RU2693530C1 - Способ и устройство управления гибридной системой передачи постоянного тока - Google Patents

Способ и устройство управления гибридной системой передачи постоянного тока Download PDF

Info

Publication number
RU2693530C1
RU2693530C1 RU2018132821A RU2018132821A RU2693530C1 RU 2693530 C1 RU2693530 C1 RU 2693530C1 RU 2018132821 A RU2018132821 A RU 2018132821A RU 2018132821 A RU2018132821 A RU 2018132821A RU 2693530 C1 RU2693530 C1 RU 2693530C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
submodules
converter
voltage
hybrid
power
Prior art date
Application number
RU2018132821A
Other languages
English (en)
Inventor
Вэньцян ЧЖАО
Наньнань ВАН
Юнпин ВАН
Цзян ЛУ
Чуаньцзюнь БАЙ
Юй ЛУ
Original Assignee
Нр Электрик Ко., Лтд
Нр Инжиниринг Ко., Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нр Электрик Ко., Лтд, Нр Инжиниринг Ко., Лтд filed Critical Нр Электрик Ко., Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2693530C1 publication Critical patent/RU2693530C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
    • H02M7/4835—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels comprising two or more cells, each including a switchable capacitor, the capacitors having a nominal charge voltage which corresponds to a given fraction of the input voltage, and the capacitors being selectively connected in series to determine the instantaneous output voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/325—Means for protecting converters other than automatic disconnection with means for allowing continuous operation despite a fault, i.e. fault tolerant converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M5/00—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases
    • H02M5/40—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc
    • H02M5/42—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters
    • H02M5/44—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac
    • H02M5/453—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M5/458—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M5/4585—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases with intermediate conversion into dc by static converters using discharge tubes or semiconductor devices to convert the intermediate dc into ac using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having a rectifier with controlled elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/75—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means
    • H02M7/757—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only
    • H02M7/7575—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a thyratron or thyristor type requiring extinguishing means using semiconductor devices only for high voltage direct transmission link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение эффективного управления напряжением и током гибридной системы электропередачи постоянного тока, не допуская перебоев в электропередаче. Способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока включает в себя: регулировку общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце или регулировку общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока или мощность постоянного тока; регулировку общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока и напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области электропередачи постоянного тока (DC), а именно, к способу и устройству, применяющемуся в системе электропередачи постоянного тока, как минимум, один из концов которого образован модульным многоуровневым преобразователем, в частности, к способу и устройству управления гибридной системой электропередачи постоянного тока.
Существующий уровень техники
Технологию высоковольтной передачи постоянного тока (HVDC) можно разделить на два типа: HVDC на основе преобразователя с линейной коммутацией (LCC-HVDC) и HVDC на основе преобразователя с питанием от источника напряжения (VSC-HVDC). Преимущества технологии LCC-HVDC - низкая стоимость, невысокий уровень потерь и большой срок службы. Большая часть всех систем передачи постоянного тока работает на технологии LCC-HVDC. Однако у технологии LCC-HVDC есть и недостатки, такие как частое опрокидывание, зависимость от связанной системы переменного тока (АС), большое потребление реактивной мощности, высокие требования к площади, занимаемой преобразовательной подстанцией, и т.д. Технология нового поколения VSC-HVDC позволяет управлять процессом разъединения активной и реактивной мощности, не требует компенсации мощности; устройство отличается компактностью конструкции, не занимает много места и решает проблему опрокидывания. Однако на данный момент эта технология обладает некоторыми недостатками, например, высокая стоимость, значительное рассеивание мощности и т.д. Поэтому создание гибридной системы передачи постоянного тока, в которой передающий конец образован преобразователем с линейной коммутацией, а принимающий конец - преобразователем с питанием от источника напряжения, позволяет сочетать преимущества и компенсировать недостатки обеих технологий, т.е. получить более высокую номинальную мощность на единицу преобразователя с линейной коммутацией и сократить расходы на установку за счет использования технологии LCC, увеличить срок службы и эффективность работы за счет использования технологии LCC, сократить потребность в площади за счет использования преобразователей VSC, не требующих установки фильтров, получить возможность автономного пуска и независимого контроля качества благодаря технологии VSC и устранить вероятность опрокидывания за счет технологии VSC. Таким образом, у гибридной системы HVDC имеется множество вариантов применения.
