靠运行，并造成巨大的经济损失。因此，十分有必要对覆冰的输电线路的进行融冰。
目前，输电线路除冰的方法主要包括热力融冰、机械除冰、自然被动除冰等方法，其中热力融冰具有操作简便、易实施等优点，是高压直流输电工程中常用的融冰方法，双极并联融冰是热力融冰法的一种，MMC(Modular Multilevel Converter，模块化多电平换流器)换流站在进行双极并联融冰时，常采用内部安装断路器的方式，但该方式成本较高。
发明内容
本发明实施例提供一种换流站双极并联运行线路倒闸系统，用以实现换流站双极并联运行线路融冰，且融冰成本低，该系统包括：交流电源AC、负极换流站M1、正极换流站M2、第一隔离开关S1、第二隔离开关S2、第三隔离开关S3、第四隔离开关S4、负极接地极电抗L1和正极接地极电抗L2，其中，
交流电源AC的输出端连接负极换流站M1和正极换流站M2；
负极换流站M1的上桥臂出线经负极接地极电抗L1、第一隔离开关S1接地；
正极换流站M2的下桥臂出线经正极接地极电抗L2接地；
负极换流站M1的下桥臂出线上设有第二隔离开关S2；
第三隔离开关S3的一端连接负极换流站M1的上桥臂出线，另一端连接负极换流站M1的下桥臂出线；
第四隔离开关S4的一端连接正极换流站M2的上桥臂出线，另一端连接负极换流站M1的上桥臂出线。
本发明实施例提供一种换流站双极并联运行线路倒闸方法，该方法应用于上述换流站双极并联运行线路倒闸系统，用以实现换流站双极并联运行线路融冰，且融冰成本低，包括：
将负极换流站M1的输出有功功率值降为零，断开第一隔离开关S1和第二隔离开关S2；
若负极换流站M1和正极换流站M2的内部无冲击电流，闭合第三隔离开关S3；
将负极换流站M1的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站M1的上桥臂出线对地电压的值为正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值；
闭合第四隔离开关S4，切换负极换流站M1的控制方式为定有功功率控制，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值。
在本发明实施例中，将负极换流站M1的输出有功功率值降为零，断开第一隔离开关S1和第二隔离开关S2；若负极换流站M1和正极换流站M2的内部无冲击电流，闭合第三隔离开关S3；将负极换流站M1的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站M1的上桥臂出线对地电压的值为正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值；闭合第四隔离开关S4，切换负极换流站M1的控制方式为定有功功率控制，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值，此时正极换流站M2的上桥臂出线电流增加，实现对覆冰电路的融冰。本发明实施例中采用四个隔离开关进行融冰的方法，与现有技术中采用断路器进行融冰的方法相比，降低了融冰的成本。
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，下面将对实施例或现有技术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。在附图中：
图1为本发明实施例中换流站双极并联运行线路倒闸系统的电路图；
图2为本发明实施例提出的换流站双极并联运行线路倒闸方法的流程图；
图3为采用换流站双极并联运行线路倒闸方法时的仿真结果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图1为本发明实施例中换流站双极并联运行线路倒闸系统的电路图，如图1所示，该系统包括：交流电源AC、负极换流站M1、正极换流站M2、第一隔离开关S1、第二隔离开关S2、第三隔离开关S3、第四隔离开关S4、负极接地极电抗L1和正极接地极电抗L2，其中，
交流电源AC的输出端连接负极换流站M1和正极换流站M2；
负极换流站M1的上桥臂出线经负极接地极电抗L1、第一隔离开关S1接地；
正极换流站M2的下桥臂出线经正极接地极电抗L2接地；
负极换流站M1的下桥臂出线上设有第二隔离开关S2；
第三隔离开关S3的一端连接负极换流站M1的上桥臂出线，另一端连接负极换流站M1的下桥臂出线；
第四隔离开关S4的一端连接正极换流站M2的上桥臂出线，另一端连接负极换流站M1的上桥臂出线。
在一实施例中，负极换流站M1可以包括3个相单元X；正极换流站M2包括3个相单元X；
每一相单元X包括上桥臂Q和下桥臂W；
上桥臂Q包括串联的一个桥臂电抗Larm、一个桥臂电阻Rarm和多个模块化多电平换流器子模块；
下桥臂W包括串联的一个桥臂电抗Larm、一个桥臂电阻Rarm和多个模块化多电平换流器子模块。
在一实施例中，模块化多电平换流器子模块可以包括：第一IGBT开关管T1、第二IGBT开关管T2、第一二极管D1、第二二极管D2和电容C1，其中，
第一IGBT开关管T1的发射极E为模块化多电平换流器子模块的电流输入端，与第二IGBT开关管T2的集电极C连接；
第二IGBT开关管T2的发射极E为模块化多电平换流器子模块的电流输出端；
第一二极管D1的正极连接第一IGBT开关管T1的发射极E，第一二极管D1的负极连接第一IGBT开关管T1的集电极C；
