一種混合背靠背直流輸電系統(tǒng)及潮流反轉(zhuǎn)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，特別涉及一種混合直流輸電系統(tǒng)及潮流反轉(zhuǎn)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電技術(shù)可分為兩類(lèi):基于晶閘管的電流源型直流輸電技術(shù)(LCC-HVDC)、基于全控型電力電子器件的柔性直流輸電技術(shù)(VSC-HVDC) ICC-HVDC成本低，損耗小，運(yùn)行技術(shù)成熟，目前，世界上正在運(yùn)行的直流輸電系統(tǒng)大部分都是LCC-HVDC系統(tǒng)，但電流源型直流輸電系統(tǒng)(LCC-HVDC)存在逆變側(cè)易換相失敗，對(duì)交流系統(tǒng)的依賴性強(qiáng)，吸收大量無(wú)功，換流站占地面積大等缺點(diǎn)。而新一代VSC-HVDC能夠?qū)崿F(xiàn)有功功率與無(wú)功功率解耦控制、無(wú)需無(wú)功功率補(bǔ)償結(jié)構(gòu)緊湊占地面積小、不存在換相失敗故障等優(yōu)點(diǎn)，但目前也存在成本較高，損耗偏大等缺陷。因此將LCC-HVDC和VSC-HVDC技術(shù)相結(jié)合，一端采用LCC換流器、一端采用VSC換流器形成混合直流輸電技術(shù)，可以綜合LCC-HVDC技術(shù)成熟，成本低廉，損耗小和VSC-HVDC技術(shù)的調(diào)節(jié)性能好，占地面積小和不存在換相失敗故障的優(yōu)勢(shì)，將具有廣闊的工程應(yīng)用前景。
[0003]混合背靠背直流輸電應(yīng)用中，需要考慮潮流雙向輸送的情況。為了在潮流正送和反送兩種情況下，混合直流輸電的逆變側(cè)均不發(fā)生換相失敗，需要優(yōu)化混合直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的潮流反轉(zhuǎn)控制方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，在于提供一種混合背靠背直流輸電系統(tǒng)及其快速潮流反轉(zhuǎn)控制方法，該系統(tǒng)通過(guò)配置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)或刀閘實(shí)現(xiàn)在潮流正送或反送情況下，使VSC換流器始終逆變運(yùn)行，避免了 LCC換流器逆變運(yùn)行可能出現(xiàn)的換相失敗問(wèn)題，同時(shí)還提供了通過(guò)轉(zhuǎn)換刀閘實(shí)現(xiàn)快速潮流反轉(zhuǎn)的控制方法。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種混合背靠背直流輸電系統(tǒng)，包括背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器，還包括第一至第四轉(zhuǎn)換刀閘以及第一、第二交流系統(tǒng)母線，所述第一交流系統(tǒng)母線分別與第一轉(zhuǎn)換刀閘、第二轉(zhuǎn)換刀閘的一端相連接，第一轉(zhuǎn)換刀閘的另一端分別與LCC換流器、第四轉(zhuǎn)換刀閘的一端相連接，第二轉(zhuǎn)換刀閘的另一端分別與VSC換流器、第三轉(zhuǎn)換刀閘的一端相連接，第二交流系統(tǒng)母線分別與第三轉(zhuǎn)換刀閘的另一端、第四轉(zhuǎn)換刀閘的另一端相連接；
功率正送時(shí)，第一轉(zhuǎn)換刀閘、第三轉(zhuǎn)換刀閘閉合，第二轉(zhuǎn)換刀閘、第四轉(zhuǎn)換刀閘分開(kāi)； 功率反送時(shí)，第一轉(zhuǎn)換刀閘、第三轉(zhuǎn)換刀閘分開(kāi)，第二轉(zhuǎn)換刀閘、第四轉(zhuǎn)換刀閘閉合。
[0006]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述的第一至第四轉(zhuǎn)換刀閘，均為隔離刀閘或斷路器，或隔離刀閘和斷路器的組合。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器直流側(cè)存在至少一個(gè)接地點(diǎn)，或者VSC換流器閥側(cè)存在至少一個(gè)接地點(diǎn)。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述VSC換流器閥側(cè)存在至少一個(gè)接地點(diǎn)是指VSC換流器聯(lián)結(jié)變閥側(cè)交流場(chǎng)采用星形電抗加中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，或者VSC換流器聯(lián)結(jié)變閥側(cè)繞組中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地。
