專利名稱：反轉(zhuǎn)直流輸電系統(tǒng)電力潮流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將經(jīng)由直流線路而彼此連接的第一換流器站與第二換流 器站之間的電力潮流反轉(zhuǎn)的方法和裝置，其中每個換流器站分別包括第一
線換向換流器(Line commutated converter)或第二線換向換流器。在電 力反轉(zhuǎn)之前，將第一站作為整流器來操作，并且在第一站中控制線路中的 直流電流，而將第二站作為逆變器來操作，并且在第二站中控制其關(guān)斷角。 在電力反轉(zhuǎn)之后，將第一站作為逆變器來操作而將第二站作為整流器來操 作。所述裝置包括第 一站中的第 一控制單元和第二站中的第二控制單元， 用來進(jìn)行所述電力反轉(zhuǎn)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)今使用直流輸電系統(tǒng)來互聯(lián)交流電力系統(tǒng)并且以高電壓遠(yuǎn)距離地 傳輸電力。這些系統(tǒng)在本領(lǐng)域內(nèi)被稱為高壓直流(HVDC)傳輸系統(tǒng)。這 種HVDC系統(tǒng)例如可以用來連接兩個獨(dú)立的交流電網(wǎng)，從而能夠為了電 力交易的目的將電力從一個電網(wǎng)傳遞到另一個電網(wǎng)。依賴于該兩個電網(wǎng)的 價格和供應(yīng)情況，可能有必要進(jìn)行頻繁的電力反轉(zhuǎn)以 <更將電力潮流的方向 從一個電網(wǎng)改變到另 一個電網(wǎng)。
HVDC系統(tǒng)的主要部分為直流線路，其形式為一個或多個電力電 纜或架空線路；以及換流器站，其位于直流線路每一端處，包括電力換流 器。將交流轉(zhuǎn)換為直流的電力換流器稱為整流器，而將直流轉(zhuǎn)換為交流的 電力換流器稱為逆變器。
整流器將有功功率從交流側(cè)傳遞到直流側(cè)，而逆變器將有功功率從直 流側(cè)傳遞到交流側(cè)。因此，直流線路中的電力從整流器流向逆變器。
作為本發(fā)明的主題的HVDC換流器包拾沒置在電橋中的晶閘管閥。 這種換流器類型的功能原理在本領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的，可參見例如E. Uhlmann 的 "Power Transmission by Direct Current " ， ISBN 3-540-07122-9。為了說明的目的，這里僅復(fù)^正的正向電壓半周期期間 (即，在正的180電角度期間)觸發(fā)晶閘管閥。電壓從負(fù)到正的it^點(diǎn)與閥的觸發(fā)之間的角度稱為延遲角OC。兩個晶閘管閥之間的換向(即，從第 一個閥到從不同的交5^目位并聯(lián)連接的第二個閥的電流的交接)由于換流 器變壓器的阻抗而M遲，即，兩個晶閘管閥同時傳導(dǎo)電流，直到第一閥 中的電流降至閾值以下并且該閥關(guān)斷為止。從晶鬧管閥關(guān)斷到正的正向電
壓半周期結(jié)束的角度稱為關(guān)斷角Y 。
對于整流器操作，延遲角a較小，通常大約為15度，而對于逆變操 作，延遲角ot相對較大，在額定直流電流處通常大約為140度。
無論是在整流器操作模式下還是在逆變器操作模式下，每個換流器主 要由于晶閘管閥的開關(guān)而產(chǎn)生諧波電流并且消耗無功功率。因此，通常在 換流器站處安裝用于無功功率補(bǔ)償?shù)奶厥庠约坝糜趯χC波的濾波的 特殊元件(例如，交流濾波器組和旁路電容器組)。
