一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法，装置包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，金属回线连接模块连接于金属回线上，线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；控制系统与各模块分别连接，用于控制各模块，实现电压降落的补偿，减小了系统损耗，降低了换流器的设计要求；另外本发明专利技术提供的补偿装置结构简单可靠，操作难度低，可广泛应用于两端双极直流输电系统或多端直流输电系统以及直流电网。

【技术实现步骤摘要】
一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法
本专利技术涉及直流输电
，具体涉及一种端对端直流输电系统的电压补偿装置和方法。
技术介绍
针对采用金属回线的端对端直流输电系统，当正极输电线路或负极输电线路故障或者检修时可切换成一个独立运行的单极直流输电系统，因此应用于长距离电力互联场景具有更高的可靠性和运行灵活性。金属回线是一根低绝缘的中性线，位于正极输电线路和负极输电线路之间。金属回线通常一端接地，另一端承受所流经的最大电流产生的电压降。当采用金属回线的端对端直流输电系统处于双极运行方式时，流过正极输电线路和负极输电线路的电流幅值相等且方向相反，因此流过金属回线中的电流几乎为零，并且所有换流器中性点的电压都接近零。当采用金属回线的端对端直流输电系统的运行方式从双极运行方式转为单极运行方式后，由于长距离电力互联输送距离远，将导致沿金属回线存在显著的电压降，增加了正极输电线路和负极输电线路的损耗；进而换流器出口处的直流电压大幅降低，而金属回线的中性点电压显著升高，导致对换流站电气参数的设计提出了更高的要求。此外，无论是双极运行方式还是单极运行方式，对于长距离输电，沿输电线路都会有电力损耗，产生较大电压降。一般可以通过更改设置于换流器与电力系统之间变压器分接头的方式实现电压的调节，但由于变压器分接头的电压调节范围小，在长距离输电情况下依然会造成流过输电线路的电流较大，导致端对端直流输电系统的损耗大。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中端对端直流输电系统损耗大的不足，本专利技术提供一种端对端直流输电系统的电压补偿装置，连接于端对端直流输电系统中送端换流器和受端换流器之间的正极输电线路、金属回线和负极输电线路上；其包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；所述正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；所述控制系统与端对端直流输电系统、正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；所述正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；所述金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；所述负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；所述线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；所述控制系统用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块。所述正极补偿模块包括旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3和补偿换流器；所述第二连接开关S2一端连接送端换流器的第一送端换流器，其另一端与补偿换流器和第三连接开关S3依次串联后，与旁路开关K和第一连接开关S1均并联，所述第三连接开关S3的另一端连接受端换流器的第一受端换流器。所述金属回线连接模块包括第九连接开关S9，所述第九连接开关S9一端连接受端换流器的第一受端换流器和第二受端换流器，另一端接地；所述负极连接模块包括第六连接开关S6，所述第六连接开关S6两端分别连接送端换流器的第二送端换流器和受端换流器的第二受端换流器。所述线间连接模块包括第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8；所述第四连接开关S4和第七连接开关S7各自的一端均连接于第二连接开关S2和补偿换流器之间，所述第四连接开关S4的另一端连接于第六连接开关S6与第二送端换流器之间，所述第七连接开关S7的另一端接地；所述第五连接开关S5和第八连接开关S8各自的一端均连接于第三连接开关S3和补偿换流器之间，所述第五连接开关S5的另一端连接于第六连接开关S6与第二受端换流器之间，所述第八连接开关S8的另一端连接于第九连接开关S9与第一受端换流器和第二受端换流器之间。所述控制系统包括检测模块和控制模块；所述控制模块一端通过检测模块与端对端直流输电系统连接，其另一端与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；所述检测模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生控制指令，之后将控制指令发送给控制模块；所述控制模块用于基于所述控制指令发送动作信号给正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，并发送触发信号触发正极补偿模块中的补偿换流器，使正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块按照动作信号动作，实现对正极输电线路、金属回线和负极输电线路上电压降落的补偿。所述运行方式包括单极运行和双极运行。另一方面，本专利技术提供一种端对端直流输电系统的电压补偿方法，包括：控制系统检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生动作信号；基于所述端对端直流输电系统的运行方式，控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；或控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；或控制系统基于动作信号控制连接于负极输电线路上的负极补偿模块，通过负极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿。控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：当端对端直流输电系统由双极运行切换到正极单极运行时，所述控制系统控制正极补偿模块的第一连接开关S1、线间连接模块的第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制正极补偿模块的旁路开关K、第二连接开关S2、第三连接开关S3、线间连接模块的第四连接开关S4、第五连接开关S5、负极连接模块的第六连接开关S6以及金属回线连接模块的第九连接模块S9断开，使正极补偿模块的补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿，包括：当端对端直流输电系统由双极运行切换到负极单极运行时，所述控制系统控制第六连接开关S6、第七连接开关S7和第八连接开关S8闭合，并控制旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3、第四连接开关S4、第五连接开关S5和第九连接开关S9断开，使补偿换流器投入运行，通过补偿换流器输出的直流电压实现金属回线上电压降的补偿。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，连接于端对端直流输电系统中送端换流器和受端换流器之间的正极输电线路、金属回线和负极输电线路上；其包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；/n所述正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；所述控制系统与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；/n所述正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；/n所述金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；/n所述负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；/n所述线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；/n所述控制模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块。/n...

