一种四端高压直流输电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种四端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源101、交流输入电源102、换流站103、换流站104、电容105、电容106、换流站107和换流站108，监控系统和初始相位角分析系统，通过对高压直流换流站内部分换流站输出交流电的初始相位角调整实现系统输出的有功功率和无功功率调整，降低了系统功率控制的复杂度，且能有效的保证调整的系统运行参数均在安全阈值范围内，可以防止系统输出的功率过大或过小引起的系统的故障，防止输电线路温度超过安全运行允许值，引发线路故障。

【技术实现步骤摘要】
一种四端高压直流输电系统
本专利技术涉及一种四端高压直流输电系统，具体涉及一种多端高压直流输电系统的功率控制。
技术介绍
多端直流输电系统（MTDC）是指含有多个整流站或多个逆变站的直流输电系统，最显著的特点在于能够实现多电源供电、多落点受电，提供一种更为灵活、快捷的输电方式。MTDC输电系统主要应用于：由多个能源基地输送电能到远方的多个负荷中心，随着大功率电力电子全控开关器件技术的进一步发展、新型控制策略的研究、直流输电成本的逐步降低、以及电能质量要求的提高，基于常规的电流源换流器和电压源型换流器的混合MTDC输电技术、基于FACTS的MDTC输电技术、以及基于VSC的新型MTDC技术将得到快速发展，必将提高MTDC输电系统的运行可靠性和实用性，扩大MTDC输电系统的应用范围，为大区电网提供更多的新型互联模式，为大城市直流供电的多落点受电提供新思路，为其它形式的新能源接入电网提供新方法，为优质电能库的建立提供新途径。然而，现有多端直流输电系统控制方式较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，专利技术一种四端高压直流输电系统，通过较少的输入变量和优化计算公式即可计算出最优调整功率，降低了系统功率控制的复杂度。本专利技术提供的技术方案为：一种四端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源101、交流输入电源102、换流站103、换流站104、电容105、电容106、换流站107和换流站108，监控系统和初始相位角分析系统，具体是：换流站103和换流站104用于整流，换流站107和换流站108用于逆变，交流输入电源101输入交流电至换流站103，换流站103经直流母线输出直流电至换流站107，经换流站107逆变后输出交流电，交流输入电源102输入交流电至换流站104，换流站104经直流母线输出直流电至换流站108，经换流站108逆变后输出交流电，换流站103与换流站104的直流侧之间通过直流母线连接，换流站107和换流站108的直流侧之间通过直流母线连接，电容105和电容106串联后连接在直流母线之间。交流输入电源101和交流输入电源102为风力发电或太阳能发电系统。监控系统采集交流换流站107和换流站108交流输出侧输电线路末端之间的电压Vs，并将电压Vs输出至初始相位角分析系统，初始相位角分析系统计算出换流站107和换流站108最优初始相位角，反馈至监控系统，监控系统根据该最优初始相位角控制换流站107和换流站108，使得换流站107和换流站108输出最优的有功功率和无功功率。换流站207交流侧输出交流电压为，换流站208交流侧输出交流电压为，换流站207和换流站208输出的交流电压之和为，，系统输出的有功功率为，系统输出的无功功率为，其中，为线路阻抗。当四端高压直流输电系统需要改变系统输出的有功功率和无功功率时，初始相位角分析系统将换流站207和换流站208的初始相位角分别进行调整，使得，，其中，为换流站207输出的交流电压初始相位角，为换流站208输出的交流电压初始相位角，为换流站207调整的相位角变化量，为换流站208调整的相位角变化量，将，代入公式，，求取，，将，代入，，求取，，判断计算出的，，是否处于系统安全运行阈值范围内，当上述变量均处于安全阈值范围内，初始相位角分析系统将换流站107的最优初始相位角和换流站108最优初始相位角反馈至监控系统，监控系统根据该最优初始相位角控制换流站107和换流站108，使得换流站107和换流站108输出最优的有功功率和无功功率，当，，没有处于系统安全运行阈值范围内时，初始相位角分析仪重新对换流站207和换流站208的相位角分别进行调整，使得，，重新进行计算，直至计算出符合阈值条件的和，初始相位角分析系统将换流站107的最优初始相位角和换流站108最优初始相位角反馈至监控系统，监控系统根据该最优初始相位角控制换流站107和换流站108，使得换流站107和换流站108输出最优的有功功率和无功功率。当有功功率的幅值为时，有功功率为处于系统安全运行阈值范围状态，其中，为系统最小允许有功功率输出值，为系统最大允许有功功率输出值，当无功功率的幅值为时，无功功率为处于系统安全运行阈值范围状态，当时，为系统处于线路温度限制的阈值范围内，其中，为系统线路安全运行所允许的最大温度值。实施本专利技术的高压直流输电系统，具有以下有益效果，通过对高压直流换流站内部分换流站输出交流电的初始相位角调整实现系统输出的有功功率和无功功率调整，通过较少的输入变量和优化计算公式即可计算出最优调整功率，降低了系统功率控制的复杂度，控制方式简单，且能有效的保证调整的系统运行参数均在安全阈值范围内，可以防止系统输出的功率过大或过小引起的故障，防止换流站输出电流过大导致换流站内开关故障的发生。附图说明图1为四端高压直流输电系统的系统框图。图2为四端高压直流输电系统输出侧等效电路图。具体实施方式图1为四端高压直流输电系统框图：图1中高压直流输电系统主要包括：交流输入电源101、交流输入电源102、换流站103、换流站104、电容105、电容106、换流站107、换流站108。交流输入电源101和交流输入电源为分布式发电、火电或核电，换流站103和换流站104为整流变换器，换流站107和换流站108为逆变变换器。交流输入电源101输入交流电至换流站103，换流站103经直流母线输出直流电至换流站107，经换流站107逆变后输出交流电，交流输入电源102输入交流电至换流站104，换流站104经直流母线输出直流电至换流站108，经换流站108逆变后输出交流电，换流站103与换流站104的直流侧之间通过直流母线连接，换流站107和换流站108的直流侧之间通过直流母线连接，电容105和电容106串联后连接在直流母线之间。监控系统采集交流输出电源109的端电压Vs，并将电压信号输出至初始相位角分析系统，初始相位角分析系统计算出换流站107和换流站108最优初始相位角，反馈至监控系统，监控系统根据该最优初始相位角控制换流站107和换流站108，使得换流站107和换流站108输出最优的有功功率和无功功率。图2为四端高压直流输电系统输出侧等效电路图：换流站207交流侧输出交流电压为，换流站208交流侧输出交流电压为，换流站207和换流站208输出的交流电压之和为，，系统输出的有功功率为，系统输出的无功功率为，其中，为线路阻抗。初始相位角分析系统按照如下方式对四端高压直流输电系统的有功功率和无功功率进行控制，当高压直流输电系统需要改变系统输出的有功功率和无功功率时，初始相位角分析仪将换流站207和换流站208的初始相位角分别进行调整，使得，，其中，为换流站207输出的交流电压初始相位角，为换流站208输出的交流电压初始相位角，为换流站207调整的相位角变化量，为换流站208调整的相位角变化量，将，代入公式，，求取，，将，代入，，求取，，判断计算出的，，是否处于系统安全运行阈值范围内，当上述变量处于阈值范围内，初始相位角分析系统将换流站107的最优初始相位角和换流站108最优初始相位角反馈至监控系统，监控系统根据该最优初始相位角控制换流站107和换流站108，使得换流站107和换流站108输出最优的有功功率和无功功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源（101）、交流输入电源（102）、换流站（103）、换流站（104）、电容（105）、电容（106）、换流站（107）和换流站（108），监控系统和初始相位角分析系统，其特征在于：换流站（103）和换流站（104）用于整流，换流站（107）和换流站（108）用于逆变，交流输入电源（101）输入交流电至换流站（103），换流站（103）经直流母线输出直流电至换流站（107），经换流站（107）逆变后输出交流电，交流输入电源（102）输入交流电至换流站（104），换流站（104）经直流母线输出直流电至换流站（108），经换流站（108）逆变后输出交流电，换流站（103）与换流站（104）的直流侧之间通过直流母线连接，换流站（107）和换流站（108）的直流侧之间通过直流母线连接，电容（105）和电容（106）串联后连接在直流母线之间。

