CN111697612A - 一种三端混合直流输电系统协调启动方法 - Google Patents

一种三端混合直流输电系统协调启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三端混合直流输电系统协调启动方法，包括解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值；基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行；基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站；当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，完成三站协调启动。本发明能够实现并联型三端混合直流输电系统“一键启动”，并且避免了启动过程中受端换流站之间功率互送的问题。

Description

一种三端混合直流输电系统协调启动方法
技术领域
本发明属于混合直流输电技术领域，具体涉及一种三端混合直流输电系统协调启动方法。
背景技术
多端直流输电系统是由至少三个换流站通过高压直流输电线路连接而组成直流输电系统，可实现多个具有不同外送和消纳能力交流电网的互联，实现多电源供电和多落点受电，同时节约了输电线路走廊，是更为灵活的输电方式。多端直流输电系统常见类型有并联型、串联型、混合型等，其中并联型多端直流输电系统是将各个换流站的直流侧通过输电线路及汇流母线并联在一起，是最为常见的多端直流输电系统类型，目前在国际上已有数个工程应用，国内也有多个工程在建。
多端直流输电系统可分为两种类型：基于晶闸管技术的常规直流输电系统(LCC-HVDC)和基于全控型电压源换流器的柔性直流输电系统(VSC-HVDC)。其中，常规直流输电系统(LCC-HVDC)的优点是成本低、损耗小、运行技术成熟，缺点是逆变侧容易发生换相失败、对交流系统的依赖性强、吸收大量无功、换流站占地面积大。而新一代的柔性直流输电系统则具有能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题等优点，但其存在成本高昂、损耗较大等缺陷。近年来，综合LCC-HVDC和VSC-HVDC技术的多端混合直流输电技术具有良好的工程应用前景，通过在整流侧采用LCC-HVDC，逆变侧采用VSC-HVDC，可以避免逆变侧的换相失败问题，同时一定程度保证工程造价上的优势。
并联型三端混合直流输电系统作为多端混合直流输电系统中的一种常见拓扑，其换流站的协调启动是一项关键技术。如何在兼顾LCC-HVDC和VSC-HVDC各自特点的前提下，同步协调启动各换流站，实现“一键启动”，同时减小对交流系统的冲击，防止两个逆变站之间功率互送，其方案尚在研究之中。本发明提供一套解决方案。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种三端混合直流输电系统协调启动方法，能够实现并联型三端混合直流输电系统“一键启动”，并且避免了启动过程中受端换流站之间功率互送的问题。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种三端混合直流输电系统协调启动方法，包括：
解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值；
基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行；
基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站；
当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，完成三站协调启动。
可选地，所述解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值，包括以下步骤：
定直流电压站基于接收到的启动指令解锁其包含的换流器，并将其直流电压控制到额定直流电压附近。
可选地，所述基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行，包括以下步骤：
定直流功率站基于接收到的启动指令，定直流电压站中换流器被解锁的信号，以及三端混合直流输电系统中极母线直流电压大于k倍的额定直流电压，解锁其包含的换流器，并处于零功率运行状态。
可选地，所述基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站，包括以下步骤：
基于接收到的启动指令，定直流电压站和定直流功率站中换流器均解锁的信号，以及极母线直流电压大于k倍的额定直流电压，解锁其包含的换流器，同时将整流站的电流指令设置为0.1倍整流站额定电流，整流站角度自初始值下调至正常工作角度。
可选地，所述当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，包括以下步骤：
当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，则按预定速率增大其直流电流至0.1倍定直流功率站额定电流，完成三站的协调启动。
可选地，所述将整流站的电流指令设置为0.1倍整流站额定电流，整流站角度自初始值下调至正常工作角度，具体为：
将整流站角度从初始值164度开始下调，经过T0ms后强制为D度，保持T1ms后继续下调至正常工作角度。
可选地，k的取值范围为[0.85,0.95]，T0的取值范围为[60，120]；T1的取值范围为[0,10]；D取值范围分别为[25,50]。
可选地，所述预设的速率的计算公式为：
Figure BDA0002534376140000031
可选地，启动后定直流电压站、定直流功率站、整流站的直流电流稳态运行范围为各自站的0.1倍额定电流至1倍额定电流。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提出一种三端混合直流输电系统协调启动方法，能够实现并联型三端混合直流输电系统“一键启动”，并且避免了启动过程中受端换流站之间功率互送的问题。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明所针对的并联型混合三端直流输电系统的拓扑结构示意图；
图2是本发明一种实施例提供的一种并联型三端混合直流输电系统协调启动方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
图1是本发明所针对的并联型混合三端直流输电系统的拓扑结构示意图，包括整流站1和两个逆变站(定直流电压站2和定直流功率站3)，以及第一输电线路4和第二输电线路6，汇流母线5。
其中，整流站1为LCC换流站，定直流电压站2和定直流功率站3均为VSC换流站。整流站1通过第一输电线路4连接至汇流母线5，定直流电压站2直接连接至汇流母线5，定直流功率站3通过第二输电线路6连接至汇流母线5，从而组成并联型混合三端直流输电系统。
本发明提供了一种三端混合直流输电系统协调启动方法，具体包括以下步骤：
解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值；
基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行；
基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站；