【技术特征摘要】
1.一种端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，连接于端对端直流输电系统中送端换流器和受端换流器之间的正极输电线路、金属回线和负极输电线路上；其包括正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块、线间连接模块和控制系统；
所述正极补偿模块和负极连接模块分别连接于正极输电线路和负极输电线路上，所述金属回线连接模块连接于金属回线上，所述线间连接模块一端连接正极补偿模块，另一端连接金属回线和负极输电线路；所述控制系统与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接；
所述正极补偿模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；
所述金属回线连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对金属回线上电压降落的补偿；
所述负极连接模块用于在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对负极输电线路上电压降落的补偿；
所述线间连接模块用于在控制系统的控制下协助正极补偿模块正极补偿模块、金属回线连接模块和负极补偿模块；
所述控制模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式确定动作信号，之后基于动作信号控制正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块。


2.根据权利要求1所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述正极补偿模块包括旁路开关K、第一连接开关S1、第二连接开关S2、第三连接开关S3和补偿换流器；
所述第二连接开关S2一端连接送端换流器的第一送端换流器，其另一端与补偿换流器和第三连接开关S3依次串联后，与旁路开关K和第一连接开关S1均并联，所述第三连接开关S3的另一端连接受端换流器的第一受端换流器。


3.根据权利要求2所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述金属回线连接模块包括第九连接开关S9，所述第九连接开关S9一端连接受端换流器的第一受端换流器和第二受端换流器，另一端接地。


4.根据权利要求3所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述负极连接模块包括第六连接开关S6，所述第六连接开关S6两端分别连接送端换流器的第二送端换流器和受端换流器的第二受端换流器。


5.根据权利要求4所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述线间连接模块包括第四连接开关S4、第五连接开关S5、第七连接开关S7和第八连接开关S8；
所述第四连接开关S4和第七连接开关S7各自的一端均连接于第二连接开关S2和补偿换流器之间，所述第四连接开关S4的另一端连接于第六连接开关S6与第二送端换流器之间，所述第七连接开关S7的另一端接地；
所述第五连接开关S5和第八连接开关S8各自的一端均连接于第三连接开关S3和补偿换流器之间，所述第五连接开关S5的另一端连接于第六连接开关S6与第二受端换流器之间，所述第八连接开关S8的另一端连接于第九连接开关S9与第一受端换流器和第二受端换流器之间。


6.根据权利要求1所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述控制系统包括检测模块和控制模块；所述控制模块一端通过检测模块与端对端直流输电系统连接，其另一端与正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块连接。


7.根据权利要求6所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述检测模块用于检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生控制指令，之后将控制指令发送给控制模块；
所述控制模块用于基于所述控制指令发送动作信号给正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块，并发送触发信号触发正极补偿模块中的补偿换流器，使正极补偿模块、金属回线连接模块、负极连接模块和线间连接模块按照动作信号动作，实现对正极输电线路、金属回线和负极输电线路上电压降落的补偿。


8.根据权利要求1所述的端对端直流输电系统的电压补偿装置，其特征在于，所述运行方式包括单极运行和双极运行。


9.一种端对端直流输电系统的电压补偿方法，其特征在于，包括：
控制系统检测端对端直流输电系统的运行方式，并基于所述运行方式产生动作信号；
基于所述端对端直流输电系统的运行方式，所述控制系统基于动作信号控制连接于正极输电线路上的正极补偿模块，通过正极补偿模块在控制系统的控制和线间连接模块的协助下实现对正极输电线路上电压降落的补偿；或
所述控制系统基于动作信号控制连接于金属回线上的金属回线补偿模块，通过金属回线补偿模块在控制系统的控制和线...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆晶晶，刘杉，许韦华，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，国网辽宁省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11