直流输电分层接入系统及方法技术方案

本发明专利技术提供直流输电分层接入系统及方法。该系统包括：至少一个换流站单元组；跨接在至少一个换流站单元组的直流端之间的至少一个开关；至少一个换流站单元组的直流端可分别电气耦合高压直流极线和地；至少一个换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压等级交流电网电气耦合；至少一个换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压等级交流电网电气耦合；控制器，相应于在高压直流极线上无功率传输的状态，其可控制至少一个开关使其闭合并且控制至少一个换流站单元组的高压端换流站单元和低压端换流站单元使其分别工作于彼此不同的整流模式和逆变模式之一。可以提高可正常运行的设备的利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及直流输电分层接入系统及方法。
技术介绍
《中国电机工程学报》第33卷第10期于2013年4月5日发表了刘振亚等人的文章“特高压直流分层接入方式在多馈入直流电网的应用研究”提出了一种特高压直流分层接入方式来改善电网结构。但是，在现有的直流分层接入系统技术中，当双极直流输电系统不处于双极功率运行(单极运行或停运)时或者当单极直流输电系统处于停运时，该直流输电系统往往存在闲置中的或者待运行的换流器。上述可归结为至少两种情况：当双极直流输电系统一极或双极由于故障停运，停运极(相应的高压直流极线上没有功率传输)中能够正常工作的换流器处于停运状态;当单极直流输电系统由于故障停运(高压直流极线上没有功率传输)，停运极中的能够正常工作的换流器(换流器单元)也处于停行状态;或者双极直流输电系统工程以及相应的发电基地的建设周期较长通常为几年，通常存在长时间的单极运行模式;停运极中能够正常工作的换流器处于闲置或者待运行状态。上述情况导致能够正常运行的设备闲置而无法有效利用。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种直流输电分层接入系统，包括：至少一个换流站单元组，所述换流站单元组包括高压端换流站单元和与所述高压端换流站单元串联的低压端换流站单元;跨接在所述至少一个换流站单元组的直流端之间的至少一个开关;其中：所述至少一个换流站单元组的直流端可分别电气耦合高压直流极线和地;所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压等级交流电网电气耦合;所述至少一个换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压等级交流电网电气耦合;控制器，相应于在所述高压直流极线上无功率传输的状态，其可控制所述至少一个开关使其闭合并且控制所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元和低压端换流站单元使其分别工作于彼此不同的整流模式和逆变模式之一。通过上述配置，可以提高可正常运行的设备(例如换流站单元组)的利用率。具体来讲，在高压直流极线上无功率传输的状态下，换流站单元组可用于不同的交流电网之间的潮流分配，以提高交流电网之间的潮流主动调节能力。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于直流输电分层接入系统的潮流控制方法，所述直流输电分层接入系统包括:至少一个换流站单元组，所述换流站单元组包括高压端换流站单元和与所述高压端换流站单元串联的低压端换流站单元;跨接在所述至少一个换流站单元组的直流端之间的至少一个开关;其中：所述至少一个换流站单元组的直流端可分别电气藕合高压直流极线和地;所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压等级交流电网电气耦合;所述至少一个换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压等级交流电网电气耦合;所述方法包括：相应于在所述高压直流极线上无功率传输的状态，控制所述至少一个开关使其闭合并且控制所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元和低压端换流站单元使其分别工作于彼此不同的整流模式和逆变模式之一。通过上述方法，可以提高可正常运行的设备(例如换流站单元组)的利用率。具体来讲，在高压直流极线上无功率传输的状态下，换流站单元组可用于不同的交流电网之间的潮流分配，以提高交流电网之间的潮流主动调节能力。附图说明图1示出根据本专利技术的一个实施例的直流输电分层接入系统;图2示出换流站单元的结构;图3A和3B分别示出根据图1的实施倒在第一电压等级交流电网和第二电压等级交流电网之间的功率分配;图4示出根据本专利技术的一个实施例的直流输电分层接入系统;图5A示出基于图4所示的直流输电分层接入系统的全功率潮流控制模式;图5B示出在正极性高压直流极线上无功率传输并且在负极性高压直流极线上有功率传输的状态下基于图4所示的直流输电分层接入系统的部分功率潮流控制模式;图5C示出在正极性高压直流极线上有功率传输并且在负极性高压直流极线上无功率传输的状态下基于图4所示的直流输电分层接入系统的部分功率潮流控制模式;和图5D示出基于图4所示的直流输电分层接入系统的正常模式。具体实施方式图1示出根据本专利技术的一个实施例的直流输电分层接入系统。如图1所示，直流输电分层接入系统1是单极型，其包括：换流站单元组10、开关11和控制器12。换流站单元组10包括高压端换流站单元100和与高压端换流站单元100串联的低压端换流站单元101。换流站单元是实现直流和交流功率相互转换的设备单元。图2示出换流站单元的结构。如图2所示，换流站单元2包括一个或多个直流侧串联的换流器20、一台或多台换流变压器21和相应的控制与保护设备和辅助开关设备。换流器单元是主要由半导体设备组成的实现直流和交流功率相互转换的设备，例如六组阀单元组成的六脉动换流器。阀单元是由如晶闸管一样的半导体功率开关器件及其触发、保护、均压等相关设备通过串联或者并联构成具有开通、阻断能力的通流设备。本领域的技术人员应当理解换流站单元可以为六脉动晶闸管换流器交直流设备组合，也可为十二脉动晶闸管换流器交直流设备组合，或双十二脉动晶闸管换流器交直流设备组合，甚至二十四脉动晶闸管换流器交直流设备组合。回到图1，开关11跨接在换流站单元10的直流端10a，10b之间，由此通过开关11的导通和关断的两种状态，可将换流站单元组10的高压端换流站单元100和低压端换流站单元101的电气连接状态在背靠背和串联方式之间切换。换流站单元组10的换流站单元10的直流端10a，10b可分别电气耦合高压直流极线和地，用于向直流侧传输功率或者从直流侧接收功率。换流站单元组10的高压端换流站单元100的交流端100a可与第一电压等级交流电网电气耦合，用于向第一电压等级交流电网传输功率或者从第一电压等级交流电网接收功率。换流站单元组10的低压端换流站单元101的交流端101a可与第二电压等级交流电网电气耦合，用于向第二电压等级交流电网传输功率或者从第二电压等级交流电网接收功率。相应于在高压直流极线上无功率传输的状态，控制器12可控制开关11使其闭合并且控制换流站单元组10的高压端换流站单元100和低压端换流站单元101使其分别工作于彼此不同的整流模式和逆变模式之一。例如，在单极直流输电系统停运的状态下，高压直流极线上无功率传输，而换流站单元组10仍然可以正常的工作。控制器12可控制开关11使其闭合，并且通过向换流站单元组10的高压端换流站单元100和低压端换流站单元101发出导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流输电分层接入系统，其特征在于包括：至少一个换流站单元组，所述换流站单元组包括高压端换流站单元和与所述高压端换流站单元串联的低压端换流站单元;跨接在所述至少一个换流站单元组的直流端之间的至少一个开关;其中：所述至少一个换流站单元组的直流端可分别电气藕合高压直流极线和地;所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压等级交流电网电气藕合;所述至少一个换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压等级交流电网电气藕合;控制器，相应于在所述高压直流极线上无功率传输的状态，其可控制所述至少一个开关使其闭合并且控制所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元和低压端换流站单元使其分别工作于彼此不同的整流模式和逆变模式之一。

