一种多端柔性直流输电系统技术方案

一种多端柔性直流输电系统，其特征在于包括有四个换流站，其中一个换流站需要检修，每个换流站直流侧包含相互串联的两组隔离刀闸QS1、QS2，QS1和QS2中间串联交流断路器Q2，QS1与QS2两侧并联隔离刀闸QS3，交流侧包括相互串联的交流进线开关Q1、换流变压器，直流线路与汇流母线之间串联隔离刀闸QS4。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种多端柔性直流输电系统，包括有四个换流站，其中一个换流站需要检修，每个换流站直流侧包含相互串联的两组隔离刀闸QS1、QS2，QS1和QS2中间串联交流断路器Q2，QS1与QS2两侧并联隔离刀闸QS3，交流侧包括相互串联的交流进线开关Q1、换流变压器，直流线路与汇流母线之间串联隔离刀闸QS4。本技术兼顾电力系统对检修多端柔性直流输电系统的要求，借助柔性直流输电系统控制特性，利用交流断路器能够切断小电流直流线路的特点，将交流断路器串联在换流站直流侧，起到直流断路器的作用，同时为了保障交流断路器的操作安全和延长交流断路器的使用寿命，在交流断路器两端并联隔离开关，起导通正常运行电流的作用。【专利说明】一种多端柔性直流输电系统
本技术属于电力电子
，特别涉及一种多端柔性直流输电系统。
技术介绍
电力系统中的元件从运行状态进入检修状态一般是通过断路器进行开断，在交流系统中，电流每周波有两次自然过零点，交流断路器就是充分利用此时机熄灭电弧，完成介质恢复。而直流系统不存在自然过零点，因此，开断直流线路就要困难很多，直流线路开断的首要任务是熄灭电弧，其次由于直流系统中电感的存在，系统里储存了大量的能量，需要采取有效手段来耗散这些能量，同时需要抑制过电压，保证间隙完成介质恢复和保护系统设备免受损坏，虽然现在有很多直流开断方法，像“人工制造零点法”，“增大电弧电压法”，但这些方法都有一定的使用范围，能力有限，设备造价昂贵，尚未推广到工程应用。以可关断电力电子器件和PWM技术为基础的柔性直流输电技术发展迅速，与传统直流相比，其最大的特点是具有两个控制自由度，能够根据电网及负荷运行状况灵活控制换流站直流母线电压及功率情况。多端柔性直流输电技术在运行灵活性、可靠性上比两端柔性直流输电技术更有优势，同时构建多端柔性直流输电能够满足电网互联、城市电网供电、多个风电场(新能源)互联等，但多端柔性直流输电系统相对两端直流输电系统更加复杂，运行要求更高，容易出现的问题更多，如何保持多端柔性直流输电系统安全稳定可靠运行是普遍关注的问题。在多端柔性直流输电系统稳态运行时，如何停运其中一个换流站并从直流侧与系统隔离，而不影响其余换流站的正常运行，具有重要的实用价值，然而还没有很好的解决方法。目前，在直流断路器不能工程化应用的前提下，停运检修多端柔性直流输电系统中的一站首先需要将整个系统停运，然后将保留的柔性直流输电系统重新启动。此方法有如下缺点:I)增加了多端柔性直流输电系统的停运概率；2)如果运行系统与重要负荷相连，则为了检修一个换流站将会造成重大损失；3)如果运行系统与风电场(新能源)相连，则为了检修一个换流站将会导致新能源的退出并重新投入，减小了能源利用率；4)如果两个非同步电网通过多端柔性直流输电系统联网，则为了检修一个换流站将会导致两个非同步电网内部功率不平衡，电网安稳控制保护动作，失去部分电源或者负荷，甚至导致连锁故障，造成同步电网瘫痪；5)如果地区电网联络线由交流和多端柔性直流输电系统组成，则为了检修一个换流站，可能导致交流线路过载，甚至线路潮流超过其暂稳极限，造成电网安稳控制保护动作。综上所述，在直流断路器尚未工程化应用的背景下，为了提高多端柔性直流输电稳定性和可靠性，充分发挥多端柔性直流输电的优势，需要一种更加灵活有效的直流线路在线隔离及并网方法。
技术实现思路