Однако существующая гибридная система передачи постоянного тока имеет следующий недостаток: при сбое в сети переменного тока, где расположен преобразователь LCC, с передающего конца, в особенности при пробое на землю, выходное напряжение постоянного тока с преобразователя LCC снижается в зависимости от снижения напряжения переменного тока. Тем не менее, в рамках существующей технологии VSC-HVDC напряжением постоянного тока на преобразователе VSC невозможно управлять по отдельности и напрямую и подстраивать его под эталонное напряжение постоянного тока, вместо этого напряжением можно управлять только опосредованно, за счет изменения напряжения на конденсаторе или напряжения на подмодуле. Кроме того, напряжение постоянного тока невозможно уменьшать на большие значения из-за ограничений индекса модуляции. Поэтому в случае значительного падения напряжения переменного тока на передающем конце максимальное напряжение постоянного тока на выпрямителе LCC будет меньше, чем на обратном преобразователе VSC. В таком случае постоянный ток мгновенно снижается до нулевого значения, в результате чего происходит разрыв в линии электропередачи, что влечет за собой больше отрицательных последствий для связанной системы переменного тока, чем простое опрокидывание. Продолжительность разрыва в линии электропередачи практически равна продолжительности опрокидывания. Поэтому поиск эффективного способа управления передачей, позволяющего избежать разрыва электропередачи в таких случаях, остается актуальным.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ и устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока для эффективного управления напряжением и постоянным током с многоуровневого преобразователя, позволяющего избежать разрыва электропередачи в случае сбоя в сети переменного тока со стороны преобразователя LCC.
Для достижения заявленной задачи в настоящем изобретении применяются следующее техническое решение:
Предлагается способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, где гибридная система электропередачи постоянного тока состоит из выпрямительной станции преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с передающего конца, станции обратного преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с принимающего конца, и линии электропередачи постоянного тока, соединяющей выпрямительную преобразующую станцию и станцию обратного преобразователя, при этом выпрямительная преобразующая станция состоит из, как минимум, одной группы устройств преобразователей тока CSC, а станция обратного преобразователя состоит из, как минимум, одной группы модульных многоуровневых преобразователей. Способ включает в себя: регулировку общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце; или регулировку общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока или мощность постоянного тока; регулировку общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока и напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце.
Согласно настоящему способу управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, напряжение постоянного тока выпрямительной станции на другом конце соответствует фактическому измеренному напряжению постоянного тока или расчетному значению постоянного тока.
Согласно настоящему способу управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, общее количество вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя соответствует числу всех фактически действующих подмодулей, которые выдают уровень, отличный от нуля, для одной фазы модульного многоуровневого преобразователя.
Согласно настоящему способу управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, подмодули, которые способны выдавать отрицательный уровень используются в качестве плечей модульного многоуровневого преобразователя.
Настоящее изобретение также предлагает устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, которое состоит из блока дискретизации, определяющего блока и главного управляющего блока, при этом:
блок дискретизации применяется для получения напряжения и постоянного тока гибридной системы электропередачи постоянного тока, переменного тока сети переменного тока, к которой подключен модульный многоуровневый преобразователь и напряжения на конденсаторе для подмодулей модульного многоуровневого преобразователя;
определяющий блок применяется для определения наличия отклонения по мощности или величине постоянного тока, который передается по системе электропередачи постоянного тока, от эталонного значения исходя из соответствующего аналогового значения, полученного блоком дискретизации;
главный управляющий блок используется для регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце; или
регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока или мощность постоянного тока; или
регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока и напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце.
Применение вышеперечисленных решений позволяет достичь полезного эффекта:
(1) Благодаря способу управления согласно настоящему изобретению, можно регулировать выход по напряжению постоянного тока в большом диапазоне от -Ud до +Ud, что позволит избежать разрывов на линии электропередачи из-за сбоев в сети переменного тока со стороны LCC.
