一种具有中压侧直流出线的直流输电系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有中压侧直流出线的直流输电系统及其控制方法，其特征在于：其包括送端交流系统、送端换流站、受端交流系统、受端交流站以及控制系统；所述送端换流站通过送端换流母线与所述送端交流系统相连，通过高中压直流电缆或高中压直流输电线路与所述受端换流站相连；所述受端换流站通过受端换流母线与受端交流系统相连；所述控制系统以直流输电线路运行损耗最小为目标对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流指令值进行实时计算，并通过所述送端换流站和受端换流站对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流进行调节。本发明专利技术可以用于分期建设的跨海直流联网工程。

【技术实现步骤摘要】
一种具有中压侧直流出线的直流输电系统及其控制方法
本专利技术涉及高压直流输电领域，特别是涉及一种具有中压侧直流出线的直流输电系统及其控制方法。
技术介绍
全球电网互联是全球能源互联网的重要组成部分。在全球电网互联过程中，需要建设一批跨海联网工程，这些跨海联网工程通常要求输电距离远、输电容量大，采用直流输电技术更加合理。而在这些跨海直流联网工程建设过程中，直流电缆技术是制约其电压等级提高和输电容量增大的重要因素。从目前来看，在全球电网互联过程中，跨海直流联网工程的建设宜采用分步实施的方案。在近期，宜建设电压等级相对较低，直流输电容量相对较小的直流输电工程，实现跨海电网的互联互通，满足近期负荷需求，同时为直流电缆技术发展争取时间。在远期，在已建电压等级相对较低的直流工程的基础上进行扩建，实现电压等级和直流输电功率的提升，满足电网负荷发展的需要。当电缆技术发展成熟后，增加跨海互联电网的功率交换能力有多种方式。最直接的方式就是新建高压直流输电工程，但是该方案面临送受端选站困难，电缆路径选择困难，新旧直流工程协调运行困难等一系列问题。另一个可行的方式就是在原工程的基础上扩建新的高压直流电缆和相应的换流器，该方案的站址选择和电缆敷设路径选择将更加便利，但是如何确定远近结合的直流主接线方案，以实现充分利用高中压电缆实现正常运行方式下的经济运行和故障时的紧急功率支援，是需要研究的重要问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种具有中压侧直流出线的直流输电系统及其控制方法，可以兼顾直流系统近期输电和远期扩建的需要。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种具有中压侧直流出线的直流输电系统，其包括送端交流系统、送端换流站、受端交流系统、受端交流站以及控制系统；所述送端换流站通过送端换流母线与所述送端交流系统相连，通过高中压直流电缆或高中压直流输电线路与所述受端换流站相连；所述受端换流站通过受端换流母线与受端交流系统相连；所述控制系统以直流输电线路运行损耗最小为目标对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流指令值进行实时计算，并通过所述送端换流站和受端换流站对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流进行调节。所述送端换流站和受端换流站均为双极换流站，所述双极换流站的极1和极2均包括低端单12脉动换流器和高端单12脉动换流器，所述低端单12脉动换流器与所述高端单12脉动换流器串联，构成双12脉动换流器串联结构。所述送端换流站和受端换流站的构建方法为：首先在送端和受端分别建设一个低端单12脉动换流器以及连接送受端的中压直流电缆或中压直流输电线路；其中，建设的低端单12脉动换流器的低压侧通过接地极和接地极线路接地，高压侧则直接接入中压直流母线，送受端中压直流母线通过中压直流电缆或中压直流输电线路相联；扩建时，在送端和受端的基础上，建设一个高端单12脉动换流器以及连接送受端的跨海高压直流电缆或高压直流输电线路，且送受端高端单12脉动换流器的高压侧与站内高压直流母线相连，送受端的高压直流母线通过跨海高压直流电缆或高压直流输电线路相联；送受端高端单12脉动换流器的低压侧则直接接入该端换流站的中压直流母线。一种具有中压侧直流出线的直流输电系统的控制方法，包括以下步骤：确定预建好的具有中压侧直流出线的直流输电系统中，高压直流电缆或高压输电线路电流的指令值以及中压直流电缆或者中压直流输电线路电流的指令值，使得所述高、中压直流电缆或者直流输电线路中直流电流的分配使直流输电线路的损耗最小；确定受端高压直流母线电压以及中压直流母线电压为指令值。所述高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值以及中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值的确定方法，包括以下步骤：首先，以直流输电线路的损耗最小为目标，确定高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值以及中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值的理想值；然后，根据高低端12脉动换流器的最大最小运行电流能力对高压直流电缆或者高压直流线路电流指令值的理想值和中压直流电缆或者中压直流线路电流指令值的理想值进行修正。所述高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值以及中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值的理想值的计算公式分别为：式中，I′1为高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值的理想值；I′2为中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值的理想值；P为直流输送功率的指令值；U1为高压直流母线电压值；U2为中压直流母线电压值；R1为高压直流电缆或者高压直流线路电阻；R2为中压直流电缆或者中压直流线路电阻。