[0009]本發(fā)明還提供了基于上述混合背靠背直流輸電系統(tǒng)的潮流反轉(zhuǎn)控制方法，所述潮流反轉(zhuǎn)控制方法包括如下步驟:
(1)如接受到潮流反轉(zhuǎn)指令，則進(jìn)入步驟(2)，否則繼續(xù)處于步驟(I);
(2)發(fā)出停運(yùn)命令使混合背靠背直流輸電系統(tǒng)的LCC和VSC換流器閉鎖，進(jìn)入步驟(3);
(3)如功率由正送轉(zhuǎn)為反送，進(jìn)入步驟(4)，如功率由反送轉(zhuǎn)為正送，進(jìn)入步驟(5);
(4 )斷開(kāi)第一轉(zhuǎn)換刀閘Q1、第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3及第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4，等待設(shè)定的反轉(zhuǎn)延時(shí)后，閉合第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4，進(jìn)入步驟(6);
(5 )斷開(kāi)第一轉(zhuǎn)換刀閘Q1、第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3及第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4，等待設(shè)定的反轉(zhuǎn)延時(shí)后，閉合第一轉(zhuǎn)換刀閘Ql、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3，進(jìn)入步驟(6);
(6)重新運(yùn)行混合背靠背直流輸電系統(tǒng)。
[0010]上述潮流反轉(zhuǎn)控制方法中，所述設(shè)定的反轉(zhuǎn)延時(shí)的具體延時(shí)時(shí)間根據(jù)系統(tǒng)分析確定。
[0011]采用上述方案后，本發(fā)明的有益效果為:
(I)通過(guò)采用轉(zhuǎn)換刀閘能夠保證不管功率正送還是反送時(shí)，VSC換流器始終為逆變運(yùn)行，避免了 LCC換流器逆變運(yùn)行時(shí)容易出現(xiàn)的換相失敗問(wèn)題；
(2 )快速潮流反轉(zhuǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明提供的一種混合背靠背直流輸電系統(tǒng)示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的一種直流側(cè)接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；
圖3是本發(fā)明提供的一種LCC換流器中點(diǎn)接地，VSC換流器通過(guò)阻抗接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；
圖4是本發(fā)明提供的一種LCC換流器中點(diǎn)接地，VSC換流器通過(guò)換流變中性點(diǎn)接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；
圖5是本發(fā)明提供的一種LCC換流器中點(diǎn)接地，VSC換流器不接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；
圖6是本發(fā)明提供的一種LCC換流器不接地，VSC換流器通過(guò)阻抗接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；
圖7是本發(fā)明提供的種LCC換流器不接地，VSC換流器通過(guò)換流變中性點(diǎn)接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；
圖8是本發(fā)明提供的一種混合背靠背直流輸電系統(tǒng)的潮流反轉(zhuǎn)方法流程圖；