【技术特征摘要】
1.一种四端高压直流输电系统，它包括：交流输入电源（101）、交流输入电源（102）、换流站（103）、换流站（104）、电容（105）、电容（106）、换流站（107）和换流站（108），监控系统和初始相位角分析系统，其特征在于：换流站（103）和换流站（104）用于整流，换流站（107）和换流站（108）用于逆变，交流输入电源（101）输入交流电至换流站（103），换流站（103）经直流母线输出直流电至换流站（107），经换流站（107）逆变后输出交流电，交流输入电源（102）输入交流电至换流站（104），换流站（104）经直流母线输出直流电至换流站（108），经换流站（108）逆变后输出交流电，换流站（103）与换流站（104）的直流侧之间通过直流母线连接，换流站（107）和换流站（108）的直流侧之间通过直流母线连接，电容（105）和电容（106）串联后连接在直流母线之间。2.根据权利要求1所述的四端高压直流输电系统，其特征在于：交流输入电源（101）和交流输入电源（102）为风力发电或太阳能发电系统。3.根据权利要求2所述的四端高压直流输电系统，监控系统采集交流换流站（107）和换流站（108）交流输出侧输电线路末端之间的电压Vs，并将电压Vs输出至初始相位角分析系统，初始相位角分析系统计算出换流站（107）和换流站（108）最优初始相位角，反馈至监控系统，监控系统根据该最优初始相位角控制换流站（107）和换流站（108），使得换流站（107）和换流站（108）输出最优的有功功率和无功功率。4.根据权利要求3所述的四端高压直流输电系统，其特征在于：换流站（207）交流侧输出交流电压为，换流站（208）交流侧输出交流电压为，换流站（207）和换流站（208）输出的交流电压之和为，，系统输出的有...

【专利技术属性】
技术研发人员：王杰义，
申请(专利权)人：六安市科宇专利技术开发服务有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34