無功功率消耗的量取決于換流器中相應(yīng)的觸發(fā)角或關(guān)斷角，其中對于 整流器^Mt而言，更大的延遲角oc導(dǎo)致更大的無功功率消耗，而對于逆變 器^Mt而言，更大的關(guān)斷角Y導(dǎo)致更大的無功功率消耗。為了P艮制無功功 率消耗，因此對于整流器操作希望具有較小的延遲角oc，而對于逆變器操 作希望具有較小的關(guān)斷角Y。
因此，通常已知的是將逆變器中的關(guān)斷角Y控制在最小Y參考值，而 通過調(diào)節(jié)整流器中的延遲角oc來控制線路中的直流電流。
通過將換流器中的操作模式從整流器改變?yōu)槟孀兤骱拖喾吹母淖円?及通過反轉(zhuǎn)直流電壓來實現(xiàn)電力反轉(zhuǎn)。通常，通過以下方式實現(xiàn)電力反轉(zhuǎn) 減小直流電流以減小有功功率，隨后在最小功率處暫時阻止換流器并以新 調(diào)節(jié)的延遲角(x重新啟動換流器。低直流電流下的操作是不利的，這是因 為它會導(dǎo)致?lián)Q流器中的無功功率消耗減小，這會導(dǎo)致交流系統(tǒng)中無功功率 產(chǎn)生的增加。
為了避免電力反轉(zhuǎn)過程中低直流電流操作的負(fù)面效應(yīng)，WO 2006/035018 A2提出了 一種用于電力潮流控制的方法，其中由兩個換流器 同時控制直流電流和直流電壓，使得在每個換流器處吸收的凈無功功率保 持近似恒定。因此，直流電流大小的變化保持相對較小，使得即便在電力 反轉(zhuǎn)過程中仍能保持顯著的無功功率消耗。這減少了用于無功功率消耗的 元件的開關(guān)操作的次數(shù)，從而延長了它們的壽命。WO 2006/035018A2要 求無論電力方向如何，都將兩個換流器站中的第 一個換流器站作為直流電 壓控制點(diǎn)，而將第二個換流器站作為直流電流控制點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種介紹中所提到類型的另選方法和裝置，使用 該方法和裝置可以在電力反轉(zhuǎn)過程中將無功功率消耗保持在相當(dāng)高的水 平。
該目的是通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法和根據(jù)權(quán)利要求10所述的
裝置實現(xiàn)的。
本發(fā)明基于對這樣的事實的認(rèn)識WO 2006/035018 A2的方法的條 件，即，無論電力方向如何總在一個換流器站中進(jìn)行直流電壓控制而總在 另一個換流器站中進(jìn)行直流電流控制，包含顯著的缺點(diǎn)。這是由以下事實 引起的在一個電力潮流方向上，是使用逆變器通過調(diào)節(jié)其延遲角oc來進(jìn) 行直流電流控制的。因此，由于延遲角a和關(guān)斷角Y是相互依賴的，因此 不能再將逆變器中的關(guān)斷角Y控制在最小值。相反，需要對最小Y參考值 加上相對大的控制裕量(Control margin)以確保換流器的正常運(yùn)行。逆 變器的該控制裕度導(dǎo)致逆變器的控制角(Y )比整流器i^行直流電壓控制 的情況下所使用的整流器的控制角(a)大的多。更大的控制角的要求導(dǎo) 致需要將更高等級的換流器用于HVDC系統(tǒng)的電流控制換流器，這顯著 地增加了系統(tǒng)成本。
為了克服這個問題，本發(fā)明提出在電力反轉(zhuǎn)過程中將直流電流控制從 一個換流器站移動到另一個換流器站，并且將該移動與相反方向的關(guān)斷角 控制的移動相同步。電力反轉(zhuǎn)過程中兩個換流器站中的控制模式的改變降 低了成本，這是因為在電力反轉(zhuǎn)前后都是由整流器控制直流電流。
