CN112600211B - 一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法，装置包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，金属回线连接模块连接于金属回线上，线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；控制系统与各模块分别连接，用于控制各模块，实现电压降落的补偿，减小了系统损耗，降低了换流器的设计要求；另外本发明提供的补偿装置结构简单可靠，操作难度低，可广泛应用于两端双极直流输电系统或多端直流输电系统以及直流电网。

Description

一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，具体涉及一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法。

背景技术

针对采用金属回线的端对端直流输电系统，当正极输电线路或负极输电线路故障或者检修时可切换成一个独立运行的单极直流输电系统，因此应用于长距离电力互联场景具有更高的可靠性和运行灵活性。金属回线是一根低绝缘的中性线，位于正极输电线路和负极输电线路之间。金属回线通常一端接地，另一端承受所流经的最大电流产生的电压降。当采用金属回线的端对端直流输电系统处于双极运行方式时，流过正极输电线路和负极输电线路的电流幅值相等且方向相反，因此流过金属回线中的电流几乎为零，并且所有换流器中性点的电压都接近零。当采用金属回线的端对端直流输电系统的运行方式从双极运行方式转为单极运行方式后，由于长距离电力互联输送距离远，将导致沿金属回线存在显著的电压降，增加了正极输电线路和负极输电线路的损耗；进而换流器出口处的直流电压大幅降低，而金属回线的中性点电压显著升高，导致对换流站电气参数的设计提出了更高的要求。此外，无论是双极运行方式还是单极运行方式，对于长距离输电，沿输电线路都会有电力损耗，产生较大电压降。一般可以通过更改设置于换流器与电力系统之间变压器分接头的方式实现电压的调节，但由于变压器分接头的电压调节范围小，在长距离输电情况下依然会造成流过输电线路的电流较大，导致端对端直流输电系统的损耗大。

发明内容

为了克服上述现有技术中端对端直流输电系统损耗大的不足，本发明提供一种端对端直流输电系统的电压补偿装置，连接于端对端直流输电系统中送端换流器和受端换流器之间的正极输电线路、金属回线和负极输电线路上；其包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；

所述正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；所述控制系统与端对端直流输电系统、正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；

所述正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；

所述金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；

所述负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；

所述线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；

所述控制系统用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块。

所述正极补偿模块包括旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3和补偿换流器；

所述第二连接开关S2一端连接送端换流器的第一送端换流器，其另一端与补偿换流器和第三连接开关S3依次串联后，与旁路开关K和第一连接开关S1均并联，所述第三连接开关S3的另一端连接受端换流器的第一受端换流器。

所述金属回线连接模块包括第九连接开关S9，所述第九连接开关S9一端连接受端换流器的第一受端换流器和第二受端换流器，另一端接地；

所述负极连接模块包括第六连接开关S6，所述第六连接开关S6两端分别连接送端换流器的第二送端换流器和受端换流器的第二受端换流器。

所述线间连接模块包括第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8；

所述第四连接开关S4和第七连接开关S7各自的一端均连接于第二连接开关S2和补偿换流器之间，所述第四连接开关S4的另一端连接于第六连接开关S6与第二送端换流器之间，所述第七连接开关S7的另一端接地；

所述第五连接开关S5和第八连接开关S8各自的一端均连接于第三连接开关S3和补偿换流器之间，所述第五连接开关S5的另一端连接于第六连接开关S6与第二受端换流器之间，所述第八连接开关S8的另一端连接于第九连接开关S9与第一受端换流器和第二受端换流器之间。

所述控制系统包括检测模块和控制模块；所述控制模块一端通过检测模块与端对端直流输电系统连接，其另一端与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；

所述检测模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生控制指令，之后将控制指令发送给控制模块；

所述控制模块用于基于所述控制指令发送动作信号给正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，并发送触发信号触发正极补偿模块中的补偿换流器，使正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块按照动作信号动作，实现对正极输电线路、金属回线和负极输电线路上电压降落的补偿。

所述运行方式包括单极运行和双极运行。

另一方面，本发明提供一种端对端直流输电系统的电压补偿方法，包括：

控制系统检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生动作信号；

基于所述端对端直流输电系统的运行方式，控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；或

控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；或

控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到正极单极运行时，所述控制系统控制正极补偿模块的第一连接开关S1、线间连接模块的第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制正极补偿模块的旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、线间连接模块的第四连接开关S4、第五连接开关S5、负极连接模块的第六连接开关S6以及金属回线连接模块的第九连接模块S9断开，使正极补偿模块的补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到负极单极运行时，所述控制系统控制第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9断开，使补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现正极输电线路上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现负极输电线路上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为负极单极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第二连接开关S2、第三连接开关S3和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现正极输电线路上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为正极单极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现负极输电线路上电压降的补偿。