(2) Благодаря способу управления согласно настоящему изобретению, гибридная система электропередачи постоянного тока может эффективно управлять постоянным током и мощностью постоянного тока.
(3) Благодаря способу управления согласно настоящему изобретению, полярность напряжения гибридной системы электропередачи постоянного тока можно быстро обращать.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фигура 1 - схема гибридной двусторонней системы электропередачи постоянного тока на основе однополюсной симметричной обмотки;
Фигура 2 - схема гибридной двусторонней системы электропередачи постоянного тока на основе двухполюсной симметричной обмотки;
Фигура 3 - логическая блок-схема способа управления гибридной системой электропередачи постоянного тока согласно настоящему изобретению;
Фигура 4 - конструктивная блок-схема устройства управления гибридной системой электропередачи постоянного тока согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже приводится описание вариантов осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.
Гибридная система электропередачи постоянного тока состоит из выпрямительной станции преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с передающего конца, станции обратного преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с принимающего конца, и линии электропередачи постоянного тока, соединяющей выпрямительную преобразующую станцию и станцию обратного преобразователя. Станция обратного преобразования подключена к электросети переменного тока с принимающего конца через трансформатор. Выпрямительная преобразующая станция состоит из, как минимум, одной группы устройств преобразователей тока CSC, а станция обратного преобразователя состоит из, как минимум, одной группы модульных многоуровневых преобразователей
Как правило, на выпрямительной преобразовательной станции установлен преобразователь тока CSC на основе тиристора, при этом у преобразователя тока может быть шестипульсный мостиковый контур, двенадцатипульсный мостиковый контур или двойной двенадцатипульсный мостиковый контур. На станции обратного преобразователя установлен модульный многоуровневый преобразователь на основе полностью управляемого силового электронного устройства. Подмодули, которые способны выдавать отрицательный уровень, используются в качестве плечей модульного многоуровневого преобразователя, например, такие полные мостовые подмодули, полюсные двойные подмодули или сдвоенные полюсные двойные подмодули. Подмодули оснащены полностью управляемым коммутационным аппаратом, например, БТИЗ, БТКЗ, ИТОЗ или запираемый тиристор.
На Фигуре 1 показана гибридная двусторонняя система электропередачи постоянного тока на основе однополюсной симметричной обмотки, а на Фигуре 2 показана гибридная двусторонняя система электропередачи постоянного тока на основе двухполюсной симметричной обмотки. Это наиболее часто используемые гибридные двусторонние системы электропередачи постоянного тока. Настоящее изобретение относится к гибридным двусторонним системам электропередачи постоянного тока, показанным на Фигурах 1 и 2, но не ограничивается ими. Описанный способ относится ко всем гибридным системам электропередачи постоянного тока. Ниже приводится вариант осуществления со ссылкой на Фигуру 2.
Как показано на Фигуре 2, гибридная система электропередачи постоянного тока состоит из выпрямительной преобразовательной станции и станции обратного преобразования, которые соединяются двумя линиями электропередачи постоянного тока. Выпрямительная преобразовательная станция применяется для преобразования трехфазного переменного тока сети переменного тока на передающем конце в постоянный ток и передачи постоянного тока на станцию обратного преобразования по линии электропередачи. Исходя из технологических условий системы требуется определить, подключен ли пассивный фильтр к шине на входе электросети переменного тока на передающем конце. Если используется тиристорный преобразователь тока, необходимо использовать пассивный фильтр, а в некоторых случаях - и дополнительный конденсатор реактивной мощности. Выпрямительная преобразовательная станция согласно Фигуре 2 образована путем последовательного соединения тиристорных преобразователей, которые образуют каскадный узел, подключающийся к электроду заземления. Кроме последовательного соединения, положительный и отрицательный конец подключаются к линиям электропередачи через сглаживающий реактор. Кроме того, между линией электропередачи и землей установлен фильтр постоянного тока.