對控制參數(shù)的改變進(jìn)行同步確保在電力反轉(zhuǎn)過程中能夠在不暫時阻 止換流器以重新調(diào)整延遲角ot的情況下交換控制模式。同時，該同步允許 直流電壓的逐漸反轉(zhuǎn)并且同時將直流電流保持在足夠高的水平以確保足 夠的無功功率消耗，從而可以避免用于無功功率消耗的附加元件(例如， 交流濾波器)的開關(guān)IMt。逐漸的電壓改變還允許功率的逐漸改變，即， 可以將有功功率和直流電壓減小至接近于零。因為直流電壓是逐漸地減小 和增加的，而不是從正直流電壓到負(fù)直流電壓或是相反方向的階躍，所以
這減小了直流電纜上的應(yīng)力。同時，能夠避免通常在最小有功功率與^r
功功率之間切換時發(fā)生的無功功率的階躍。
通過使用兩個換流器站之間，特別是它們的兩個控制單元之間的電信鏈路來自動地進(jìn)行同步。在將整流器和逆變器安裝在同一位置的背靠背系
統(tǒng)(Back to back system)的情況下，在該系統(tǒng)中內(nèi)部地、并且在整流器和逆變器的控制單元中自動地進(jìn)行同步。
才艮據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在第一站仍然控制直流電流的同時在第二站中進(jìn)行從控制關(guān)斷角到控制直流電流的改變。為此，第一站和第二站進(jìn)行閉環(huán)直流電流控制，其中笫 一站使用第 一 電流參考值而第二站使用第二電流參考值。在電力反轉(zhuǎn)過程開始時，將第二電流參考值設(shè)置為小于第一電流參考值的值，其中第一電流參考值通常大致與當(dāng)前測得的直流電^M目同，然后將第一電流參考值設(shè)置為小于第二電流參考值的值。
第一站和第二站中用于直流電流控制的參考的同步改變允許第一站和第二站中延遲角的平穩(wěn)變換，這導(dǎo)致直流電壓M方向到負(fù)方向或從負(fù)方向到正方向的逐漸改變。
在電力反轉(zhuǎn)開始時，將第一站作為整流器來^M乍，其具有相對小的延遲角(a )，將第二站作為逆變器來^Mt，其具有相對大的延遲角(a )。在改變第 一 電流參考值和第二電流參考值之后，直流電流大于第二參考值，并且甚至大于第一參考值。結(jié)果，第一控制單元開始增大整流器中的延遲角以減小直流電流。由于直流電流將在預(yù)期的方向上向第二電流參考值改變，因此第二控制單元中的直流電流控制算法尚不產(chǎn)生有功輸出信號。然后直流電流降至第二電流參考值以下。此時，第二控制單元開始減小逆變器中的延遲角。結(jié)果，在將直流電流保持在第二電流參考值附近的同時將直流電壓減小至零。在那時，只消耗無功功率，并且兩個換流器中的延遲角都接近于90電角度。
由于第一電流參考值仍小于第二電流參考值，因此第一控制單元繼續(xù)增大整流器中的延遲角，而第二控制單元響應(yīng)于直流電流的每次成功的減小而進(jìn)一步減小逆變器中的延遲角。這導(dǎo)致具有反轉(zhuǎn)極性的電壓。當(dāng)?shù)谝粨Q流器的延遲角變得大于第二換流器中的延遲角時，兩個站改變它們的操作功能，即，第二換流器變成整流器而第一換流器變成逆變器。第二站繼續(xù)直流電流控制，而可以將第一站轉(zhuǎn)換為關(guān)斷角控制。
在本實施例的延伸中，將第二電流參考值設(shè)置為臨時值，該臨時值接近于但仍小于在將第 一電流參考值設(shè)置為其更小的值之前的第 一電流參考值。由于受到閉環(huán)控制，第一電流參考值和直流電流應(yīng)該幾乎相同，因此第二電流參考值的結(jié)果是相同的。第一電流參考值與臨時值之間的差優(yōu)選地大約為額定直流電流的5%或更小。在本發(fā)明另外的實施例中，在將第二站改變?yōu)榭刂浦绷麟娏髦笆紫葘⑵鋸目刂脐P(guān)斷角改變?yōu)榭刂浦绷麟妷?。這允許在電力反轉(zhuǎn)過程中同時經(jīng)由整流器來控制直流電流和經(jīng)由逆變器來控制直流電壓，使得能夠在整個電力反轉(zhuǎn)過程中將有功功率和無功功率保持在期望的水平。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，電力反轉(zhuǎn)過程包括以下步驟
