一种特高压多端柔性直流输电换流站系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种特高压多端柔性直流输电换流站系统及其控制方法，该系统包括：两个直流换流站极系统，各个直流换流站极系统之间通过一接地母线区连接；直流换流站极系统具有直流线路接线端、第一接地端和第二接地端；第一接地端、第二接地端接入接地母线区；直流换流站极系统包括：第一三相变压电路、第二三相变压电路、第一柔性直流换流阀模块、第二柔性直流换流阀模块、第一开关电路、第二开关电路、第一电抗器模块、第二电抗器模块及转换开关；该换流站极系统通过双极系统接线方式，其能有效将电压提升至特高压等级，提高系统安全运行的可靠性。

A converter station system of UHV multi terminal flexible DC transmission and its control method

The invention discloses a UHV multi terminal flexible DC transmission converter station system and its control method, the system includes: two DC converter station pole systems, each DC converter station pole system is connected by a ground bus area; the DC converter station pole system has a DC line terminal, a first ground terminal and a second ground terminal; the first ground terminal and the second ground terminal are connected to the ground Bus area; DC converter station pole system includes: the first three-phase transformer circuit, the second three-phase transformer circuit, the first flexible DC converter valve module, the second flexible DC converter valve module, the first switch circuit, the second switch circuit, the first reactor module, the second reactor module and the transfer switch; the converter station pole system can effectively power through the bipolar system wiring mode The pressure is raised to ultra-high pressure level to improve the reliability of safe operation of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种特高压多端柔性直流输电换流站系统及其控制方法
本专利技术涉及柔性直流输电
，尤其涉及一种特高压多端柔性直流输电换流站系统及其控制方法。
技术介绍
在我国,特高压是指±800千伏及以上的直流电和1000千伏及以上交流电的电压等级。目前，为满足大型能源基地电力经济、可靠外送以及跨区域大范围智能电网的柔性互联的需求，将具有特高压、远距离、大容量等特性的柔性直流输电系统应用于逆变站，可以提升多直流馈入受端电网的安全、稳定水平。在特高压输电场景下，由于换流站电压等级高、换流容量大、架空输电线路长，使用传统的柔性直流输电系统将面临单换流器容量过大、桥臂串联模块数过多、直流故障难以清除等问题；尤其是对于多端柔性直流输电应用场景，将面临无扰在线投退与故障快速隔离、重启等挑战，运行风险较大。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种特高压多端柔性直流输电换流站系统及其控制方法，该多端柔性直流输电系统能有效将电压提升至特高压等级，提高多端柔性直流输电系统安全运行的可靠性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种特高压多端柔性直流输电换流站系统，包括：两个直流换流站极系统，所述直流换流站极系统具有直流线路接线端、第一接地端和第二接地端；所述第一接地端、第二接地端接入一接地母线区，以使得两个所述直流换流站极系统之间通过所述接地母线区连接；所述直流换流站极系统包括：第一三相变压电路、第二三相变压电路、第一柔性直流换流阀模块、第二柔性直流换流阀模块、第一开关电路、第二开关电路、第一电抗器模块、第二电抗器模块以及转换开关；所述转换开关连接在所述直流线路接线端与所述第一接地端之间；所述第一三相变压电路的三相输入端用于与交流母线三相连接，所述第一三相变压电路的三相输出端与所述第一柔性直流换流阀模块的交流侧连接；所述第一柔性直流换流阀模块的直流侧与所述第一开关电路的输入端连接；所述第一开关电路的第一输出端与所述第一电抗器模块的输入端连接，所述第一开关电路的第二输出端与所述第二开关电路的第二输出端连接；所述第一电抗器模块的输出端与所述直流线路接线端连接；所述第二三相变压电路的三相输入端用于与交流母线三相连接，所述第二三相变压电路的三相输出端与所述第二柔性直流换流阀模块的交流侧连接；所述第二柔性直流换流阀模块的直流侧与所述第二开关电路的输入端连接；所述第二开关电路的第一输出端与所述第二电抗器模块的输入端连接，所述第二电抗器模块的输出端与所述第二接地端连接。优选地，所述第一三相变压电路包括：三条第一变压支路，每条所述第一变压支路包括第一阀启动电路、第一变压器、第一隔离开关；所述第一阀启动电路的输入端与所述第一三相变压电路的三相输入端连接，所述第一阀启动电路的输出端与所述第一变压器的输入端连接，所述第一变压器的输出端与所述第一隔离开关的第一端连接，所述第一隔离开关的第二端与所述第一三相变压电路的三相输出端连接。