串联型多端直流输电系统及其功率控制方法技术方案

本发明专利技术提供串联型多端直流输电系统及方法。系统包括：第一换流站单元组，包括依次串联的至少一个第一换流站单元；第二换流站单元组，包括依次串联的多个第二换流站单元；包括第一端和第二端的高压直流极线；和控制器；所述控制器可控制第一换流站单元组和第二换流站单元组分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式，并且可控制所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的一个换流站单元作为一个定电流端以保持直流电流恒定并且可控制其中至少一个换流站单元以便调制其传输的功率。有利于在输入第二换流站的功率发生波动的状态下减小直流输电线路的波动，并且可将输入第二换流站的功率波动通过多端直流输电系统传输。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供串联型多端直流输电系统及方法。系统包括：第一换流站单元组，包括依次串联的至少一个第一换流站单元；第二换流站单元组，包括依次串联的多个第二换流站单元；包括第一端和第二端的高压直流极线；和控制器；所述控制器可控制第一换流站单元组和第二换流站单元组分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式，并且可控制所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的一个换流站单元作为一个定电流端以保持直流电流恒定并且可控制其中至少一个换流站单元以便调制其传输的功率。有利于在输入第二换流站的功率发生波动的状态下减小直流输电线路的波动，并且可将输入第二换流站的功率波动通过多端直流输电系统传输。【专利说明】
本专利技术涉及串联型多端直流输电系统及方法，具体地说，涉及串联型多端直流输电系统的换流站单元及其功率控制方法。
技术介绍
多端直流输电系统常见为两类:并联型多端直流输电系统和串联型多端直流输电系统。并联型多端直流输电系统的各个换流站的直流侧通过传输线并联连接在一起；而串联型多端直流输电系统的各个换流站的直流侧通过直流传输线串联连接在一起。多端直流输电系统在换流站间距离短和电压绝缘设计困难情况下，相比并联型多端直流输电系统具有一定的技术优势。串联型多端直流输电系统的各个换流站直流侧依次串联连接，因此各站直流侧电流唯一，但各站直流电压不同。因此，在该控制系统设计中，通常设定某一换流站(通常为整流站)控制直流电流，称为定电流设定端；而其它换流站控制各自的直流侧电压，称为电压设定端。在定电流设定端换流站控制直流电流下，各电压设定端换流站通过控制直流电压调整各换流站的有功功率。在现有的串联多端直流输电系统中，需要解决在与多端直流输电系统电气稱合的诸如电网/电厂和风场一样的负荷/电源的功率波动的情况下平抑功率波动的控制问题。。例如，在电源所发出的功率增加/减小的情况下，如何将该功率波动通过多端直流输电系统传输；或者，在负荷所需求的功率增加/减小的情况下，如何将该功率波动通过多端直流输电系统传输。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种串联型多端直流输电系统，包括:第一换流站单元组，包括依次串联的至少一个第一换流站单元；第二换流站单元组，包括依次串联的多个第二换流站单元；包括第一端和第二端的高压直流极线；和控制器；其中:第一换流站单元组的一直流端和第二换流站单元组的一直流端分别与高压直流极线的第一端和第二端电气耦合；第一换流站单元组的另一直流端和第二换流站单元组的另一直流端分别与接地极电气耦合；并且所述控制器可控制第一换流站单元组和第二换流站单元组分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式，并且可控制所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的一个换流站单元作为一个定电流端以保持直流电流恒定并且可控制其中至少一个换流站单元以便调制其传输的功率。