一种混合背靠背直流输电系统及潮流反转控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种混合背靠背直流输电系统，包括背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器、第一转换刀闸、第二转换刀闸、第三转换刀闸、第四转换刀闸，第一转换刀闸连接第一交流系统和LCC换流器，第二转换刀闸连接第一交流系统和VSC换流器，第三转换刀闸连接第二交流系统和VSC换流器，第四转换刀闸连接第二交流系统和LCC换流器。功率正送时，闭合第一转换刀闸、第三转换刀闸，功率反送时，闭合第二转换刀闸、第四转换刀闸，保证在任何功率方向下VSC换流器始终为逆变运行，避免了LCC换流器逆变运行时容易出现的换相失败问题。本发明专利技术还提供了该混合背靠背直流输电系统的快速潮流反转控制方法。

Mixed back to back HVDC transmission system and power flow reversal control method

The invention discloses a mixed back-to-back HVDC system, including back-to-back connected LCC converter and VSC converter, a first conversion switch, second conversion switch, third conversion switch, fourth conversion switch, the first switch switch is connected with the first AC system and LCC converter, second conversion switch connection the first communication system and VSC converter, third conversion knife connecting second AC system and VSC converter, fourth conversion knife connecting second AC system and LCC converter. Power is sent when closing the first conversion switch, the third switch power conversion, reverse feeding, closed second conversion switch, fourth conversion switch, guarantee for VSC in any direction under the power converter inverter is always running, avoided LCC converter inverter when running the commutation failure. The invention also provides a fast power flow reversal control method of the hybrid back to back HVDC transmission system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子领域，特别涉及一种混合直流输电系统及潮流反转控制方法。
技术介绍
高压直流输电技术可分为两类：基于晶闸管的电流源型直流输电技术（LCC-HVDC）、基于全控型电力电子器件的柔性直流输电技术（VSC-HVDC）。LCC-HVDC成本低，损耗小，运行技术成熟，目前，世界上正在运行的直流输电系统大部分都是LCC-HVDC系统，但电流源型直流输电系统（LCC-HVDC）存在逆变侧易换相失败，对交流系统的依赖性强，吸收大量无功，换流站占地面积大等缺点。而新一代VSC-HVDC能够实现有功功率与无功功率解耦控制、无需无功功率补偿结构紧凑占地面积小、不存在换相失败故障等优点，但目前也存在成本较高，损耗偏大等缺陷。因此将LCC-HVDC和VSC-HVDC技术相结合，一端采用LCC换流器、一端采用VSC换流器形成混合直流输电技术，可以综合LCC-HVDC技术成熟，成本低廉，损耗小和VSC-HVDC技术的调节性能好，占地面积小和不存在换相失败故障的优势，将具有广阔的工程应用前景。混合背靠背直流输电应用中，需要考虑潮流双向输送的情况。为了在潮流正送和反送两种情况下，混合直流输电的逆变侧均不发生换相失败，需要优化混合直流输电系统的结构，并设计相应的潮流反转控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种混合背靠背直流输电系统及其快速潮流反转控制方法，该系统通过配置转换开关或刀闸实现在潮流正送或反送情况下，使VSC换流器始终逆变运行，避免了LCC换流器逆变运行可能出现的换相失败问题，同时还提供了通过转换刀闸实现快速潮流反转的控制方法。为了达成上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种混合背靠背直流输电系统，包括背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器，还包括第一至第四转换刀闸以及第一、第二交流系统母线，所述第一交流系统母线分别与第一转换刀闸、第二转换刀闸的一端相连接，第一转换刀闸的另一端分别与LCC换流器、第四转换刀闸的一端相连接，第二转换刀闸的另一端分别与VSC换流器、第三转换刀闸的一端相连接，第二交流系统母线分别与第三转换刀闸的另一端、第四转换刀闸的另一端相连接；功率正送时，第一转换刀闸、第三转换刀闸闭合，第二转换刀闸、第四转换刀闸分开；功率反送时，第一转换刀闸、第三转换刀闸分开，第二转换刀闸、第四转换刀闸闭合。作为本专利技术的进一步优选方案，所述的第一至第四转换刀闸，均为隔离刀闸或断路器，或隔离刀闸和断路器的组合。作为本专利技术的进一步优选方案，所述背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器直流侧存在至少一个接地点,或者VSC换流器阀侧存在至少一个接地点。作为本专利技术的进一步优选方案，所述VSC换流器阀侧存在至少一个接地点是指VSC换流器联结变阀侧交流场采用星形电抗加中性点经电阻接地，或者VSC换流器联结变阀侧绕组中性点经电阻接地。