Тиристорный преобразователь имеет двенадцатипульсный мостиковый контур, каждое плечо которого образовано путем последовательного соединения нескольких тиристоров, а управление тиристорным преобразователем осуществляется в соответствии с постоянной политикой управления мощностью. Тиристорный преобразователь подключен к сети переменного тока на передающем конце через трехобмоточный трансформатор по схеме Y0/Y/Δ, а выключатель переменного тока находится со стороны первичной обмотки трансформатора. Трансформатор преобразует уровень напряжения под трехфазный переменный ток системы переменного тока на передающем конце, чтобы подстроиться к требуемому уровню напряжения постоянного тока. Другая схема вторичной обмотки трансформатора обеспечивает трехфазный переменный ток с фазовым углом 30° для верхнего и нижнего шестипульсного мостикового контура двенадцатипульсного мостикового тиристорного преобразователя, чтобы снизить ток гармонической составляющей, поступающий в электросеть.
Станция обратного преобразователя предназначена для преобразования постоянного тока в трехфазный переменный ток и передачи трехфазного переменного тока в электросеть переменного тока на принимающем конце. Станция обратного преобразователя образована путем последовательного соединения двух групп преобразователем с питанием от источника мощности, которые образуют каскадный узел, подключающийся к электроду заземления. Преобразователь с питанием от источника мощности подключен к сети переменного тока на принимающем конце через двухобмоточный трансформатор по схеме Y0/Δ, а выключатель переменного тока находится со стороны первичной обмотки трансформатора. Преобразователь с питанием от источника мощности регулируется по постоянному среднему напряжению на конденсаторе подмодулей и согласно постоянной политике управления реактивной мощностью.
В случае серьезного пробоя на землю в системе переменного тока на передающем конце, где расположена выпрямительная преобразовательная станция, выходное напряжение постоянного тока от тиристорного преобразователя может значительно снизиться вместе с напряжением переменного тока, при этом напряжение постоянного тока со стороны выпрямителя меньше выходного напряжения, которое выдает модульный многоуровневый преобразователь со стороны обратного преобразователя. В этом случае величина постоянного тока в гибридной системе электропередачи будет меньше эталонного значения, заданного системой. Таким образом, регулятор постоянного тока станции обратного преобразователя снижает эталонное значение UREF напряжения постоянного тока. В этом случае количество всех подмодулей, вставленных в каждую фазу модульного многоуровневого преобразователя и выдающих уровень, отличный от нуля, равняется N_SUM=UREF/Uc, где Uc - значение напряжения на конденсаторе для подмодуля. Поскольку система со стороны переменного тока регулируется под постоянное напряжение на конденсаторе подмодулей, Uc можно считать постоянным значением. При снижении эталонного значения UREF напряжения постоянной сети общее количество N_SUM вставленных подмодулей модульного многоуровневого конвертера также снижается, т.е. значение напряжения постоянного тока, фактически выработанное модульным многоуровневым преобразователем, также снижается, причем постоянный ток, который передается гибридной системой электропередачи, приближается к эталонному значению, благодаря чему удается избежать разрыва электропередачи в системе. Логическая блок-схема всего процесса управления показана на Фигуре 3.
Согласно вышеописанному методу управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, общее количество вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярность выходного уровня вставленных подмодулей также можно регулировать в режиме реального времени в соответствии со значением напряжения постоянного тока, замеренного по факту выпрямительной станцией, или расчетным значением напряжения постоянного тока.
Согласно вышеописанному методу управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, общее количество вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярность выходного уровня вставленных подмодулей также можно регулировать в режиме реального времени в соответствии с величиной постоянного тока и со значением напряжения постоянного тока, замеренного по факту выпрямительной станцией на другом конце, или расчетным значением напряжения постоянного тока.
