一种基于可关断器件的移动式输电方法技术

一种基于可关断器件的移动式输电方法，包括将两组相互独立的高压换流站采用背靠背连接模式通过直流侧串连组合在一起，形成直流输电的发送端和接收端，将发送端连接电网的三相交流电输出端，将交流电转化为直流电传输，接收端根据输电要求将发送端传输过来的直流电转化为交流电送入有源电网或无源电网，利用功率单元实现交流与直流的相互转化。本发明专利技术的方法具有高效和控制灵活的特点，输电效率相比交流架空导线输电要高出约５０％，通过对输出电能波形的数字化控制，大大提高了电能质量。该方法可以用于小规模分散性可再生能源发电场并网，敏感负荷供电，城市负荷中心供电，海上钻井平台供电，孤岛供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种输电方法，尤其是一种应用于输变电领域的基于可关断器件的移动式输电方法，该输电方法也可以用于小规模分散性可再生能源(如风力，太阳能等)发电 场并网，敏感负荷供电，城市负荷中心供电，海上钻井平台供电，孤岛供电。
技术介绍
随着国家对于可再生清洁能源的大力开发和利用，能源结构的不断优化，伴随着风能、太阳能等可再生能源利用规模的不断扩大，其固有的分散性、小型性、远离负荷中心等特点不断显现出来。而采用传统的输电技术则带来了投资规模大，输电效率低等一系列不利因素。另一方面，变流技术是建设资源节约型和环境友好型社会的一项关键技术。基于变流技术的输电技术具有小型、高效、控制灵活的特点，经济效益和环保价值可观，能有效的减少输电线路电压降落和闪变，提高了电能质量。 现有输电技术中有如下两种方案 (1)传统的交流输电技术，此种方式采用交流架空导线传输的形式，要求交流电力系统中的所有同步发电机必须保证同步运行，系统的稳定性得不到充分保证；用交流输电线连接两个及以上交流系统时，短路容量增大，甚至需要更换断路器或增设限流装置；无空、轻载时，交流长线受端及中部容易发生电压异常升高的现象，需要并联电抗补偿；由于交流为三线输送，线路造价高、年电能损失率大，且容易产生大量的感抗和容抗的无功损耗。(2)基于晶闸管的电流源换流器型直流输电技术，此种方式只能工作在有源逆变状态，且受端系统必须有足够大的短路容量，否则容易发生换相失败；换流器产生的谐波次数低、容量大；换流器需吸收大量的无功功率需要大量的滤波和无功补偿装置；换流站占地面积大、投资大。 而基于可关断器件的输电技术专业性非常强，而对于有功功率和无功功率的四 象限输电技术则还没有出现过，目前的工程化实施过程中还只能见到单独的进行有功功 率传输或单独的进行无功功率补偿的输电技术，如2002年10月美国SDG&E(San Diego Gas&Electric)的Talega电站交付使用的138kV， ± 100Mvar STATCOM装置。同时为了满足 能源分散性、小型性、远离负荷中心等要求，移动式的输电装置具有流动性强、作业范围广、 装置利用率高等优点。因而此种基于可关断器件的移动式输电装置的应用前景十分广阔。 新一代的HVDC (高压直流)输电技术，是以全控型、可关断器件构成的电压源换流 器(VSC)为基础，使得VSC-HVDC输电系统具备对其传输有功功率和无功功率进行同时控制 的能力，以及可实现对交流无源网络供电等众多优点。图1所示为两端联结有源交流网络 的柔性直流输电系统主要设备及系统构成示意图，VSC换流站的主要设备有全控换流器、直 流电容器、换相电抗器、交流滤波器以及换流变压器等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有输电方法的不足，提供，以达到对孤立负荷点高效可靠供电的目的。 本专利技术提供的是通过下述技术方案来实 现的 —种基于可关断器件的移动式输电方法，包括将两组相互独立的高压换流站采用 背靠背连接模式通过直流侧并连组合在一起，形成直流输电的发送端和接收端，将发送端 连接电网的三相交流电输出端，将交流电转化为直流电传输，接收端根据输电要求将发送 端传输过来的直流电转化为交流电送入有源电网或无源电网，利用功率单元实现交流与直 流的相互转化。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述移动式输电方法包括上层控制过程和下层功 率单元控制过程，包括与电力调度中心进行通讯，接受电力调度中心的功率、电压等调度指 令，同时发送高压换流站的实时波形数据和故障数据记录，与下层功率单元控制器进行通 讯，发送给下层功率单元控制器电流、电压、功率指令，给定无源负载控制时的交流侧输出 相位角，接收下层功率单元控制器的故障信号和实时数据记录；下层功率单元控制过程完 成功率单元的实时控制和保护，采用电压外环和电流内环的双环控制方式，其中电压外环 实现功率单元的功率控制，包括有功功率控制和无功功率控制，电流内环按照电压外环输 出的电流指令进行电流控制。