优选地，所述第一柔性直流换流阀模块包括第一柔性直流换流阀、三个第一上桥臂电抗器以及三个第一下桥臂电抗器；其中，所述第一柔性直流换流阀包括第一上桥臂、第一下桥臂，所述第一上桥臂具有三个直流端子和三个交流端子，所述第一下桥臂具有三个直流端子和三个交流端子，所述第一上桥臂的三个交流端子与所述第一下桥臂的三个交流端子一一对应连接，形成所述第一柔性直流换流阀模块的交流侧；三个所述第一上桥臂电抗器的输入端与所述第一上桥臂的三个直流端子一一对应连接，三个所述第一上桥臂电抗器的输出端形成所述第一柔性直流换流阀模块的第一直流端；三个所述第一下桥臂电抗器的输入端与所述第一下桥臂的三个直流端子一一对应连接，三个所述第一下桥臂电抗器的输出端形成所述第一柔性直流换流阀模块的第二直流端，其中，所述第一直流端与所述第二直流端形成所述第一柔性直流换流阀模块的直流侧。优选地，所述第一开关电路包括：第一旁路开关、第三隔离开关、第四隔离开关、第五隔离开关；所述第一旁路开关、所述第三隔离开关的第一端与所述第一柔性直流换流阀模块的第一直流端连接；所述第一旁路开关的第二端、所述第四隔离开关的第一端与所述第一柔性直流换流阀模块的第二直流端连接；所述第三隔离开关的第二端、所述第五隔离开关的第一端与所述第一开关电路的第一输出端连接；所述第四隔离开关、第五隔离开关的第二端与所述第一开关电路的第二输出端连接。优选地，所述第一电抗器模块包括：第一直流电抗器、第一直流高速开关、第九隔离开关；所述第一直流电抗器的输入端与所述第一电抗器模块的输入端连接，所述第一直流电抗器的输出端与所述第一直流高速开关的第一端连接，所述第一直流高速开关的第二端与所述第九隔离开关的第一端连接，所述第九隔离开关的第二端与所述第一电抗器模块的输出端连接。优选地，所述第二电抗器模块包括：第二直流电抗器、中性母线开关；所述第二直流电抗器的输入端与所述第二电抗器模块的输入端连接，所述第二直流电抗器的输出端与所述中性母线开关的第一端连接，所述中性母线开关的第二端与所述第二电抗器模块的输出端连接。优选地，所述第一阀启动电路包括：第一电阻和第三旁路开关，所述第一电阻、所述第三旁路开关的第一端与所述第一阀启动电路的输入端连接，所述第一电阻、所述第三旁路开关的第二端与所述第一阀启动电路的输出端连接。第二方面，本专利技术实施例提供了一种特高压多端柔性直流输电系统的控制方法，应用如第一方面所述的特高压多端柔性直流输电系统，包括以下步骤：获取用户预先设置的特高压多端柔性直流输电系统的阀组运行状态；根据所述阀组运行状态生成使能信号，并将所述使能信号发送到预设构建的有功功率控制器；获取检测到的第一柔性直流换流阀、第二柔性直流换流阀的直流电压；根据所述第一柔性直流换流阀的直流电压、所述第二柔性直流换流阀的直流电压，通过预先构建的阀组平衡控制器，得到控制调节量；获取检测到的所述特高压多端柔性直流输电系统的有功功率实际值；根据预先采集的有功功率参考值、所述有功功率实际值、所述控制调节量以及所述使能信号，通过所述有功功率控制器，得到交流有功电流参考值，以使得所述特高压多端柔性直流输电系统根据所述交流有功电流参考值进行控制动作。相对于现有技术，本专利技术实施例所述的特高压多端柔性直流输电系统的控制方法的有益效果在于：通过在传统的柔性直流输电系统的控制基础上，在有功功率控制器的输入上增加所述控制调节量和所述使能信号，使得所述特高压多端柔性直流输电系统根据接收到的有功功率控制器输出的交流有功电流参考值进行控制动作，以将电压提升至特高压等级，同时避免有功功率控制器输出的交流有功电流参考值出现剧烈的波动，提高多端柔性直流输电系统安全运行的可靠性。优选地，所述阀组运行状态包括当前阀组处于有功功率模式、当前阀组为选定阀组、双阀组解锁以及当前阀组已解锁；其中，所述根据所述阀组运行状态生成使能信号，并将所述使能信号发送到预设构建的有功功率控制器，具体包括：对所述阀组运行状态中的本阀组处于有功功率模式、本阀组为选定阀组、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特高压多端柔性直流输电换流站系统，其特征在于，包括：两个直流换流站极系统，所述直流换流站极系统具有直流线路接线端、第一接地端和第二接地端；所述第一接地端、第二接地端接入一接地母线区，以使得两个所述直流换流站极系统之间通过所述接地母线区连接；所述直流换流站极系统包括：第一三相变压电路、第二三相变压电路、第一柔性直流换流阀模块、第二柔性直流换流阀模块、第一开关电路、第二开关电路、第一电抗器模块、第二电抗器模块以及转换开关；/n所述转换开关连接在所述直流线路接线端与所述第一接地端之间；/n所述第一三相变压电路的三相输入端用于与交流母线三相连接，所述第一三相变压电路的三相输出端与所述第一柔性直流换流阀模块的交流侧连接；所述第一柔性直流换流阀模块的直流侧与所述第一开关电路的输入端连接；所述第一开关电路的第一输出端与所述第一电抗器模块的输入端连接，所述第一开关电路的第二输出端与所述第二开关电路的第二输出端连接；所述第一电抗器模块的输出端与所述直流线路接线端连接；/n所述第二三相变压电路的三相输入端用于与交流母线三相连接，所述第二三相变压电路的三相输出端与所述第二柔性直流换流阀模块的交流侧连接；所述第二柔性直流换流阀模块的直流侧与所述第二开关电路的输入端连接；所述第二开关电路的第一输出端与所述第二电抗器模块的输入端连接，所述第二电抗器模块的输出端与所述第二接地端连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种特高压多端柔性直流输电换流站系统，其特征在于，包括：两个直流换流站极系统，所述直流换流站极系统具有直流线路接线端、第一接地端和第二接地端；所述第一接地端、第二接地端接入一接地母线区，以使得两个所述直流换流站极系统之间通过所述接地母线区连接；所述直流换流站极系统包括：第一三相变压电路、第二三相变压电路、第一柔性直流换流阀模块、第二柔性直流换流阀模块、第一开关电路、第二开关电路、第一电抗器模块、第二电抗器模块以及转换开关；
所述转换开关连接在所述直流线路接线端与所述第一接地端之间；
所述第一三相变压电路的三相输入端用于与交流母线三相连接，所述第一三相变压电路的三相输出端与所述第一柔性直流换流阀模块的交流侧连接；所述第一柔性直流换流阀模块的直流侧与所述第一开关电路的输入端连接；所述第一开关电路的第一输出端与所述第一电抗器模块的输入端连接，所述第一开关电路的第二输出端与所述第二开关电路的第二输出端连接；所述第一电抗器模块的输出端与所述直流线路接线端连接；
所述第二三相变压电路的三相输入端用于与交流母线三相连接，所述第二三相变压电路的三相输出端与所述第二柔性直流换流阀模块的交流侧连接；所述第二柔性直流换流阀模块的直流侧与所述第二开关电路的输入端连接；所述第二开关电路的第一输出端与所述第二电抗器模块的输入端连接，所述第二电抗器模块的输出端与所述第二接地端连接。