【技术特征摘要】
1.一种直流输电分层接入系统，其特征在于包括：
至少一个换流站单元组，所述换流站单元组包括高压端换流站单元和与
所述高压端换流站单元串联的低压端换流站单元;
跨接在所述至少一个换流站单元组的直流端之间的至少一个开关;
其中：
所述至少一个换流站单元组的直流端可分别电气藕合高压直流极线和
地;
所述至少一个换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压
等级交流电网电气藕合;
所述至少一个换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压
等级交流电网电气藕合;
控制器，相应于在所述高压直流极线上无功率传输的状态，其可控制所
述至少一个开关使其闭合并且控制所述至少一个换流站单元组的高压端换流
站单元和低压端换流站单元使其分别工作于彼此不同的整流模式和逆变模式
之一。
2.如权利要求1所述的直流输电分层接入系统，其中：
所述控制器相应于在所述高压直流极线上有功率传输的状态，其可控制
所述至少一个开关使其关断并且控制所述至少一个换流站单元组的高压端换
流站单元和低压端换流站单元使其二者工作于整流模式或逆变模式。
3.如权利要求1所述的直流输电分层接入系统，其包括：
所述至少一个换流站单元组包括：第一换流站单元组和第二换流站单元
组;
跨接在所述至少一个换流站单元组的直流端之间的开关包括：跨接在所
述第一换流站单元组的直流端之间的第一开关和跨接在所述第二换流站单元
组的直流端之间的第二开关;
其中：
所述第一换流站单元组的直流端可分别电气藕合正极性高压直流极线和
地;
所述第二换流站单元组的直流端可分别电气藕合负极性高压直流极线和

\t所述地;
所述第一换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压等级
交流电网电气耦合;
所述第一换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压等级
交流电网电气耦合;
所述第二换流站单元组的高压端换流站单元的交流端可与第一电压等级
交流电网电气耦合;
所述第二换流站单元组的低压端换流站单元的交流端可与第二电压等级
交流电网电气耦合;
所述控制器，
相应于在所述正极性高压直流极线上无功率传输的状态，其可控制所述
第一开关使其闭合并且控制所述第一换流站单元组的高压端换流站单元和所
述第一换流站单元组的低压端换流站单元使其分别工作于彼此不同的整流模
式和逆变模式之一;或者相应于在所述负极性高压直流极线上无功率传输的
状态，其可控制所述第二开关使其闭合并且控制所述第二换流站单元组的高
压端换流站单元和所述第二换流站单元组的低压端换流站单元使其分别工作
于彼此不同的整流模式和逆变模式之一。
4.如权利要求3所述的直流输电分层接入系统，其中：
所述控制器相应于在所述正极性高压直流极线上有功率传输的状态，其
可控制所述第一开关使其关断并且控制所述第一换流站单元组的高压端换流
站单元和低压端换流站单元使其二者工作于整流模式和逆变模式之一;并且
相应于在所述负极性高压直流极线上有功率传输的状态，其可控制所述第二
开关使其关断并且控制所述第二换流站单元组的高压端换流站单元和低压端
换流站单元使其二者工作于整流模式和逆变模式之一。
5.如权利要求1所述的直流输电分层接入系统，还包括：
第一检测部件，用于检测第一电压等级交流电网的电压值;
第二检测部件，用于检测第二电压等级交流电网的电压值;
其中：
所述控制器可根据由所述第一检测部件检测的电压值和由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑春明，杨晓波，姚大伟，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH