用于黑啟動的雙極hvdc系統(tǒng)、控制器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高壓直流（HVDC)輸電系統(tǒng)領(lǐng)域，更特別地，涉及用于在黑啟動階段控 制HVDC系統(tǒng)的方法及控制器。
【背景技術(shù)】
[000引意外事件(通常認(rèn)為是停電)會導(dǎo)致任何AC網(wǎng)絡(luò)徹底中斷。電壓源型變流器（VSC)HVDC線路(例如2003年8月14日美國東北部停電期間的&OSSSoundVSCHVDC線路） 已顯現(xiàn)出了其用作穩(wěn)定點在周圍重建AC網(wǎng)絡(luò)的較強(qiáng)的能力。例如，參見"CROSSSOUND CABLEPRCUECTSECONDGE肥RATIONVSCTECHNOLOGYFORHVDC" (L.RONSTROMet al.,CIGRESession2004, B4-102)0
[0003] 電流源型變流器（CSC)潛在地也可W用于黑啟動。例如參見"SUPPLYINGDEAD LOADWITHACONVENTIONALHVDCSYSTEM" (M.Mohaddeset.al.，ProceedingsofCIGRE ColloquiumonRoleofHVDC,FACTSandEmergingTechnologiesinEvolvingPowerS ystems,Sep. 2005,Bangalore,India)，該文提出了可W向無源負(fù)荷（deadload)提供電力 的CSCHVDC系統(tǒng)，其中沒有發(fā)電機(jī)可用于諸如黑啟動的異常運行狀態(tài)。特別地，如圖1所 示，其描述了包括整流站和逆變站的單級HVDC系統(tǒng)；在黑啟動期間，逆變器W關(guān)于HVDC系 統(tǒng)中的變量(例如AC總線線路電壓)的獨立脈沖圖運行；在黑啟動期間，逆變器不與AC總線 線路電壓同相；此外，從位于整流器所處的站外面的逆變器產(chǎn)生對于整流器控制器的AC總 線線路的AC電壓幅值的控制信號反饋，也就是說，其在被DC電力傳輸線所彼此分離的兩站 之間需要站間通信。
[0004] 然而，關(guān)于用于任何站間信號交換的通信，該系統(tǒng)可能很慢；而且，兩個變流器 站之間的信號中繼站發(fā)生停電也會影響通信。此外，對于無源網(wǎng)絡(luò)的黑啟動(包括孤立的 (islanded)波動發(fā)電)，VSC是經(jīng)過驗證的技術(shù)，并且，具有HVDC傳輸?shù)臒o源AC網(wǎng)絡(luò)的啟動 到目前為止僅就VSC是切實可行的。然而，VSC的一般缺點是高的成本和損耗?；贑SC的 線路換向變流器（LCC)和電容換向變流器（CCC)通常相比于VSC技術(shù)具有更低的成本和損 耗。用于黑啟動的現(xiàn)行CSC解決方案的主要缺點是高閥壓（valvestress),尤其是在低功 率水平的情況下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于在黑啟動階段控制雙極HVDC系統(tǒng)的整流器 設(shè)備的控制器，在黑啟動階段，所述雙極HVDC系統(tǒng)的第一極將電力輸送到外部交流網(wǎng)絡(luò)的 交流電壓總線，并且所述雙極HVDC系統(tǒng)的第二極的整流器設(shè)備從所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的所 述交流電壓總線獲取電力并將其輸送到所述第二極的直流電力傳輸線路，所述控制器包 括：接收模塊和控制模塊，所述接收模塊適于在所述黑啟動階段接收所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的 所述交流電壓總線上的交流電壓的測量結(jié)果，所述控制模塊適于基于所述交流電壓的測量 結(jié)果控制所述第二極的所述整流器設(shè)備，W在所述黑啟動階段調(diào)節(jié)所述交流電壓總線上的 所述交流電壓。通過使用所述控制器，在黑啟動階段，可w將電壓幅值控制和電壓頻率控制 應(yīng)用到位于雙極HVDC系統(tǒng)的相同站內(nèi)的多個變流器，因此，對站間通信的依賴變得更少。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明另一個方面，雙極HVDC系統(tǒng)包括第一極、第二極W及控制器，所述第 一極適于在黑啟動階段將電力輸送到外部交流網(wǎng)絡(luò)的交流電壓總線，所述第二極適于在所 述黑啟動階段從所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的所述交流電壓總線獲取電力并將其輸送到所述第二 極的直流電力傳輸線路，所述控制器包括接收模塊和控制模塊，所述接收模塊適于在所述 黑啟動階段接收所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的所述交流電壓總線上的交流電壓的測量結(jié)果，所述控 制模塊適于基于所述交流電壓的測量結(jié)果控制所述整流器設(shè)備，W在所述黑啟動階段調(diào)節(jié) 所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的所述交流電壓總線上的所述交流電壓。通過使用所述控制器，可W將 電壓幅值控制和電壓頻率控制應(yīng)用到位于相同站內(nèi)的多個變流器，因此，對站間通信的依 賴變得更少。通過具有雙極HVDC系統(tǒng)的該種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在黑啟動階段，可W將電壓幅值控 制和電壓頻率控制應(yīng)用到位于雙極HVDC系統(tǒng)的相同站內(nèi)的變流器，因此，對站間通信的依 賴變得更少。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，用于在黑啟動階段控制雙極HVDC系統(tǒng)的方法包括：通 過第一極將電力輸送到外部交流網(wǎng)絡(luò)的交流電壓總線；通過第二極從所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的 所述交流電壓總線獲取電力；接收所述外部交流網(wǎng)絡(luò)的所述交流電壓總線上的交流電壓的 測量結(jié)果；并基于所述交流電壓的測量結(jié)果控制所述第二極的整流器設(shè)備，W調(diào)節(jié)所述外 部交流網(wǎng)絡(luò)的所述交流電壓總線上的所述交流電壓。通過使用用于雙極HVDC系統(tǒng)的控制 方法，在黑啟動階段，可W將電壓幅值控制和電壓頻率控制應(yīng)用到位于雙極HVDC系統(tǒng)的相 同站內(nèi)的變流器，因此，對站間通信的依賴變得更少。