其中:LCC為L(zhǎng)CC換流器，VSC為VSC換流器，Ql至Q4分別為第一至第四轉(zhuǎn)換刀閘，B1、B2分別為第一、第二交流系統(tǒng)的母線。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]附圖1為本發(fā)明提供的一種混合背靠背直流輸電系統(tǒng)示意圖。所述混合背靠背直流輸電系統(tǒng)包括通過(guò)平波電抗器L背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器構(gòu)成的背靠背輸電拓?fù)?，第一轉(zhuǎn)換刀閘Q1、第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3和第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4;第一轉(zhuǎn)換刀閘Ql—端與第一交流系統(tǒng)的母線BI連接，另一端與LCC換流器的交流側(cè)連接;第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2—端與第一交流系統(tǒng)的母線BI連接，另一端與VSC換流器的交流側(cè)連接;第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3一端與第二交流系統(tǒng)的母線B2連接，另一端與VSC換流器的交流側(cè)連接;第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4—端與第二交流系統(tǒng)的母線B2連接，另一端與LCC換流器的交流側(cè)連接。
[0015]定義上述混合背靠背直流輸電系統(tǒng)中，有功功率從第一交流系統(tǒng)流向第二交流系統(tǒng)為功率正送，反之為功率反送;功率正送時(shí)，第一轉(zhuǎn)換刀閘Q1、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3閉合，第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4分開(kāi);功率反送時(shí)，第一轉(zhuǎn)換刀閘Q1、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3分開(kāi)，第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4閉合。這樣不管功率正送還是反送，VSC換流器始終作為受端出于逆變運(yùn)行，可避免LCC換流器逆變運(yùn)行方式下易發(fā)生換相失敗的問(wèn)題。
[0016]上述混合背靠背直流輸電系統(tǒng)中，所述的第一轉(zhuǎn)換刀閘Q1、第二轉(zhuǎn)換刀閘Q2、第三轉(zhuǎn)換刀閘Q3、第四轉(zhuǎn)換刀閘Q4，為隔離刀閘或斷路器，或隔離刀閘和斷路器的組合。上述混合背靠背直流輸電系統(tǒng)中，所述的連接關(guān)系可通過(guò)導(dǎo)線直接連接，也可通過(guò)其他的開(kāi)關(guān)或刀閘間接連接，在所述的其他的開(kāi)關(guān)或刀閘閉合時(shí)等效為導(dǎo)線直接連接。
[0017]上述包括通過(guò)平波電抗器L背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器構(gòu)成的背靠背輸電拓?fù)浔晨勘齿旊娡負(fù)?，可以是圖2-圖7幾種形式的。
[0018]附圖2是本發(fā)明提供的一種直流側(cè)接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；LCC換流器采用十二脈動(dòng)橋式電路;其中，每個(gè)橋臂均由若干個(gè)晶閘管串聯(lián)構(gòu)成;LCC換流器通過(guò)一臺(tái)接線方式分別為Υ0/Υ/Δ的三繞組變壓器與送端交流電網(wǎng)連接。變壓器能夠?qū)λ投私涣飨到y(tǒng)的三相交流電進(jìn)行電壓等級(jí)變換，以適應(yīng)所需的直流電壓等級(jí)，變壓器副邊接線方式的不同為十二脈動(dòng)橋式晶閘管換流器的上下兩個(gè)六脈動(dòng)換流橋提供相角差為30°的三相交流電，以減少流入電網(wǎng)的諧波電流。VSC換流器通過(guò)一臺(tái)接線方式為YO /△的雙繞組變壓器與受端交流電網(wǎng)連接。LCC換流器和VSC換流器通過(guò)平波電抗器L背靠背連接，直流側(cè)正極線或者負(fù)極線連接接地點(diǎn)。
[0019]附圖3是本發(fā)明提供的一種LCC換流器中點(diǎn)接地，VSC換流器通過(guò)阻抗接地的混合背靠背直流輸電拓?fù)涫疽鈭D；LCC換流器采用十二脈動(dòng)橋式電路;其中，每個(gè)橋臂均由若干個(gè)晶閘管串聯(lián)構(gòu)成;十二脈動(dòng)橋式換流器的上下兩個(gè)六脈動(dòng)換流橋的中間連接接地點(diǎn)，LCC換流器通過(guò)一臺(tái)接線方式分別為Υ0/Υ/Δ的三繞組變壓器與送端交流