本技术的目的是针对停运检修多端柔性直流输电系统单个换流站时，需要将整个系统停运这一问题，提供了一种多端柔性直流输电系统。本技术多端柔性直流输电系统可以实现传统认为需要直流断路器才能实现的直流线路带电隔离和检修的功能，在不停运整个多端柔性直流输电系统的前提下，实现多端柔性直流系统单个换流站的灵活隔离和检修。为了达到上述目的，本技术提出的解决方法是:本技术的多端柔性直流输电系统，包括有四个换流站，其中一个换流站需要检修，每个换流站直流侧包含相互串联的两组隔离刀闸QS1、QS2，QSl和QS2中间串联交流断路器Q2，QSl与QS2两侧并联隔离刀闸QS3，交流侧包括相互串联的交流进线开关Q1、换流变压器，直流线路与汇流母线之间串联隔离刀闸QS4。上述交流进线开关Ql是交流高压断路器。上述交流断路器Q2是交流高压断路器。上述隔离刀闸QSl、QS2是高压隔离开关。上述换流变压器是A /Yn型换流变压器。本技术的技术特点是:本技术兼顾电力系统对检修多端柔性直流输电系统的要求，借助柔性直流输电系统本身的控制特性，利用交流断路器能够切断小电流直流线路的特点，将交流断路器串联在换流站直流侧，起到直流断路器的作用，同时为了保障交流断路器的操作安全和延长交流断路器的使用寿命，在交流断路器两端并联隔离开关，起导通正常运行电流的作用。本技术的有益效果是:本技术利用技术成熟的交流断路器代替尚不能工程推广应用的直流断路器进行多端柔性直流输电系统的检修，解决了因为检修一个换流站或者直流线路而停运整个多端柔性直流输电系统的问题。该应用具有技术成熟、经济可靠、实现简单、性能优异的特点，可应用于多端柔性直流输电实际工程中。【专利附图】【附图说明】图1为单个换流站拓扑结构示意图；图2为多端柔性直流输电系统示意图，其中单站的拓扑结构为图1描述的拓扑结构(以四端柔性直流输电系统为例说明)。【具体实施方式】以下将结合附图及具体实施，对本技术提出的一种多端柔性直流输电系统中单站在线隔离和并网的方法进行详细说明。本技术是针对的多端柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的三端及三端以上的换流站，其中每个换流站直流侧包含相互串联的两组组隔离刀闸QS1、QS2，其拓扑结构如图1所示，QSl和QS2中间串联交流断路器Q2，QS1与QS2两侧并联隔离刀闸QS3，交流侧包括相互串联的交流进线开关Q1，换流变压器，直流线路与汇流母线之间串联隔离刀闸 QS4。如图2所示，换流站1、2、3、4组成正在稳定运行的四端柔性直流输电系统，其直流侧串联直流侧串联的一组交流断路器Q2，隔离刀闸QS1，QS2处于分位，其并联的隔离刀闸QS3处于合位，直流线路电流通过隔离刀闸QS3而不通过交流断路器Q2。本实施例中，上述交流进线开关Ql是交流高压断路器，如户外交流高压六氟化硫断路器。本实施例中，上述交流断路器Q2是交流高压断路器，如户外交流高压六氟化硫断路器。本实施例中，上述隔离刀闸QS1、QS2是高压隔离开关，如GW型高压隔离开关。本实施例中，上述换流变压器是A /Yn型换流变压器，并且中性点与大地之间接一个比较大的接地电阻。为了顺利检修换流站4而不停运整个柔性直流输电系统，需要对进入检修的换流站4采取以下步骤:I)合直流侧串联的两个隔离刀闸QSl，QS2 ；2)合直流侧的交流断路器Q2 ；3)分与其并联的隔尚刀闸QS3 ；4)闭锁需要检修的换流站；5)分交流侧交流进线开关Ql ；6)分直流侧的交流断路器Q2 ；7)分直流侧串联的隔离刀闸QS1，QS2 ；8)分汇流母线的隔离刀闸QS4，进入停运状态。当位于停运状态的换流站4需要并入多端柔性直流输电系统运行时，停运的换流站4按照以下顺序动作:I)以 STATC0M 方式启动； 2)合汇流母线隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端柔性直流输电系统，其特征在于包括有四个换流站，其中一个换流站需要检修，每个换流站直流侧包含相互串联的两组隔离刀闸QS1、QS2，QS1和QS2中间串联交流断路器Q2，QS1与QS2两侧并联隔离刀闸QS3，交流侧包括相互串联的交流进线开关Q1、换流变压器，直流线路与汇流母线之间串联隔离刀闸QS4。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓斌，王一振，黎小林，袁志昌，李岩，刘涛，朱喆，黄莹，卢毓欣，付姣，陆超，曹军威，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，清华大学，张家港智能电力研究院有限公司，
类型：实用新型
国别省市：