【附圖說明】
[0008] 下文將參考附圖所示的優(yōu)選示例性實施例對本發(fā)明的主題進(jìn)行更詳細(xì)地說明，其 中：
[0009] 圖1示出用于黑啟動的傳統(tǒng)單極HVDC系統(tǒng)；
[0010] 圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施例的在黑啟動階段的雙極HVDC系統(tǒng)；
[0011] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施例的控制器的框圖；
[0012] 圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的控制器的框圖；
[0013] 圖5示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的控制器的框圖；
[0014] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的控制器的框圖；
[001引圖7示出根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個控制器的框圖擬及
[0016] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的用于在黑啟動階段控制雙極HVDC系統(tǒng)的方法流 程圖。
[0017] 附圖中所使用的附圖標(biāo)記及其含義在附圖標(biāo)記列表中W總結(jié)的形式列出。一般而 言，附圖中相同的部件使用同一附圖標(biāo)記。
【具體實施方式】
[001引圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的在黑啟動階段的雙極HVDC系統(tǒng)。如圖2所示，雙 極HVDC系統(tǒng)2包括第一極P1和第二極P2。第一極P1的第一端通過第一變壓器T1連接到 第一交流網(wǎng)絡(luò)20,第一極PI的第二端通過第二變壓器T2連接到第二交流網(wǎng)絡(luò)21。第二極P2的第一端通過第四變壓器T4連接到第一交流網(wǎng)絡(luò)20,第二極P2的第二端通過第H變壓 器T3連接到第二交流網(wǎng)絡(luò)21。第一交流網(wǎng)絡(luò)20和第二交流網(wǎng)絡(luò)21在雙極HVDC2的外部。
[0019] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，通過調(diào)整觸發(fā)角（firingangle),變流器的操作模式 可W在逆變器和整流器之間進(jìn)行切換，例如，可W控制用于雙極HVDC系統(tǒng)2的第一極P1和 第二極P2的變流器，W在黑啟動操作或正常操作的情況下進(jìn)行操作。第一極P1具有第一 變流器S1P1 (在此為黑啟動階段的整流器變流器)，第一變流器S1P1在第一極P1的第一 端通過第一可選的換相電容器CA連接到第一變壓器T1。第一變壓器T1連接到第一交流 網(wǎng)絡(luò)20的第一交流電壓總線22。還存在第二變流器S2P1 (在此為黑啟動階段的逆變器變 流器)，第二變流器S2P1在第一極P1的第二端通過第二可選的換相電容器CB連接到第二 變壓器T2。第二變壓器T2進(jìn)一步連接到第二交流網(wǎng)絡(luò)21的第二交流電壓總線23。該兩 個變流器S1P1和S2P1繼而通過第一直流電力傳輸線路24 (即HVDC傳輸線路）彼此連接。 第二極P2具有第H變流器S2P2 (在此為黑啟動階段的整流器變流器)，第H變流器S2P2在 第二極P2的第二端通過第H可選的換相電容器CC連接到第H變壓器T3。第H變壓器T3 連接到第二交流網(wǎng)絡(luò)21的第二交流電壓總線22。還存在第四變流器S1P2 (在此為黑啟動 階段的逆變器變流器)，第四變流器S1P2在第二極P2的第一端通過第四可選的換相電容器 CD連接到第四變壓器T4。第四變壓器T4進(jìn)一步連接到第一交流網(wǎng)絡(luò)20的第一交流電壓 總線22。該兩個變流器S1P1和S2P2繼而通過第二直流電力傳輸線路25 (即HVDC傳輸線 路)彼此連接。在實體上，第一變流器S1P1和第四變流器S1P2位于第一站S1中巧日左側(cè)所 示)，第二變流器S2P1和第H變流器S2P2位于第二站S2中巧日右側(cè)所示)。在第一站中，第 一變流器S1P1和第四變流器S1P2級聯(lián)線接，它們共同的中性點在此接地；在第二站中，第 二變流器S2P1和第H變流器S2P2級聯(lián)線接，它們共同的中性點在此接地。關(guān)于根據(jù)本發(fā) 明的雙極HVDC傳輸2,期望進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。兩個站之間的線路由第一直流電力傳輸線路 24和第二直流電力傳輸線路25構(gòu)成，也就是說，第一站和第二站通過長直流電力傳輸線路 彼此分離。最后，圖2中包含控制器，該控制器在實體上靠近第二站S2或位于第二站S2內(nèi) 部?？刂破?6用于控制第H變流器S2P2。關(guān)于控制器26,圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施例的 控制器的框圖，包括接收模塊260和控制模塊261。接收模塊260用于接收第二交流電壓總 線23上的交流電壓的測量結(jié)果，控制模塊261用于基于接收模塊260接收到的交流電壓的 測量結(jié)果控制第H變流器S2P2 (在此為整流器變流器)，W調(diào)節(jié)第二交流電壓總線23上的 交流電壓。
[0020] 現(xiàn)在對根據(jù)本發(fā)明實施