本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的端对端直流输电系统的电压补偿装置包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；控制系统与端对端直流输电系统、正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；所述正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；所述金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；所述负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；所述线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；所述控制系统用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，本发明提供的电压补偿装置能够对输电线路和金属回线上出现的压降进行补偿，减小了端对端直流输电系统的损耗；

本发明提供的技术方案通过各连接开关的配合实现电压补偿装置的投入与切除，保证了端对端直流输电系统从双极金属回线运行方式转为单极金属回线方式时金属回线出现电压降、正极输电线路出现电压降、负极输电线路出现电压降以及单极运行后出现电压降及时进行补偿，实现对电压降落的全部或部分补偿线路，避免了金属回线非接地端直流电压的升高，使换流器在设计时无需考虑单极运行时直流电流流过金属回线对受端直流电压及不接地换流站中性点电压造成的影响，降低了换流器的设计要求；

本发明提出的补偿装置结构简单可靠，操作难度低，可广泛应用于两端双极直流输电系统或多端直流输电系统以及直流电网。

附图说明

图1是本发明实施例中端对端直流输电系统的电压补偿装置结构图；

图2是本发明实施例中由续流二极管和单相可关断器件组成的VSC换流器结构示意图；

图3是本发明实施例中端对端直流输电系统在正极单极运行时系统示意图；

图4为本发明实施例中端对端直流输电系统在负极单极运行时系统接线示意图；

图5为本发明实施例中端对端直流输电系统双极运行且补偿正极电压暂降时系统接线示意图；

图6为本发明实施例中端对端直流输电系统双极运行且补偿负极电压暂降时系统接线示意图；

图7为本发明实施例中端对端直流输电系统在正极单极运行时补偿正极电压暂降的系统接线示意图；

图8为本发明实施例中端对端直流输电系统在负极单极运行时补偿负极电压暂降的系统接线示意图；

图9为本发明实施例中控制系统示意图；

图10为本发明实施例中端对端直流输电系统的电压补偿方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本发明实施例1提供了一种端对端直流输电系统的电压补偿装置，如图1所示，连接于端对端直流输电系统中送端换流器和受端换流器之间的正极输电线路、金属回线和负极输电线路上；电压补偿装置包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；

正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；控制系统与端对端直流输电系统、正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；

其中的正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；

其中的金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；

其中的负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；

其中的线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；

控制系统用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，即控制系统通过控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块中各连接开关的闭合和断开以及投入补偿换流器实现对正极输电线路、负极输电线路和金属回线上电压降落的补偿。

上述的端对端直流输电系统的运行方式包括单极运行和双极运行，其包括送端换流器(图1中的VSC1和VSC2)、输电线路和受端换流器(图1中的VSC3和VSC4)，输电线路包括正极输电线路、负极输电线路，正极输电线路和负极输电线路之间通过金属回线连接，换流器具体结构如图2所示。本发明实施例1中的换流器除了可以采用VSC结构的换流器，还可以采用MMC换流器。

当端对端直流输电系统在双极金属回线运行方式下工作时，电压补偿装置处于备用状态，不对端对端直流输电系统运行产生影响，此时旁路开关K闭合，将补偿控制器旁路。此外，第六连接开关S6和第九连接开关S9闭合，第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7、第八连接开关S8均断开。此时，正极输电线路中流过的电流i_d1与负极输电线路中流过的电流i_d2相等，因此，金属回线中流过的电流i_{_DMR}几乎为零。

正极补偿模块包括旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3和补偿换流器；

第二连接开关S2一端连接送端换流器的第一送端换流器，其另一端与补偿换流器和第三连接开关S3依次串联后，与旁路开关K和第一连接开关S1均并联，所述第三连接开关S3的另一端连接受端换流器的第一受端换流器。其中的补偿换流器采用VSC型补偿换流器(compensating converter，CC)，其为全控型功率半导体器件的电力电子变换装置，采用脉宽调制技术(Pulse Width Modulation，PWM)实现电压补偿输出。本发明实施例1提供的装置通过变压器连接交流系统实现补偿换流器的供电。