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括直流电压控制、 直流电流控制和直流功率控制，实现有功功率的控制，所述下层功率单元控制过程包括无 功功率控制和交流电压控制，实现无功功率的控制。 作为本专利技术进一步的实施方式，在上层控制过程中采集传感器传上来的数据后对 数据进行计算与处理，根据系统的需要而向下层功率单元控制器发送给定指令信号进行实 时控制，下层功率单元控制过程接收给定指令信号ud。*、 id。*、 Pd。*、 Q*、 usm*后，电压外环进行 功率控制后分别输出电流参考指令i/、 i;，在电流内环控制器接收到电流参考指令后，对 电流进行控制，输出电压控制信号进行P丽载波错相调制从而产生P丽脉冲信号来实现对 功率单元中IGBT的控制，达到分别控制稳态有功和无功功率的目的。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括直流电压外环控制，所述直流电压外环控制包括直流电压ud。与直流电压参考值ud。*的偏差量A ud。经过PI环节转换为交流电流有功分量id的修正量idl，通过功率前馈环节提供id的预估量id。，两者之和构成了功率单元有功输入电流的有功分量的给定参考值i/，从而去控制功率单元的直流电压，若功率单元的控制量i/仅为稳态预估值id。，则功率单元电压开环运行。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括直流电流外环控制，所述直流电流外环控制包括直流电流id。与直流电压参考值id。*的偏差量A id。经过PI环节转换为交流电流有功分量id的修正量idl，通过功率前馈环节提供id的预估量id。，两者之和构成了功率单元有功输入电流的有功分量的给定参考值i/，从而去控制功率单元的直流电压。若功率单元的控制量i/仅为稳态预估值id。，则功率单元电流开环运行。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括直流功率外环控制，所述直流功率外环控制包括直流电压ud。与直流电流id。相乘得到直流功率的实际值Pd。，直流功率偏差量A P经过PI环节转换为交流电流有功分量id的给定参考值id*，从而去控制功率单元的直流功率。5 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括无功功率外环控 制，所述无功功率外环控制包括无功功率偏差量AQ经过PI环节转换为交流电流有功分量 iq的给定参考值i;，从而去控制功率单元的无功功率。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括交流电压外环控 制，所述交流电压外环控制包括交流电压偏差量Au^经过PI环节转换为交流电流无功分 量iq的给定参考值i;，从而去控制功率单元的交流侧的交流电压。 作为本专利技术进一步的实施方式，所述下层功率单元控制过程包括电流内环控制， 所述电流内环控制包括将电流id、 iq分别与给定值id*、 iq*( = 0)进行比较并进行PI控制 之后，利用前馈解耦算法，得到功率单元调制电压分量，通过udq以及锁相环所得到的相位 信号，进行三相SP丽调制或SVP丽调制，得到功率单元的IGBT元件的触发脉冲信号。 通过应用本专利技术所描述的输电方法，基于可关断器件的移动式输电方法具有精 简、高效、控制灵活等特点，既可以连接两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于可关断器件的移动式输电方法，其特征在于：包括将两组相互独立的高压换流站采用背靠背连接模式通过直流侧并连组合在一起，形成直流输电的发送端和接收端，将发送端连接电网的三相交流电输出端，将交流电转化为直流电传输，接收端根据输电要求将发送端传输过来的直流电转化为交流电送入有源电网或无源电网，利用功率单元实现交流与直流的相互转化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王小方，周细文，敬华兵，梁之渊，章辉，李军，张志学，邓明，梁金成，刘彤，
申请(专利权)人：株洲变流技术国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]