第二二极管D2的正极连接第二IGBT开关管T2的发射极E，第二二极管D2的负极连接第二IGBT开关管T2的集电极C；
电容C1的一端连接第一IGBT开关管T1的集电极C，另一端连接第二IGBT开关管T2的发射极E。
在一实施例中，该系统还可以包括第一变压器漏电抗LT1和第二变压器漏电抗LT2，其中，
交流电源AC的输出端通过第一变压器漏电抗LT1连接负极换流站M1；
交流电源AC的输出端通过第二变压器漏电抗LT2连接正极换流站M2。
在一实施例中，该系统还可以包括：第一直流断路器DCCB1、第二直流断路器DCCB2、第一直流侧平波电抗器Ldc1和第二直流侧平波电抗器Ldc2，其中，
负极换流站M1的下桥臂出线经第一直流断路器DCCB1连接第一直流侧平波电抗器Ldc1，第一直流侧平波电抗器Ldc1连接输电线路；
正极换流站M2的上桥臂出线经第二直流断路器DCCB2连接第二直流侧平波电抗器Ldc2，第二直流侧平波电抗器Ldc2连接输电线路。
图2为本发明实施例提出的换流站双极并联运行线路倒闸方法的流程图，如图2所示，该方法应用于上述换流站双极并联运行线路倒闸系统，包括：
步骤201，将负极换流站M1的输出有功功率值降为零，断开第一隔离开关S1和第二隔离开关S2；
步骤202，若负极换流站M1和正极换流站M2的内部无冲击电流，闭合第三隔离开关S3；
步骤203，将负极换流站M1的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站M1的上桥臂出线对地电压的值为正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值；
步骤204，闭合第四隔离开关S4，切换负极换流站M1的控制方式为定有功功率控制，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值。
具体实施时，在步骤201中，将负极换流站M1的输出有功功率值降为零，等待该输出有功功率稳定到零后，第一隔离开关S1和第二隔离开关S2两端的电压和流过这两个隔离开关的电流基本为零，此时断开第一隔离开关S1和第二隔离开关S2；
在步骤202中，若负极换流站M1和正极换流站M2的内部无冲击电流，闭合第三隔离开关S3，使得负极换流站M1的下桥臂出线对地电压的值Udclnn为零，而正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值达到额定电压值左右；
在步骤203中，将负极换流站M1的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站M1的上桥臂出线对地电压的值为正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值，其中，定直流电压控制的控制目标是将负极换流站M1中的模块化多电平换流器子模块的直流电压控制在其额定值附近。
在步骤204中，闭合第四隔离开关S4，切换负极换流站M1的控制方式为定有功功率控制，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值，即实现了双极并联运行，此时正极换流站M2的上桥臂出现电流增加，实现对覆冰电路的融冰。
如图2所示，在本发明实施例中，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值，此时正极换流站M2的上桥臂出线电流增加，实现对覆冰电路的融冰。本发明实施例中采用四个隔离开关进行融冰的方法，与现有技术中采用断路器进行融冰的方法相比，四个隔离开关的成本低于断路器的成本，从而降低了融冰的成本。
下面给出一具体实施例，说明本发明实施例中的换流站双极并联运行线路倒闸方法的具体应用。
本实施例以康宝换流站为例，图3为采用换流站双极并联运行线路倒闸方法时的仿真结果图，结合图3，在第2s时，将负极换流站M1的输出有功功率值降为零，此时负极换流站的上桥臂出线电流I1开始下降到零值；在第2.5时，断开第一隔离开关S1和第二隔离开关S2，之后负极换流站M1和正极换流站M2的内部无冲击电流，且负极换流站M1的上桥臂出线对地电压Udclnp和负极换流站M1的下桥臂出线对地电压Udclnn开始上升；在第2.7s时，闭合第三隔离开关S3，使得负极换流站M1的下桥臂出线对地电压的值Udclnn为零，而正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值达到额定电压值左右；在第2.8s时，将负极换流站M1的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站M1的上桥臂出线对地电压Udclnp的值为正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值；在第3.3s时，闭合第四隔离开关S4；在第3.4s时，切换负极换流站M1的控制方式为定有功功率控制；在第3.4s之后，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值，从图3中可以看到，正极换流站M2的上桥臂出线电流I2从第3.7s之后开始增加，从而可以实现对覆冰电路的融冰。