金属回线连接模块包括第九连接开关S9，所述第九连接开关S9一端连接受端换流器的第一受端换流器和第二受端换流器，另一端接地；

负极连接模块包括第六连接开关S6，所述第六连接开关S6两端分别连接送端换流器的第二送端换流器和受端换流器的第二受端换流器。

线间连接模块包括第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8；

第四连接开关S4和第七连接开关S7各自的一端均连接于第二连接开关S2和补偿换流器之间，所述第四连接开关S4的另一端连接于第六连接开关S6与第二送端换流器之间，所述第七连接开关S7的另一端接地；

第五连接开关S5和第八连接开关S8各自的一端均连接于第三连接开关S3和补偿换流器之间，所述第五连接开关S5的另一端连接于第六连接开关S6与第二受端换流器之间，所述第八连接开关S8的另一端连接于第九连接开关S9与第一受端换流器和第二受端换流器之间。

如图9所示，控制系统包括检测模块和控制模块；控制模块一端通过检测模块与端对端直流输电系统连接，其另一端与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；

检测模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生控制指令，之后将控制指令发送给控制模块；

控制模块用于基于所述控制指令发送动作信号给正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，并发送触发信号触发正极补偿模块中的补偿换流器，使正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块按照动作信号动作，实现对正极输电线路、金属回线和负极输电线路上电压降落的补偿。

本发明实施例1提供的电压补偿装置中各连接开关的状态具体如下：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到正极单极运行时，在控制系统控制下，正极补偿模块的第一连接开关S1、线间连接模块的第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，正极补偿模块的旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、线间连接模块的第四连接开关S4、第五连接开关S5、负极连接模块的第六连接开关S6以及金属回线连接模块的第九连接模块S9断开，金属回线中将流过负极输电线路的直流电流i_d1，即有i_d1＝i_{_DMR}，如图3所示，i_d1从金属回线的右侧流向左侧，控制系统通过发送触发信号控制补偿换流器的可关断器件IGBT，实现补偿换流器输出直流电压，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿；

当端对端直流输电系统由双极运行切换到负极单极运行时，在控制系统控制下，第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9断开，金属回线中将流过极II直流电流i_d2，即有，i_d2＝i_{_DMR}，如图4所示，i_d2从金属回线的左侧流向右侧，同样控制系统通过发送触发信号控制补偿换流器的可关断器件IGBT，令补偿换流器输出直流电压，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿；

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，在控制系统控制下，第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，如图5所示，控制系统通过发送触发信号控制补偿换流器的可关断器件IGBT，令补偿换流器输出直流电压，实现正极输电线路上电压降的补偿；

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，在控制系统控制下，第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，如图6所示，控制系统通过发送触发信号控制补偿换流器的可关断器件IGBT，令补偿换流器输出直流电压，实现负极输电线路上电压降的补偿；

当端对端直流输电系统的运行方式为负极单极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，在控制系统控制下，第二连接开关S2、第三连接开关S3和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，如图7所示，控制系统通过发送触发信号控制补偿换流器的可关断器件IGBT，令补偿换流器输出直流电压，实现正极输电线路上电压降的补偿；

当端对端直流输电系统的运行方式为正极单极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，在控制系统控制下，第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，如图8所示，控制系统通过发送触发信号控制补偿换流器的可关断器件IGBT，令补偿换流器输出直流电压，实现负极输电线路上电压降的补偿。

本发明实施例1提供的端对端直流输电系统的电压补偿装置适用于长距离的电力互联的柔性直流输电系统。长距离的电力互联，可能输送容量从几百兆瓦到几千兆瓦，输送距离可能是一百到几千公里。现有的输电技术与工程实践表明，采用直流输电在大容量远距离电力输送方面具有优势，尤其是柔性直流输电可以独立控制有功功率和无功功率、提供无功功率支撑、具有黑启动能力、不存在交流电网中的同步稳定等特点，可以广泛的应用于同步或者异步系统互联、大范围内多种能源互补发电的远距离输送、海上风电汇集送出及连接弱电网等不同的场景。

实施例2

本发明实施例2提供了一种端对端直流输电系统的电压补偿方法，具体流程图如图10所示，具体过程如下：

S101：控制系统检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于运行方式产生动作信号；

S102：基于端对端直流输电系统的运行方式，控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块、连接于金属回线上的金属回线补偿模块以及连接于负极输电线路上的负极补偿模块，实现对正极输电线路、金属回线补偿模块和负极输电线路上电压降落的补偿，即控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；或