Ниже описывается вариант осуществления изобретения, позволяющий более подробно раскрыть конкретный вариант применения способа управления гибридной системой электропередачи, как показано на Фигуре 2. Для гибридной системы электропередачи, как показано на Фигуре 2, предполагается, что плечи модульного многоуровневого преобразователя со стороны обратного преобразователя состоят из 200 подмодулей с расчетным напряжением на конденсаторе по 1,6 кВ для каждого подмодуля. Далее, при нормальном режиме работы, расчетное напряжение постоянного тока в системе составит 320 кВ, т.е. эталонное значение UREF напряжения постоянного тока в системе тоже будет равно 320 кВ. При нормальном режиме работы количество подмодулей, вставленных в каждую фазу модульного многоуровневого преобразователя и выдающих уровень, отличный от нуля, составляет N_SUM=UREF/Uc=200. Если принять, что количество NREF подмодулей, преобразуемых по выходному напряжению модуляции внутренним контуром управления переменного тока, составляет 85, то количество подмодулей, которые необходимо вставить в верхнее плечо модульного многоуровневого преобразователя рассчитывается по формуле NP=0.5*200-85=15, а количество подмодулей, которое необходимо вставить в нижнее плечо модульного многоуровневого преобразователя - по формуле NP=0.5*200+85=185. Таким образом, в данном случае 15 подмодулей, которые выдают положительный уровень, вставлены в верхнее плечо модульного многоуровневого преобразователя со стороны обратного преобразователя, а 185 подмодулей, которые выдают положительный уровень, вставлены в нижнее плечо. В случае серьезного пробоя на землю в системе переменного тока на передающем конце, где расположена выпрямительная преобразовательная станция, выходное напряжение постоянного тока от тиристорного преобразователя может значительно снизиться вместе с напряжением переменного тока, при этом напряжение постоянного тока со стороны выпрямителя меньше выходного напряжения, которое выдает модульный многоуровневый преобразователь со стороны обратного преобразователя. В этом случае величина постоянного тока в гибридной системе электропередачи будет меньше эталонного значения, заданного системой. Как показано на Фигуре 3, регулятор постоянного тока на логической блок-схеме начинает регулировать систему. В этом случае эталонное значение UREF напряжения постоянного тока может опуститься до уровня менее 320 кВ, а количество всех подмодулей, вставленных в каждую фазу модульного многоуровневого преобразователя и выдающих уровень, отличный от нуля, равняется N_SUM=UREF/Uc<200, например, N_SUM=125. То есть, в данном случае напряжение постоянного тока гибридной системы электропередач снижается с 320 кВ до 200 кВ, выходное напряжение модульного многоуровневого преобразователя со стороны обратного преобразователя соответствует напряжению постоянного тока со стороны выпрямителя, а постоянный ток, который передается гибридной системой электропередачи, восстанавливается до эталонного значения. Если принять, что количество NREF подмодулей, преобразуемых по выходному напряжению модуляции внутренним контуром управления переменного тока, все еще составляет 85, то количество подмодулей, которые необходимо вставить в верхнее плечо модульного многоуровневого преобразователя рассчитывается по формуле NP=0.5*125-85=-23 (с округлением), а количество подмодулей, которое необходимо вставить в нижнее плечо модульного многоуровневого преобразователя - по формуле NP=0.5*125+85=148 (с округлением). То есть, в данном случае в верхнее плечо модульного многоуровневого преобразователя со стороны обратного преобразователя вставлено 23 подмодуля, выдающих отрицательный уровень, а в нижнее плечо - 148 подмодулей, выдающих положительный уровень.
Настоящее изобретение также предлагает устройство для управления гибридной системой электропередачи, как показано на Фигуре 4, которое состоит из блока дискретизации, определяющего блока и главного управляющего блока, при этом:
блок дискретизации применяется для получения напряжения и постоянного тока гибридной системы электропередачи постоянного тока, переменного тока сети переменного тока, к которой подключен модульный многоуровневый преобразователь и напряжения на конденсаторе для подмодулей модульного многоуровневого преобразователя;
определяющий блок применяется для определения наличия отклонения по мощности или величине постоянного тока, который передается по системе электропередачи постоянного тока, от эталонного значения исходя из соответствующего аналогового значения, полученного блоком дискретизации;
главный управляющий блок используется для регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце; или
регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока или мощность постоянного тока; или
регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока и напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце.