对所述高压直流电缆或者高压直流线路电流指令值的理想值和中压直流电缆或者中压直流线路电流指令值的理想值进行修正时：①当I′1在高端12脉动换流器的正常运行电流范围内，且(I′1+I′2)在低端12脉动换流器的正常运行电流范围内，则高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值I1以及中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值I2分别取为I′1、I′2；②当I′1大于高端12脉动换流器的最大运行电流，高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值I1就取为高端12脉动换流器的最大运行电流；当I′1小于高端12脉动换流器的最小运行电流时，高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值I1就取为高端12脉动换流器的最小运行电流；在I1确定后，中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值I2就为：当上述确定的(I′1+I′2)小于低端12脉动换流器的最小运行电流时，则高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值以及中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值由下式确定：式中，IvL,min为低端12脉动换流器的最小运行电流。所述受端高压直流母线电压指令值为设计的高压直流母线额定电压，中压直流母线电压指令值通常为设计的中压直流母线额定电压；在降压运行时，根据降压系数，对高压直流母线电压指令值和中压直流母线电压指令值进行相应调整。本专利技术由于采用以上技术方案，其具有以下优点：1)本专利技术提出的具有中压侧直流出线的直流输电系统主接线，可以兼顾直流系统近期输电和远期扩建的需要。可以在直流输电容量要求不太大或者高压直流电缆无法研制的情况下首先建设低端换流器和中压直流电缆或者中压直流输电线路，实现电网互联和功率输送；随着直流输电容量要求的提升或者高压直流电缆研制攻克以后，再建设高端换流器和高压直流电缆或者高压直流输电线路。2)本专利技术采用高端12脉动换流器通过控制换流器触发角使得高压直流电缆或者高压直流输电线路电流为指令值；送端低端12脉动换流器通过控制换流器触发角使得中压直流电缆或者中压直流输电线路电流为指令值；由于高压直流电缆或者高压直流输电线路和中压直流电缆或者中压直流输电线路的电流分配以使直流输电线路的总损耗最小为目标，直流输电系统的运行更加经济。附图说明图1为本专利技术具有中压侧直流出线的直流输电系统的主接线示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。如图1所示，本专利技术提供的一种具有中压侧直流出线的直流输电系统，其包括：送端交流系统(a)、送端换流站、受端交流系统(n)、受端交流站以及控制系统。其中，送端换流站通过送端换流母线(b)与送端交流系统(a)相连，通过高中压直流电缆或高中压直流输电线路与受端换流站相连；受端换流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有中压侧直流出线的直流输电系统，其特征在于：其包括送端交流系统、送端换流站、受端交流系统、受端交流站以及控制系统；所述送端换流站通过送端换流母线与所述送端交流系统相连，通过高中压直流电缆或高中压直流输电线路与所述受端换流站相连；所述受端换流站通过受端换流母线与受端交流系统相连；所述控制系统以直流输电线路运行损耗最小为目标对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流指令值进行实时计算，并通过所述送端换流站和受端换流站对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流进行调节。

【技术特征摘要】
1.一种具有中压侧直流出线的直流输电系统，其特征在于：其包括送端交流系统、送端换流站、受端交流系统、受端交流站以及控制系统；所述送端换流站通过送端换流母线与所述送端交流系统相连，通过高中压直流电缆或高中压直流输电线路与所述受端换流站相连；所述受端换流站通过受端换流母线与受端交流系统相连；所述控制系统以直流输电线路运行损耗最小为目标对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流指令值进行实时计算，并通过所述送端换流站和受端换流站对所述高中压直流电缆或者高中压直流输电线路的电流进行调节。2.如权利要求1所述的一种具有中压侧直流出线的直流输电系统，其特征在于：所述送端换流站和受端换流站均为双极换流站，所述双极换流站的极1和极2均包括低端单12脉动换流器和高端单12脉动换流器，所述低端单12脉动换流器与所述高端单12脉动换流器串联，构成双12脉动换流器串联结构。3.如权利要求2所述的一种具有中压侧直流出线的直流输电系统，其特征在于：所述送端换流站和受端换流站的构建方法为：首先在送端和受端分别建设一个低端单12脉动换流器以及连接送受端的中压直流电缆或中压直流输电线路；其中，建设的低端单12脉动换流器的低压侧通过接地极和接地极线路接地，高压侧则直接接入中压直流母线，送受端中压直流母线通过中压直流电缆或中压直流输电线路相联；扩建时，在送端和受端的基础上，建设一个高端单12脉动换流器以及连接送受端的跨海高压直流电缆或高压直流输电线路，且送受端高端单12脉动换流器的高压侧与站内高压直流母线相连，送受端的高压直流母线通过跨海高压直流电缆或高压直流输电线路相联；送受端高端单12脉动换流器的低压侧则直接接入该端换流站的中压直流母线。4.一种如权利要求1～3所述具有中压侧直流出线的直流输电系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：确定预建好的具有中压侧直流出线的直流输电系统中，高压直流电缆或高压输电线路电流的指令值以及中压直流电缆或者中压直流输电线路电流的指令值，使得所述高、中压直流电缆或者直流输电线路中直流电流的分配使直流输电线路的损耗最小；确定受端高压直流母线电压以及中压直流母线电压为指令值。5.如权利要求4所述的一种具有中压侧直流出线的直流输电系统的控制方法，其特征在于：所述高压直流电缆或者高压直流线路的电流指令值以及中压直流电缆或者中压直流线路的电流指令值的确定方法，包括以下步骤：首先以直流输电线路...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋维勇，李晖，肖晋宇，马为民，王峤，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，国网经济技术研究院有限公司，国网安徽省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11