当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，完成三站协调启动。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值，包括以下步骤：
定直流电压站基于接收到的启动指令解锁其包含的换流器，并将其直流电压控制到额定直流电压附近。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行，包括以下步骤：
定直流功率站基于接收到的启动指令，定直流电压站中换流器被解锁的信号，以及三端混合直流输电系统中极母线直流电压大于k倍的额定直流电压，解锁其包含的换流器，并处于零功率运行状态。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站，包括以下步骤：
基于接收到的启动指令，定直流电压站和定直流功率站中换流器均解锁的信号，以及极母线直流电压大于k倍的额定直流电压，解锁其包含的换流器，同时将整流站的电流指令设置为0.1倍整流站额定电流，整流站角度自初始值下调至正常工作角度。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，包括以下步骤：
当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，则按预定速率增大其直流电流至0.1倍定直流功率站额定电流，完成三站的协调启动。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述将整流站的电流指令设置为0.1倍整流站额定电流，整流站角度自初始值下调至正常工作角度，具体为：
将整流站角度从初始值164度开始下调，经过T0ms后强制为D度，保持T1ms后继续下调至正常工作角度。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，k的取值范围为[0.85,0.95]，T0的取值范围为[60，120]；T1的取值范围为[0,10]；D取值范围分别为[25,50]。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述预设的速率的计算公式为：
Figure BDA0002534376140000041
其中，分母的时间可通过仿真试验确定。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，启动后定直流电压站、定直流功率站、整流站的直流电流稳态运行范围为各自站的0.1倍额定电流(即0.1p.u.)至1倍额定电流(即1.0p.u.)。
下面结合一具体实施方式对本发明中的方法进行详细说明，如图2所示，所述协调启动方法具体包括以下步骤：
步骤S110，发出启动直流指令。
启动指令一般由主控站发出，主控站可在整流站1，定直流电压站2，定直流功率站3中任意指定，启动指令通过站内通讯以及站间通讯传送给本换流站及另外两个换流站。
步骤S120，解锁定直流电压站，将直流电压控制到额定电压附近。
步骤S130，解锁定直流功率站，保持零功率运行状态。
定直流功率站收到启动指令，且收到定直流电压站解锁信号，且检测到极母线直流电压大于k倍(例如k＝0.95)的额定直流电压，则解锁本站换流器，并处于零功率运行状态。
步骤S140，解锁整流站。整流站收到启动指令，且收到定直流电压站和定直流功率站均解锁的信号，且检测到极母线直流电压大于k倍(例如k＝0.95)的额定直流电压，则解锁本站换流器，同时将本站电流指令设置为0.1倍额定电流，整流站角度从初始值164度开始下调，经过T0ms(例如T0＝90)后强制为D度(例如D＝35)，保持T1ms(例如T1＝4)后继续下调至正常工作角度。
步骤S150，定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后开始按一定速率增大本站直流电流至0.1倍额定电流，三站协调启动完成。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，包括：
解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值；
基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行；
基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站；
当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，完成三站协调启动。
2.根据权利要求1所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，所述解锁定直流电压站，控制直流电压到额定值，包括以下步骤：
定直流电压站基于接收到的启动指令解锁其包含的换流器，并将其直流电压控制到额定直流电压附近。
3.根据权利要求1所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，所述基于定直流电压站被解锁的信号，解锁定直流功率站，并保持零功率状态运行，包括以下步骤：
定直流功率站基于接收到的启动指令，定直流电压站中换流器被解锁的信号，以及三端混合直流输电系统中极母线直流电压大于k倍的额定直流电压，解锁其包含的换流器，并处于零功率运行状态。
4.根据权利要求1所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，所述基于定直流电压站和定直流功率站被解锁的信号，解锁整流站，包括以下步骤：
基于接收到的启动指令，定直流电压站和定直流功率站中换流器均解锁的信号，以及极母线直流电压大于k倍的额定直流电压，解锁其包含的换流器，同时将整流站的电流指令设置为0.1倍整流站额定电流，整流站角度自初始值下调至正常工作角度。
5.根据权利要求4所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，所述当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，按预设的速率逐步增大本站电流，包括以下步骤：
当定直流功率站检测到整流站解锁且整流站直流电流大于0后，则按预定速率增大其直流电流至0.1倍定直流功率站额定电流，完成三站的协调启动。
6.根据权利要求4所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，所述将整流站的电流指令设置为0.1倍整流站额定电流，整流站角度自初始值下调至正常工作角度，具体为：
将整流站角度从初始值164度开始下调，经过T0ms后强制为D度，保持T1ms后继续下调至正常工作角度。
7.根据权利要求6所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，k的取值范围为[0.85,0.95]，T0的取值范围为[60，120]；T1的取值范围为[0,10]；D取值范围分别为[25,50]。
8.根据权利要求4所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于，所述预设的速率的计算公式为：
Figure FDA0002534376130000021
9.根据权利要求1所述的一种三端混合直流输电系统协调启动方法，其特征在于：启动后定直流电压站、定直流功率站、整流站的直流电流稳态运行范围为各自站的0.1倍额定电流至1倍额定电流。
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