Вышеприведенное описание представляет собой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что специалист в состоянии вносить усовершенствования и модификации, не отходя от принципа настоящего изобретения. Любые подобные изменения и модификации подпадают в область патентной защиты настоящего изобретения.

Claims (18)

1. Способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, характеризующийся тем, что выполняется регулировка общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце; или
выполняется регулировка общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока или мощность постоянного тока; или
выполняется регулировка общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока и напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце.
2. Способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что:
гибридная система электропередачи постоянного тока состоит из выпрямительной станции преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с передающего конца, станции обратного преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с принимающего конца, и линии электропередачи постоянного тока, соединяющей выпрямительную преобразующую станцию и станцию обратного преобразователя, при этом выпрямительная преобразующая станция состоит из как минимум одной группы устройств преобразователей тока CSC, а станция обратного преобразователя состоит из как минимум одной группы модульных многоуровневых преобразователей.
3. Способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что напряжение постоянного тока выпрямительной станции на другом конце соответствует фактическому измеренному напряжению постоянного тока или расчетному значению постоянного тока.
4. Способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что общее количество вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя соответствует числу всех фактически действующих подмодулей, которые выдают уровень, отличный от нуля, для одной фазы модульного многоуровневого преобразователя.
5. Способ управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что подмодули, которые способны выдавать отрицательный уровень, используются в качестве плеч модульного многоуровневого преобразователя.
6. Устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока, характеризующееся тем, что оно состоит из блока дискретизации, определяющего блока и главного управляющего блока, при этом:
блок дискретизации применяется для получения напряжения и постоянного тока гибридной системы электропередачи постоянного тока, переменного тока сети переменного тока, к которой подключен модульный многоуровневый преобразователь, и напряжения на конденсаторе для подмодулей модульного многоуровневого преобразователя;
определяющий блок применяется для определения наличия отклонения по мощности или величине постоянного тока, который передается по системе электропередачи постоянного тока, от эталонного значения исходя из соответствующего аналогового значения, полученного блоком дискретизации;
главный управляющий блок используется для регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце; или
регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока или мощность постоянного тока; или
регулировки общего количества вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя и полярности выходного уровня вставленных подмодулей в режиме реального времени под величину постоянного тока и напряжение постоянного тока выпрямительной подстанции на другом конце.
7. Устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 6, отличающееся тем, что гибридная система электропередачи постоянного тока состоит из выпрямительной станции преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с передающего конца, станции обратного преобразователя, подключенной к электросети переменного тока с принимающего конца, и линии электропередачи постоянного тока, соединяющей выпрямительную преобразующую станцию и станцию обратного преобразователя, при этом выпрямительная преобразующая станция состоит из как минимум одной группы устройств преобразователей тока CSC, а станция обратного преобразователя состоит из как минимум одной группы модульных многоуровневых преобразователей.
8. Устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 6, отличающееся тем, что напряжение постоянного тока выпрямительной станции на другом конце соответствует фактическому измеренному напряжению постоянного тока или расчетному значению постоянного тока.
9. Устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 6, отличающееся тем, что общее количество вставленных подмодулей модульного многоуровневого преобразователя соответствует числу всех фактически действующих подмодулей, которые выдают уровень, отличный от нуля, для каждой фазы модульного многоуровневого преобразователя.
10. Устройство управления гибридной системой электропередачи постоянного тока по п. 6, отличающееся тем, что подмодули, которые способны выдавать отрицательный уровень, используются в качестве плеч модульного многоуровневого преобразователя.