根据本专利技术的一个方面，提供一种用于，该串联型多端直流输电系统包括:第一换流站单元组，包括依次串联的至少一个第一换流站单元；第二换流站单元组，包括依次串联的多个第二换流站单元；和包括第一端和第二端的高压直流极线；其中:第一换流站单元组的一直流端和第二换流站单元组的一直流端分别与高压直流极线的第一端和第二端电气耦合；第一换流站单元组的另一直流端和第二换流站单元组的另一直流端分别与接地极电气耦合；该方法包括:控制第一换流站单元组和第二换流站单元组分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式；控制所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的一个换流站单元作为一个定电流端以保持直流电流恒定；以及控制其中至少一个换流站单元以便调制其传输的功率。基于上述的系统和方法，有利于在输入第二换流站的功率发生波动的状态下减小直流输电线路的波动，并且可将输入第二换流站的功率波动通过多端直流输电系统传输。【专利附图】【附图说明】图1示出根据本专利技术的一个实施例的串联型多端直流输电系统；图2示出换流站单元的结构；图3A示出根据图1所示的串联型多端直流输电系统的应用；图3B示出根据本专利技术的一个实施例的串联型多端直流输电系统的应用；图4A示出根据图1所示的串联型多端直流输电系统的应用；和图4B示出根据本专利技术的一个实施例的串联型多端直流输电系统的应用。【具体实施方式】图1示出根据本专利技术的一个实施例的串联型多端直流输电系统。如图1所示，串联型多端直流输电系统I是单极型，其包括第一换流站单元组10、第二换流站单元组11、包括第一端120和第二端121的高压直流极线12和控制器13。第一换流站单元组10包括依次串联的第一换流站单元A和第一换流站单元B，并且第二换流站单元组11包括依次串联的第二换流站单元C和第二换流站单元D。本领据的技术人员应当了解，对于串联型多端直流输电系统来说，第一换流站单元组10所包括的第一换流站单元的数目可以是至少一个，SP一个、两个或多个；第二换流站单元组11所包括的第二换流站单元的数目可以是多个，即两个或多个。图2示出换流站单元的结构。如图2所示,换流站单元2包括一个或多个直流侧串联的换流器20、一台或多台换流变压器21和相应的控制与保护设备和辅助开关设备。换流器单元是主要由半导体设备组成的实现直流和交流功率相互转换的设备，例如六组阀单元组成的六脉动换流器。阀单元是由如晶闸管一样的半导体功率开关器件及其触发、保护、均压等相关设备通过串联或者并联构成具有开通、阻断能力的通流设备。本领域的技术人员应当理解换流站单元可以为六脉动晶闸管换流器交直流设备组合，也可为一十二脉动晶闸管换流器交直流设备组合，或双十二脉动晶闸管换流器交直流设备组合，甚至二十四脉动晶闸管换流器交直流设备组合。对于图2所示的换流站单元的传输功率的控制可以选用触发角控制。阀单元也可以是由如IGBT —样的全控型半导体功率开关器件及其触发、保护、均压等相关设备通过串联或者并联构成具有开通、自关断、阻断能力的通流设备。换流站单元的传输功率的控制可以选用调制度控制。换流站单元的另外一种结构阀单元是由半导体开关器件组成的子模块及其触发、保护、均压等相关设备通过串联或并联构成的开关设备。换流站单元构成了模块化多电平变流器(modular multilevel converter, MMC),其中的子模块最为常见的结构为半桥(half bridge),全桥(full bridge)或钳位双子模块(Clamp double submodule)。。回到图1,第一换流站单元组10的直流端100和第二换流站单元组11的直流端110分别与高压直流极线12的第一端120和第二端121电气耦合，并且第一换流站单元组10的另一直流端101和第二换流站单元组11的另一直流端111分别与接地极14电气耦合。其中，控制器13可控制第一换流站单元组10和第二换流站单元组11分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式以便传输功率，例如第一换流站单元组10工作于整流模式以便从诸如电网和风电发电机一样的电源接收功率并且第二换流站单元组11工作于逆变模式以便向诸如电网一样的负荷输出功率，或者第一换流站单元组10工作于逆变模式并且第二换流站单元组11工作于整流模式。并且，控制器13可控制至少一个第一换流站单元A、B本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苑春明，杨晓波，姚大伟，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：