CN113890000A - 一种高压三极直流输电系统运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压三极直流输电系统运行方法，包括三极直流运行、双极直流运行和单极直流运行三种运行模式；三极直流运行包括三极电流调制控制投入模式、三极电流调制控制退出模式以及三个独立的单极直流运行模式，在三极电流调制控制投入模式下，通过对三个极电流指令进行调制，使流过接地极的电流保持平衡；在三极电流调制控制退出模式下，对三极直流总功率进行控制，使三极直流总功率保持恒定；在三个独立的单极直流运行模式下，三个极均处在单极功率/电流控制状态；通过调整正常运行时的熄弧角以及采用换相失败预测控制来防止换相失败。本发明解决了现有高压三极直流输电技术中缺少实际可用的运行控制方法而导致无法实际工程应用的问题。
Description
技术领域
本发明属于高压直流输电领域，特别涉及了一种高压三极直流输电系统运行方法。
背景技术
高压三极直流输电系统是现阶段应对电网规模日益扩大的最佳交流输电线路改造方案之一。虽然现阶段三极输电技术已有理论探讨和可行性分析，但若想实际应用，则要对其各种运行工况有全面的研究和了解，即需要一套完整、可靠的控制、运行模式，现有研究中缺乏此类系统的运行控制原则，无法在实际工程应用中安全、有效地发挥高压三极直流输电的优势。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种高压三极直流输电系统运行方法。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种高压三极直流输电系统运行方法，包括三极直流运行、双极直流运行和单极直流运行三种运行模式；所述三极直流运行包括三极电流调制控制投入模式、三极电流调制控制退出模式以及三个独立的单极直流运行模式，在三极电流调制控制投入模式下，通过对三个极电流指令进行调制，使流过接地极的电流保持平衡；在三极电流调制控制退出模式下，对三极直流总功率进行控制，使三极直流总功率保持恒定；在三个独立的单极直流运行模式下，三个极均处在单极功率/电流控制状态；通过调整正常运行时的熄弧角以及采用换相失败预测控制来防止换相失败。
进一步地，当高压三极直流输电系统处于三极电流调制控制投入模式时，两个极直流电压极性和直流电流方向恒定不变，电流定值在最大值和最小值之间周期性调制，第三个极直流电压极性和直流电流方向快速改变，电流定值取另外两个极的电流定值之差，直流电压跟随直流电流方向变化呈现周期性的反转以保证直流功率传输方向不变，通过改变两极电流定值最大值和最小值的比值大小，实现对三极直流传输功率的控制，保证流过接地极的电流保持平衡。
进一步地，取正常运行的临界熄弧角为8度电角度。
进一步地，所述换相失败预测控制为，在检测到将要发生换相失败时，将触发角减小，以增加换相裕度，减少换相失败的发生。
进一步地，电流调制控制采用能够承受周期性电流反向的反并联结构晶闸管回路。
进一步地，单极直流运行时，采用电流控制或者功率控制运行方式。
进一步地，双极直流运行时采用功率控制运行方式。
进一步地，三极直流运行时，各极均能够在电流调制控制投入和退出的情况下正常运行。
进一步地，高压三极直流输电系统的导线及其串联设备在短时间内能够承受超处额定值的电流，但需保证一个周期内的极电流有效值不大于1p.u。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明通过合理的定值配合和控制方法，可灵活实现各极之间的协调控制。采用直流电流调制技术，周期性切换导线上的电流定值，可以充分利用所有导线的发热极限容量，从而提升输送功率。采用特有的正常运行熄弧角整定配合换相失败预测控制逻辑，极大程度避免换相失败的发生，提升系统运行的稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本发明中高压三极直流输电系统示意图；
图2是本发明中高压三极直流输电系统各极电压和电流调节特性。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明设计了一种高压三极直流输电系统运行方法，其输电控制系统结构配置如图1所示，各极电压和电流调节特性如图2所示（图中Ud和Id分别为各级直流电压和电流）。包括三极直流运行、双极直流运行和单极直流运行三种运行模式；所述三极直流运行包括三极电流调制控制投入模式、三极电流调制控制退出模式以及三个独立的单极直流运行模式，在三极电流调制控制投入模式下，通过对三个极电流指令进行调制，使流过接地极的电流保持平衡；在三极电流调制控制退出模式下，对三极直流总功率进行控制，使三极直流总功率保持恒定；在三个独立的单极直流运行模式下，三个极均处在单极功率/电流控制状态；通过调整正常运行时的熄弧角以及采用换相失败预测控制来防止换相失败。
