一种柔性直流输电系统技术方案

技术编号:19907629 阅读:40 留言:0更新日期:2018-12-26 04:14
本实用新型专利技术提供了一种柔性直流输电系统,所述系统包括启动站、被启动站与换流器解锁控制器;所述启动站与所述被启动站通过直流线路连接;所述被启动站包括被启动站换流器与电压互感器,所述换流器解锁控制器与所述电压互感器连接,所述换流器解锁控制器还与所述被启动站换流器连接;电网侧交流电经所述启动站转换为直流电,所述电压互感器采集所述直流电的直流电压,并将所述直流电压发送至所述换流器解锁控制器;所述换流器解锁控制器根据所述直流电压,解锁所述被启动站换流器。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性直流输电系统
本技术涉及直流输电领域,尤指一种柔性直流输电系统。
技术介绍
目前直流输电系统大多采用柔性直流输电技术,柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比,柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点,在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。因此,柔性直流输电近年来得到了快速发展。柔性直流输电系统中,若一端换流站与交流电网联网运行,命名为启动站,另一端换流站孤岛运行,命名为被启动站;换流站启动时,需要启动站换流站通过直流线路带被启动站换流站一起启动,即启动站换流站启动的同时向被启动站换流站充电,待直流电压上升至较高水平后解锁换流站,直流电压上升至额定值。柔性直流输电系统通常采用模块化多电平(MMC)型换流器,MMC型的桥臂支路是由众多的MMC子模块串联构成的,回路中串联了大量的电容器。在换流器预充电后,直流电压将上升至额定直流电压的70~80%,解锁后换流器将把各子模块电容电压抬升至运行值附近,同时以直流电压的额定值为控制目标,直流电压将迅速抬升至额定值。被启动MMC型换流器解锁前,所有MMC子模块电容均投入充电回路中;被启动MMC型换流器解锁后,按照MMC型换流器的设计原理,50%MMC子模块投入充电回路,50%MMC子模块处于旁路状态,即解锁后施加在每个MMC子模块电容器两端的电压瞬间升至解锁前的2倍。电容两端电压在短时间突然增高后会导致充电电流急剧上升,即di=du/dt。因此,在换流器解锁过程中,会产生较大的冲击电流,给设备安全及电网运行带来威胁。如图1所示为现有技术中解锁被启动站换流器时充电电流、直流电压与换流器子模块电压的仿真图,从仿真图上可以看到,在被启动换流站换流器解锁后,由于换流器子模块投入数量减少,直流电压瞬间由370kV拉低到190kV,充电电流达到1kA,换流器子模块电压上升,整个过程持续约80ms,最终换流器子模块电容电压由0.8kV上升至1.6kV左右。由此可以看出,在被启动站换流器解锁过程中,会产生较大的冲击电流,即充电电流,给设备安全及电网运行带来威胁。现在的直流输电系统启动过程,对启动站的充电电流通过控制策略进行了限制,却没有针对被启动站换流器充电电流的控制策略。因此,避免直流输电系统中被启动站在换流器过程中产生过大的冲击电流、保证设备安全、减少设备损耗,成为目前直流输电系统使用过程中亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中,柔性直流输电系统中被启动站换流器解锁时,产生的冲击电流过大,而使设备存在安全隐患及电网运行受影响等问题,本技术实施例提供一种柔性直流输电系统,所述系统包括启动站、被启动站与换流器解锁控制器;所述启动站与所述被启动站通过直流线路连接;所述被启动站包括被启动站换流器与电压互感器,所述换流器解锁控制器与所述电压互感器连接,所述换流器解锁控制器还与所述被启动站换流器连接;电网侧交流电经所述启动站转换为直流电,所述电压互感器采集所述直流电的直流电压,并将所述直流电压发送至所述换流器解锁控制器;所述换流器解锁控制器根据所述直流电压,解锁所述被启动站换流器。本技术通过换能器解锁控制器在被启动站解锁换流器时,设置换流器子模块初始状态为投入状态,逐步控制换流器子模块投入数量减少,使换流器子模块电压逐渐上升,从而避免了在柔性直流输电系统启动时所产生的过大的冲击电流,达到保证设备安全、电网运行安全的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中解锁被启动站换流器时充电电流、直流电压与换流器子模块电压的仿真图;图2为本技术实施例一种柔性直流输电系统的结构示意图;图3为本技术实施例一种柔性直流输电系统的仿真图。具体实施方式本技术实施例提供一种柔性直流输电系统。