本专利技术还提供了基于上述混合背靠背直流输电系统的潮流反转控制方法，所述潮流反转控制方法包括如下步骤：（1）如接受到潮流反转指令，则进入步骤（2），否则继续处于步骤（1）；（2）发出停运命令使混合背靠背直流输电系统的LCC和VSC换流器闭锁，进入步骤（3）；（3）如功率由正送转为反送，进入步骤（4），如功率由反送转为正送，进入步骤（5）；（4）断开第一转换刀闸Q1、第二转换刀闸Q2、第三转换刀闸Q3及第四转换刀闸Q4，等待设定的反转延时后，闭合第二转换刀闸Q2、第四转换刀闸Q4，进入步骤（6）；（5）断开第一转换刀闸Q1、第二转换刀闸Q2、第三转换刀闸Q3及第四转换刀闸Q4，等待设定的反转延时后，闭合第一转换刀闸Q1、第三转换刀闸Q3，进入步骤（6）；（6）重新运行混合背靠背直流输电系统。上述潮流反转控制方法中，所述设定的反转延时的具体延时时间根据系统分析确定。采用上述方案后，本专利技术的有益效果为：（1）通过采用转换刀闸能够保证不管功率正送还是反送时，VSC换流器始终为逆变运行，避免了LCC换流器逆变运行时容易出现的换相失败问题；（2）快速潮流反转过程实现简单、可靠。附图说明图1是本专利技术提供的一种混合背靠背直流输电系统示意图；图2是本专利技术提供的一种直流侧接地的混合背靠背直流输电拓扑示意图；图3是本专利技术提供的一种LCC换流器中点接地，VSC换流器通过阻抗接地的混合背靠背直流输电拓扑示意图；图4是本专利技术提供的一种LCC换流器中点接地，VSC换流器通过换流变中性点接地的混合背靠背直流输电拓扑示意图；图5是本专利技术提供的一种LCC换流器中点接地，VSC换流器不接地的混合背靠背直流输电拓扑示意图；图6是本专利技术提供的一种LCC换流器不接地，VSC换流器通过阻抗接地的混合背靠背直流输电拓扑示意图；图7是本专利技术提供的种LCC换流器不接地，VSC换流器通过换流变中性点接地的混合背靠背直流输电拓扑示意图；图8是本专利技术提供的一种混合背靠背直流输电系统的潮流反转方法流程图；其中：LCC为LCC换流器，VSC为VSC换流器，Q1至Q4分别为第一至第四转换刀闸，B1、B2分别为第一、第二交流系统的母线。具体实施方式以下将结合附图及具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细说明。附图1为本专利技术提供的一种混合背靠背直流输电系统示意图。所述混合背靠背直流输电系统包括通过平波电抗器L背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器构成的背靠背输电拓扑，第一转换刀闸Q1、第二转换刀闸Q2、第三转换刀闸Q3和第四转换刀闸Q4；第一转换刀闸Q1一端与第一交流系统的母线B1连接，另一端与LCC换流器的交流侧连接；第二转换刀闸Q2一端与第一交流系统的母线B1连接，另一端与VSC换流器的交流侧连接；第三转换刀闸Q3一端与第二交流系统的母线B2连接，另一端与VSC换流器的交流侧连接；第四转换刀闸Q4一端与第二交流系统的母线B2连接，另一端与LCC换流器的交流侧连接。定义上述混合背靠背直流输电系统中，有功功率从第一交流系统流向第二交流系统为功率正送，反之为功率反送；功率正送时，第一转换刀闸Q1、第三转换刀闸Q3闭合，第二转换刀闸Q2、第四转换刀闸Q4分开；功率反送时，第一转换刀闸Q1、第三转换刀闸Q3分开，第二转换刀闸Q2、第四转换刀闸Q4闭合。这样不管功率正送还是反送，VSC换流器始终作为受端出于逆变运行，可避免LCC换流器逆变运行方式下易发生换相失败的问题。上述混合背靠背直流输电系统中，所述的第一转换刀闸Q1、第二转换刀闸Q2、第三转换刀闸Q3、第四转换刀闸Q4，为隔离刀闸或断路器，或隔离刀闸和断路器的组合。上述混合背靠背直流输电系统中，所述的连接关系可通过导线直接连接，也可通过其他的开关或刀闸间接连接，在所述的其他的开关或刀闸闭合时等效为导线直接连接。上述包括通过平波电抗器L背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器构成的背靠背输电拓扑背靠背输电拓扑，可以是图2-图7几种形式的。附图2是本专利技术提供的一种直流侧接地的混合背靠背直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合背靠背直流输电系统，其特征在于：包括背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器，还包括第一至第四转换刀闸以及第一、第二交流系统母线，所述第一交流系统母线分别与第一转换刀闸、第二转换刀闸的一端相连接，第一转换刀闸的另一端分别与LCC换流器、第四转换刀闸的一端相连接，第二转换刀闸的另一端分别与VSC换流器、第三转换刀闸的一端相连接，第二交流系统母线分别与第三转换刀闸的另一端、第四转换刀闸的另一端相连接；功率正送时，第一转换刀闸、第三转换刀闸闭合，第二转换刀闸、第四转换刀闸分开；功率反送时，第一转换刀闸、第三转换刀闸分开，第二转换刀闸、第四转换刀闸闭合。

【技术特征摘要】
1.一种混合背靠背直流输电系统，其特征在于：包括背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器，还包括第一至第四转换刀闸以及第一、第二交流系统母线，所述第一交流系统母线分别与第一转换刀闸、第二转换刀闸的一端相连接，第一转换刀闸的另一端分别与LCC换流器、第四转换刀闸的一端相连接，第二转换刀闸的另一端分别与VSC换流器、第三转换刀闸的一端相连接，第二交流系统母线分别与第三转换刀闸的另一端、第四转换刀闸的另一端相连接；
功率正送时，第一转换刀闸、第三转换刀闸闭合，第二转换刀闸、第四转换刀闸分开；
功率反送时，第一转换刀闸、第三转换刀闸分开，第二转换刀闸、第四转换刀闸闭合。
2.如权利要求1所述的一种混合背靠背直流输电系统，其特征在于：所述的第一至第四转换刀闸，均为隔离刀闸或断路器，或隔离刀闸和断路器的组合。
3.如权利要求1所述的一种混合背靠背直流输电系统,其特征在于：所述背靠背连接的LCC换流器和VSC换流器直流侧存在至少一个接地点,或者VSC换流器阀侧存在至少一个接地点。
4.如权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪楠楠，赵文强，王永平，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32