在本实施例中，极1和极2的电压极性保持不变。由于极3的电流方向要发生周期性的变化，极3的电压也必须呈现周期性的反转以保证极3功率传输方向保持不变。为实现极3电压周期性反转，极3可以采用由两个反向并联的晶闸管构成换流阀，也可以直接由两个反向的换流阀并联组成。
在本实施例中，若直流电流最大值Idmax等于直流电流最小值Idmin，则电流调制比M为1，此时极1和极2都流过恒定的额定电流，极3中没有电流流过，此时高压三极直流输电系统的功率与高压双极直流输电系统相同。若Idmax和Idmin分别为1.37和0.37，则电流调制比M为3.73，极3电流为1p.u.，此时高压三极直流输电系统输送功率为2.74p.u.。
在本实施例中，换相失败的预测和避免分为两部分。第一部分为增大正常运行时整定的熄弧角，通常情况下晶闸管元件恢复关断时间小于400 μs，对应于50Hz 下的7.2度电角度，考虑到实际阀组串联元件的不一致性，取正常运行临界熄弧角为8度；第二部分为采用换相失败预测控制，当检测到故障后，快速增大熄弧角,实现提前触发，有效地避免了换相失败的发生。
各极发生换相失败特性与故障时刻各极电流大小有关。换相失败会引起直流输送功率短时间内的变化，但故障清除后直流系统均能较快恢复运行。
在本实施例中，电流调制控制采用能够承受周期性电流反向的反并联结构晶闸管回路。
在本实施例中，单极直流运行时，采用电流控制或者功率控制运行方式。双极直流运行时采用功率控制运行方式。三极直流运行时，各极均能够在电流调制控制投入和退出的情况下正常运行。
在本实施例中，高压三极直流输电系统的导线及其串联设备在短时间内能够承受超处额定值的电流，但需保证一个周期内的极电流有效值不大于1p.u。
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 (9)
1.一种高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：包括三极直流运行、双极直流运行和单极直流运行三种运行模式；所述三极直流运行包括三极电流调制控制投入模式、三极电流调制控制退出模式以及三个独立的单极直流运行模式，在三极电流调制控制投入模式下，通过对三个极电流指令进行调制，使流过接地极的电流保持平衡；在三极电流调制控制退出模式下，对三极直流总功率进行控制，使三极直流总功率保持恒定；在三个独立的单极直流运行模式下，三个极均处在单极功率/电流控制状态；通过调整正常运行时的熄弧角以及采用换相失败预测控制来防止换相失败。
2.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：当高压三极直流输电系统处于三极电流调制控制投入模式时，两个极直流电压极性和直流电流方向恒定不变，电流定值在最大值和最小值之间周期性调制，第三个极直流电压极性和直流电流方向快速改变，电流定值取另外两个极的电流定值之差，直流电压跟随直流电流方向变化呈现周期性的反转以保证直流功率传输方向不变，通过改变两极电流定值最大值和最小值的比值大小，实现对三极直流传输功率的控制，保证流过接地极的电流保持平衡。
3.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：取正常运行的临界熄弧角为8度电角度。
4.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：所述换相失败预测控制为，在检测到将要发生换相失败时，将触发角减小，以增加换相裕度，减少换相失败的发生。
5.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：电流调制控制采用能够承受周期性电流反向的反并联结构晶闸管回路。
6.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：单极直流运行时，采用电流控制或者功率控制运行方式。
7.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：双极直流运行时采用功率控制运行方式。
8.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：三极直流运行时，各极均能够在电流调制控制投入和退出的情况下正常运行。
9.根据权利要求1所述高压三极直流输电系统运行方法，其特征在于：高压三极直流输电系统的导线及其串联设备在短时间内能够承受超处额定值的电流，但需保证一个周期内的极电流有效值不大于1p.u。
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