RU2018132821A 2016-03-10 2017-01-19 Способ и устройство управления гибридной системой передачи постоянного тока RU2693530C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610135189.4A CN105762824B (zh) 2016-03-10 2016-03-10 一种混合直流输电系统控制方法及装置
CN201610135189.4 2016-03-10
PCT/CN2017/071657 WO2017152720A1 (zh) 2016-03-10 2017-01-19 一种混合直流输电系统控制方法及装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2693530C1 true RU2693530C1 (ru) 2019-07-03

Family

ID=56332905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018132821A RU2693530C1 (ru) 2016-03-10 2017-01-19 Способ и устройство управления гибридной системой передачи постоянного тока

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10700525B2 (ru)
EP (1) EP3407455B8 (ru)
CN (1) CN105762824B (ru)
BR (1) BR112018067436B1 (ru)
CA (1) CA3015712C (ru)
MX (1) MX2018010568A (ru)
RU (1) RU2693530C1 (ru)
WO (1) WO2017152720A1 (ru)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105762824B (zh) 2016-03-10 2017-11-24 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合直流输电系统控制方法及装置
WO2018233824A1 (en) * 2017-06-21 2018-12-27 Abb Schweiz Ag CONTROL OF MMC DURING A BREAK
CN109428341B (zh) * 2017-09-05 2021-12-10 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流电压协调控制方法
CN107769241B (zh) * 2017-12-07 2020-07-28 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流输电系统电压电流控制方法及装置
CN111566886B (zh) * 2017-12-21 2021-10-19 Abb电网瑞士股份公司 操作换流站的方法、换流站和hvdc传输系统
CN109962488B (zh) * 2017-12-25 2023-09-01 日立能源瑞士股份公司 高压直流输电系统
CN108258713A (zh) * 2018-01-05 2018-07-06 南京南瑞继保电气有限公司 带故障重启功能的混合直流输电系统故障处理装置及方法
CN109617113B (zh) * 2018-12-19 2022-02-18 南京南瑞继保电气有限公司 用于直流功率与交流功率控制目标相互转换的装置及方法
CN109787265B (zh) * 2019-01-31 2022-11-01 中国能源建设集团天津电力设计院有限公司 一种平抑新能源出力波动的柔性直流输电系统协调控制方法
CN109921450B (zh) * 2019-03-08 2021-04-02 华北电力大学 一种含风电和dc-dc储能系统的四端vsc-mtdc
CN110571841A (zh) * 2019-07-10 2019-12-13 台州宏达电力建设有限公司台州经济开发区运检分公司 变频输电系统
CN110365036B (zh) * 2019-07-23 2020-12-18 许继电气股份有限公司 一种lcc-vsc直流输电系统的功率协调控制方法与装置
CN110620395B (zh) * 2019-08-29 2022-03-04 中国电力科学研究院有限公司 一种确定混合直流输电系统送端交流故障后直流电流断续时间的方法和系统
CN110718918B (zh) * 2019-09-12 2021-01-05 重庆大学 一种基于hvac和lcc-vsc hvdc混合系统的潮流计算方法
CN110676867B (zh) * 2019-10-15 2023-04-18 湖南大学 一种考虑相角跳变的直流输电连续换相失败抑制方法
CN110912175A (zh) * 2019-12-03 2020-03-24 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种混合四端高压直流输电系统
US20220140607A1 (en) * 2020-10-30 2022-05-05 University Of Tennessee Research Foundation Station-hybrid high voltage direct current system and method for power transmission
CN112383079A (zh) * 2020-11-19 2021-02-19 国网浙江省电力有限公司经济技术研究院 一种特高压直流输电系统的直流系统控制方法和装置
CN112542839A (zh) * 2020-12-11 2021-03-23 深圳供电局有限公司 一种电力系统结构
CN112564538B (zh) * 2020-12-16 2022-03-15 国网北京市电力公司 确定换流器参数的方法和装置
CN113612222B (zh) * 2021-08-05 2023-08-04 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司广州局 混合直流输电系统的故障穿越控制方法
CN113922415B (zh) * 2021-09-28 2023-10-03 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 基于igct、lcc、igbt器件的海上风电并网系统及控制方法
EP4184768A1 (en) * 2021-11-17 2023-05-24 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Converter and method of operating a converter
CN114499251A (zh) * 2022-01-29 2022-05-13 清华大学 换流系统及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103701145A (zh) * 2014-01-02 2014-04-02 浙江大学 一种基于混杂式mmc的混合型直流输电系统
US20150155716A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Power Electronic Interface for Connecting Two AC Systems