控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；或

控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到正极单极运行时，所述控制系统控制正极补偿模块的第一连接开关S1、线间连接模块的第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制正极补偿模块的旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、线间连接模块的第四连接开关S4、第五连接开关S5、负极连接模块的第六连接开关S6以及金属回线连接模块的第九连接模块S9断开，使正极补偿模块的补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到负极单极运行时，所述控制系统控制第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9断开，使补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现正极输电线路上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现负极输电线路上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为负极单极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第二连接开关S2、第三连接开关S3和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现正极输电线路上电压降的补偿。

控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为正极单极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现负极输电线路上电压降的补偿。

为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，连接于端对端直流输电系统中送端换流器和受端换流器之间的正极输电线路、金属回线和负极输电线路上；其包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；

所述正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；所述控制系统与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；

所述正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；

所述金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；

所述负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；

所述线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；

所述控制系统用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块。

2.根据权利要求1所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述正极补偿模块包括旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3和补偿换流器；

所述第二连接开关S2一端连接送端换流器的第一送端换流器，其另一端与补偿换流器和第三连接开关S3依次串联后，与旁路开关K和第一连接开关S1均并联，所述第三连接开关S3的另一端连接受端换流器的第一受端换流器。

3.根据权利要求2所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述金属回线连接模块包括第九连接开关S9，所述第九连接开关S9一端连接受端换流器的第一受端换流器和第二受端换流器，另一端接地。

4.根据权利要求3所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述负极连接模块包括第六连接开关S6，所述第六连接开关S6两端分别连接送端换流器的第二送端换流器和受端换流器的第二受端换流器。

5.根据权利要求4所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述线间连接模块包括第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8；

所述第四连接开关S4和第七连接开关S7各自的一端均连接于第二连接开关S2和补偿换流器之间，所述第四连接开关S4的另一端连接于第六连接开关S6与第二送端换流器之间，所述第七连接开关S7的另一端接地；

所述第五连接开关S5和第八连接开关S8各自的一端均连接于第三连接开关S3和补偿换流器之间，所述第五连接开关S5的另一端连接于第六连接开关S6与第二受端换流器之间，所述第八连接开关S8的另一端连接于第九连接开关S9与第一受端换流器和第二受端换流器之间。

6.根据权利要求1所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述控制系统包括检测模块和控制模块；所述控制模块一端通过检测模块与端对端直流输电系统连接，其另一端与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接。

7.根据权利要求6所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述检测模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生控制指令，之后将控制指令发送给控制模块；

所述控制模块用于基于所述控制指令发送动作信号给正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，并发送触发信号触发正极补偿模块中的补偿换流器，使正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块按照动作信号动作，实现对正极输电线路、金属回线和负极输电线路上电压降落的补偿。

8.根据权利要求1所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述运行方式包括单极运行和双极运行。

9.一种端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，包括：

控制系统检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生动作信号；

基于所述端对端直流输电系统的运行方式，所述控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；或

所述控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；或

所述控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿。

10.根据权利要求9所述的端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，所述控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到正极单极运行时，所述控制系统控制正极补偿模块的第一连接开关S1、线间连接模块的第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制正极补偿模块的旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、线间连接模块的第四连接开关S4、第五连接开关S5、负极连接模块的第六连接开关S6以及金属回线连接模块的第九连接模块S9断开，使正极补偿模块的补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。

11.根据权利要求9所述的端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，所述控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统由双极运行切换到负极单极运行时，所述控制系统控制第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9断开，使补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。

12.根据权利要求9所述的端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，所述控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现正极输电线路上电压降的补偿。

13.根据权利要求9所述的端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，所述控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为双极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现负极输电线路上电压降的补偿。

14.根据权利要求9所述的端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，所述控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为负极单极运行且需要对负极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第二连接开关S2、第三连接开关S3和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第四连接开关S4、第五连接开关S5、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现正极输电线路上电压降的补偿。

15.根据权利要求9所述的端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，所述控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿，包括：

当端对端直流输电系统的运行方式为正极单极运行且需要对正极输电线路上的电压降进行补偿时，所述控制系统控制第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8断开，使补偿换流器投入运行，实现负极输电线路上电压降的补偿。