综上所述，在本发明实施例中，将负极换流站M1的输出有功功率值降为零，断开第一隔离开关S1和第二隔离开关S2；若负极换流站M1和正极换流站M2的内部无冲击电流，闭合第三隔离开关S3；将负极换流站M1的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站M1的上桥臂出线对地电压的值为正极换流站M2的上桥臂出线对地电压的值；闭合第四隔离开关S4，切换负极换流站M1的控制方式为定有功功率控制，将负极换流站M1的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值，此时正极换流站M2的上桥臂出线电流增加，实现对覆冰电路的融冰。本发明实施例中采用四个隔离开关进行融冰的方法，与现有技术中采用断路器进行融冰的方法相比，四个隔离开关的成本低于断路器的成本，从而降低了融冰的成本。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种换流站双极并联运行线路倒闸系统，其特征在于，包括：交流电源(AC)、负极换流站(M1)、正极换流站(M2)、第一隔离开关(S1)、第二隔离开关(S2)、第三隔离开关(S3)、第四隔离开关(S4)、负极接地极电抗(L1)和正极接地极电抗(L2)，其中，
交流电源(AC)的输出端连接负极换流站(M1)和正极换流站(M2)；
负极换流站(M1)的上桥臂出线经负极接地极电抗(L1)、第一隔离开关(S1)接地；
正极换流站(M2)的下桥臂出线经正极接地极电抗(L2)接地；
负极换流站(M1)的下桥臂出线上设有第二隔离开关(S2)；
第三隔离开关(S3)的一端连接负极换流站(M1)的上桥臂出线，另一端连接负极换流站(M1)的下桥臂出线；
第四隔离开关(S4)的一端连接正极换流站(M2)的上桥臂出线，另一端连接负极换流站(M1)的上桥臂出线；
其中，在负极换流站(M1)的输出有功功率值稳定到零后，且所述第一隔离开关(S1)和第二隔离开关(S2)两端的电压和流经所述第一隔离开关(S1)和第二隔离开关(S2)的电流为零时，所述第一隔离开关(S1)和第二隔离开关(S2)断开，用于保证负极换流站(M1)和正极换流站(M2)的内部无冲击电流。
2.如权利要求1所述的换流站双极并联运行线路倒闸系统，其特征在于，负极换流站(M1)包括3个相单元(X)；正极换流站(M2)包括3个相单元(X)；
每一相单元(X)包括上桥臂(Q)和下桥臂(W)；
上桥臂(Q)包括串联的一个桥臂电抗(Larm)、一个桥臂电阻(Rarm)和多个模块化多电平换流器子模块；
下桥臂(W)包括串联的一个桥臂电抗(Larm)、一个桥臂电阻(Rarm)和多个模块化多电平换流器子模块。
3.如权利要求2所述的换流站双极并联运行线路倒闸系统，其特征在于，模块化多电平换流器子模块包括：第一IGBT开关管(T1)、第二IGBT开关管(T2)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)和电容(C1)，其中，
第一IGBT开关管(T1)的发射极(E)为模块化多电平换流器子模块的电流输入端，与第二IGBT开关管(T2)的集电极(C)连接；
第二IGBT开关管(T2)的发射极(E)为模块化多电平换流器子模块的电流输出端；
第一二极管(D1)的正极连接第一IGBT开关管(T1)的发射极(E)，第一二极管(D1)的负极连接第一IGBT开关管(T1)的集电极(C)；
第二二极管(D2)的正极连接第二IGBT开关管(T2)的发射极(E)，第二二极管(D2)的负极连接第二IGBT开关管(T2)的集电极(C)；
电容(C1)的一端连接第一IGBT开关管(T1)的集电极(C)，另一端连接第二IGBT开关管(T2)的发射极(E)。
4.如权利要求1所述的换流站双极并联运行线路倒闸系统，其特征在于，还包括第一变压器漏电抗(LT1)和第二变压器漏电抗(LT2)，其中，
交流电源(AC)的输出端通过第一变压器漏电抗(LT1)连接负极换流站(M1)；
交流电源(AC)的输出端通过第二变压器漏电抗(LT2)连接正极换流站(M2)。
5.如权利要求1所述的换流站双极并联运行线路倒闸系统，其特征在于，还包括第一直流断路器(DCCB1)、第二直流断路器(DCCB2)、第一直流侧平波电抗器(Ldc1)和第二直流侧平波电抗器(Ldc2)，其中，
负极换流站(M1)的下桥臂出线经第一直流断路器(DCCB1)连接第一直流侧平波电抗器(Ldc1)，第一直流侧平波电抗器(Ldc1)连接输电线路；
正极换流站(M2)的上桥臂出线经第二直流断路器(DCCB2)连接第二直流侧平波电抗器(Ldc2)，第二直流侧平波电抗器(Ldc2)连接输电线路。
6.一种换流站双极并联运行线路倒闸方法，其特征在于，该方法应用于权利要求1至5任一所述的换流站双极并联运行线路倒闸系统，包括：
将负极换流站(M1)的输出有功功率值降为零，断开第一隔离开关(S1)和第二隔离开关(S2)；
若负极换流站(M1)和正极换流站(M2)的内部无冲击电流，闭合第三隔离开关(S3)；
将负极换流站(M1)的控制方式切换为定直流电压控制，调整负极换流站(M1)的上桥臂出线对地电压的值为正极换流站(M2)的上桥臂出线对地电压的值；
闭合第四隔离开关(S4)，切换负极换流站(M1)的控制方式为定有功功率控制，将负极换流站(M1)的输出有功功率值提升至正常运行时的有功功率值。
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