2.如权利要求1所述的特高压多端柔性直流输电换流站系统，其特征在于，所述第一三相变压电路包括：三条第一变压支路，每条所述第一变压支路包括第一阀启动电路、第一变压器、第一隔离开关；所述第一阀启动电路的输入端与所述第一三相变压电路的三相输入端连接，所述第一阀启动电路的输出端与所述第一变压器的输入端连接，所述第一变压器的输出端与所述第一隔离开关的第一端连接，所述第一隔离开关的第二端与所述第一三相变压电路的三相输出端连接。


3.如权利要求1所述的特高压多端柔性直流输电换流站系统，其特征在于，所述第一柔性直流换流阀模块包括第一柔性直流换流阀、三个第一上桥臂电抗器以及三个第一下桥臂电抗器；其中，所述第一柔性直流换流阀包括第一上桥臂、第一下桥臂，所述第一上桥臂具有三个直流端子和三个交流端子，所述第一下桥臂具有三个直流端子和三个交流端子，所述第一上桥臂的三个交流端子与所述第一下桥臂的三个交流端子一一对应连接，形成所述第一柔性直流换流阀模块的交流侧；三个所述第一上桥臂电抗器的输入端与所述第一上桥臂的三个直流端子一一对应连接，三个所述第一上桥臂电抗器的输出端形成所述第一柔性直流换流阀模块的第一直流端；三个所述第一下桥臂电抗器的输入端与所述第一下桥臂的三个直流端子一一对应连接，三个所述第一下桥臂电抗器的输出端形成所述第一柔性直流换流阀模块的第二直流端，其中，所述第一直流端与所述第二直流端形成所述第一柔性直流换流阀模块的直流侧。


4.如权利要求1所述的特高压多端柔性直流输电换流站系统，其特征在于，所述第一开关电路包括：第一旁路开关、第三隔离开关、第四隔离开关、第五隔离开关；所述第一旁路开关、所述第三隔离开关的第一端与所述第一柔性直流换流阀模块的第一直流端连接；所述第一旁路开关的第二端、所述第四隔离开关的第一端与所述第一柔性直流换流阀模块的第二直流端连接；所述第三隔离开关的第二端、所述第五隔离开关的第一端与所述第一开关电路的第一输出端连接；所述第四隔离开关、第五隔离开关的第二端与所述第一开关电路的第二输出端连接。


5.如权利要求1所述的特高压多端柔性直流输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶宏，周月宾，黄伟煌，李岩，许树楷，李巍巍，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44