下面将结合本技术实施例中的附图,对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本技术保护的范围。如图2所示为本技术实施例一种柔性直流输电系统的结构示意图,图中所示柔性直流输电系统包括启动站、被启动站与换流器解锁控制器;所述启动站与所述被启动站通过直流线路10连接;所述被启动站包括被启动站换流器20与电压互感器TV,所述换流器解锁控制器与所述电压互感器TV连接,所述换流器解锁控制器还与所述被启动站换流器20连接;电网侧交流电经所述启动站转换为直流电,所述电压互感器TV采集所述直流电的直流电压U,并将所述直流电压U发送至所述换流器解锁控制器;所述换流器解锁控制器根据所述直流电压U,解锁所述被启动站换流器。在本实施例中,启动站启动后,交流电输入到启动站,启动站开始预充电过程,与此同时,交流电经过启动站转换为直流电输出至被启动站,被启动站同时开始预充电过程。电压互感器TV采集直流电压U,并将直流电压U发送至换流器解锁控制器。换流器解锁控制器判断直流电压U,当直流电的直流电压U达到了设定值,即直流电压U达到了被启动站换流器的工作电压值时,换流器解锁控制器开始解锁被启动站换流器20。当被启动站换流器解锁完成后,启动站开始解锁启动站换流器30。其中,图2以电网侧交流三相电中的一相为例。作为本技术的一个实施例,所述启动站还包括启动电阻R1、变压器T与启动站换流器30,所述交流电经所述启动电阻R1与所述变压器T后,经所述启动站换流器30转换为所述直流电。其中,启动站中的启动电阻R1,避免在启动时,启动站的充电电流过大,在解锁启动站换流器30前,需先通过闭合断路器QFR,将启动电阻R1旁路。在本实施例中,所述启动站还包括启动站交流断路器QF1,用于控制所述交流电的输入,所述交流电经所述启动站断路器QF1后,传输至所述启动电阻R1与所述变压器T。其中,当该交流断路器QF1闭合时,电网侧的交流电输入至启动站;当该交流断路器QF1断开时,电网侧的交流电无法输入启动站。作为本技术的一个实施例,所述被启动站包括被启动站交流断路器QF2,用于控制目标交流电的输出,所述直流电经所述被启动站换流器20转换为所述目标交流电,再经所述被启动站交流断路器QF2输出。其中,启动站输出至被启动站的直流电,经过被启动站的转换后变为交流电,被启动站中设置有交流断路器QF2,当该交流断路器QF2闭合时,输出交流电;当该交流断路器QF2断开时,交流电无法输出。作为本技术的一个实施例,所述被启动站换流器20为模块化多电平换流器,所述模块化多电平换流器包括三个相单元,所述相单元包括上桥臂与下桥臂,每个桥臂由多个模块化多电平换流器子模块21串联组成。作为本技术的一个实施例,被启动站的换流器解锁完成包括,当所述被启动站输本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种柔性直流输电系统,其特征在于,所述系统包括启动站、被启动站与换流器解锁控制器;所述启动站与所述被启动站通过直流线路连接;所述被启动站包括被启动站换流器与电压互感器,所述换流器解锁控制器与所述电压互感器连接,所述换流器解锁控制器还与所述被启动站换流器连接;电网侧交流电经所述启动站转换为直流电,所述电压互感器采集所述直流电的直流电压,并将所述直流电压发送至所述换流器解锁控制器;所述换流器解锁控制器根据所述直流电压,解锁所述被启动站换流器。

【技术特征摘要】
1.一种柔性直流输电系统,其特征在于,所述系统包括启动站、被启动站与换流器解锁控制器;所述启动站与所述被启动站通过直流线路连接;所述被启动站包括被启动站换流器与电压互感器,所述换流器解锁控制器与所述电压互感器连接,所述换流器解锁控制器还与所述被启动站换流器连接;电网侧交流电经所述启动站转换为直流电,所述电压互感器采集所述直流电的直流电压,并将所述直流电压发送至所述换流器解锁控制器;所述换流器解锁控制器根据所述直流电压,解锁所述被启动站换流器。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述启动站还包括启动电阻、变压器与启动站换流器,所述交流电经所述启动电阻与所述变压器后,经所述启动站换流器转换为所述直流电。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述启动站还包括启动站交流断路器,用于控制所述交流电的输入,所述交流电经所述启动站...

【专利技术属性】
技术研发人员:辛光明刘苗孟超黄天啸王沛然张硕刘蓁王晓斐张思琪曹天植王炳辉魏笑然刘蔚王丰吴涛谢欢
申请(专利权)人:华北电力科学研究院有限责任公司国网冀北电力有限公司电力科学研究院国家电网公司
类型:新型
国别省市:北京,11

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