RU2562251C2 (ru) * 2011-04-01 2015-09-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ формирования выходного напряжения и устройство для осуществления способа

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103337972B (zh) * 2013-05-22 2014-06-18 华中科技大学 一种混合型换流器及风力发电系统
CN104917415B (zh) 2014-03-13 2017-09-01 国家电网公司 一种混合模块化多电平换流器的直流故障穿越控制方法
CN104218573A (zh) * 2014-08-29 2014-12-17 华南理工大学 一种受端电网发生故障时mmc-hvdc的控制方法
CN104795834B (zh) * 2015-04-29 2017-08-04 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合直流输电拓扑结构及控制方法
CN104852401B (zh) * 2015-06-02 2017-07-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合直流输电系统、控制方法及潮流反转控制方法
CN105762824B (zh) * 2016-03-10 2017-11-24 南京南瑞继保电气有限公司 一种混合直流输电系统控制方法及装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2562251C2 (ru) * 2011-04-01 2015-09-10 Сименс Акциенгезелльшафт Способ формирования выходного напряжения и устройство для осуществления способа
US20150155716A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Power Electronic Interface for Connecting Two AC Systems
CN103701145A (zh) * 2014-01-02 2014-04-02 浙江大学 一种基于混杂式mmc的混合型直流输电系统

Also Published As

Publication number Publication date
EP3407455A1 (en) 2018-11-28
MX2018010568A (es) 2019-02-11
US20190052087A1 (en) 2019-02-14
EP3407455B8 (en) 2021-12-22
BR112018067436A2 (pt) 2019-01-02
CA3015712C (en) 2018-11-27
CA3015712A1 (en) 2017-09-14
EP3407455A4 (en) 2019-10-02
CN105762824A (zh) 2016-07-13
CN105762824B (zh) 2017-11-24
EP3407455B1 (en) 2021-11-10
WO2017152720A1 (zh) 2017-09-14
US10700525B2 (en) 2020-06-30
BR112018067436B1 (pt) 2023-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2693530C1 (ru) Способ и устройство управления гибридной системой передачи постоянного тока
Oni et al. A review of LCC-HVDC and VSC-HVDC technologies and applications
US9948104B2 (en) Tripolar VSC-HVDC transmission system and method
US9692311B2 (en) High-voltage direct current converter including a 12-pulse diode recitifier connected in series with a voltage-source converter
US6954366B2 (en) Multifunction hybrid intelligent universal transformer
CA2622089A1 (en) Apparatus for electrical power transmission
CN104377720B (zh) 一种基于mmc变流站的直流输电潮流控制方法
CA2713018C (en) High voltage inverter
US9209679B2 (en) Method and apparatus for transferring power between AC and DC power systems
CN107359579B (zh) 基于svg与二极管整流器互补的集约型直流融冰装置
JP2011511608A5 (ru)
CN108964026B (zh) 一种用于中压配电网的统一电能质量调节器
CN111600325A (zh) 一种混合级联直流输电系统故障穿越方法及系统
CN108879679B (zh) 一种用于中压配电网的多目标电能质量综合治理装置
Shrivastava et al. Overview strategy of wind farm in VSC-HVDC power transmission
CN103762583A (zh) 串联型多端直流输电系统及其功率控制方法
US10938213B2 (en) Power transmission via a bipolar high-voltage DC transmission link
Kavya et al. Comparison of controllers of hybrid HVDC link in multi-infeed application
Yakupoglu et al. Technical and economic comparison of HVDC converter technologies
US20240171072A1 (en) Dc/dc converter device for a wind turbine, an electric drive system, or an industrial dc supply network and operating method
CN113471957A (zh) 一种电能质量综合治理系统以及控制方法
Kumar et al. The DC-fault Blocking Capability by a New Hybrid Multi-level Converter in HVDC Transmission
Rohit et al. Voltage regulation by two level 48-pulse VSCs based STATCOM
AP et al. DESIGN AND PERFORMANCE ANALYSIS OF HVDC TRANSMISSION SYSTEM UNDER DIFFERENT FAULT CONDITIONS
Velea et al. Reactive Power Compensation using a Voltage Source Generator