將第二站>^控制關(guān)斷角改變?yōu)殚]環(huán)控制直流電壓；
根據(jù)功率控制函數(shù)的輸出來減小第二電壓參考值，該功率控制函數(shù)同時控制有功功率的減小和無功功率的量，同時^tfl據(jù)有功功率參考值以及根據(jù)所測得的直流電壓來確定第一電流參考值；
當(dāng)直流電壓已達(dá)到接近于零的預(yù)定界限時將第二電流參考值設(shè)置為臨時值并將第 一電流參考值設(shè)置為更小的值，其中該預(yù)定界P艮優(yōu)選地大約為額定直流電壓的2%;
當(dāng)所測得的直流電流降至該臨時值以下時，將第二站改變?yōu)閷χ绷麟娏鞯目刂疲?br> 當(dāng)所測得的直流電壓達(dá)到反轉(zhuǎn)極性的預(yù)定電壓7jc平時，將第一站改變?yōu)閷χ绷麟妷旱拈]環(huán)控制；
-根據(jù)控制反轉(zhuǎn)電力方向上的有功功率增大的功率控制函數(shù)的輸出來增大反轉(zhuǎn)極性的第一電壓參考值，同時根據(jù)有功功率參考值以及根據(jù)所測得的直流電壓來確定第二電流參考值；
將第 一站從對直流電壓的閉環(huán)控制改變?yōu)榈?一換流器中的對關(guān)斷角的控制。
在這個具體實施例的延伸中，在將第二站改變?yōu)閷χ绷麟娏鞯目刂浦髮⒌诙娏鲄⒖贾?iref2)設(shè)置為特定值。該特定值與將第一電流參考
值設(shè)置為更小的值之前的第一電流參考值的值相同。在此實施例中，第一電流參考值和第二電流參考值同步地具有交換的值，并且第二站中的新的電流控制換流器使用與先前第一站中的電流控制換流器相同的參考。
在另 一個實施例中，第 一控制單元附加地控制第 一站的交流側(cè)的帶有有載抽頭變換器(On-load tap changer)的變壓器，并且/或者第二控制單元附加地控制第二站的交流側(cè)的帶有有載抽頭變換器的變壓器。本領(lǐng)域中已知的電力反轉(zhuǎn)方法通常要求在電力反轉(zhuǎn)過程中多次階躍(Step )抽頭變換器。如果發(fā)生頻繁的電力反轉(zhuǎn)，則頻繁地階躍抽頭變換器導(dǎo)致維護(hù)必要性的提高。使用本發(fā)明的方法和裝置，將電力反轉(zhuǎn)過程中抽頭變換器階躍的次數(shù)優(yōu)選地減少至零，這減小了抽頭變換器的磨損。因此，本實施例的特征是第 一站和/或第二站中的抽頭變換器控制功能在電力反轉(zhuǎn)之前被阻止并在電力反轉(zhuǎn)之后被釋放。在此實施例的延伸中，將第一站和/或第二站中除用于減小閥應(yīng)力的抽頭變換器階躍之外的抽頭變換器控制功能阻止。雖然現(xiàn)在允許有限次數(shù)的抽頭變換器階躍，仍然有助于將在從額定功率至最小功率的功率減小過程中所進(jìn)行的抽頭變換器階躍的總次數(shù)從大
約6至8次階躍減少到1至2次階躍。


現(xiàn)在參考附圖通過例子描^發(fā)明，其中圖l示出直流輸電系統(tǒng)；
圖2分別示出第一控制單元或第二控制單元中的控制函數(shù)的總體框
圖3示出電力反轉(zhuǎn)方法的流艱圖；以及
圖4示出電力反轉(zhuǎn)過程中不同電學(xué)量的時變圖。
具體實施例方式
圖1中示出了直流輸電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括第一換流器站^和第二換流器站S2。換流器站&和S2經(jīng)由直流線路1而彼此連接。該直流輸電系統(tǒng)用于在第一交流電力系統(tǒng)Ad與第二交流電力系統(tǒng)AC2之間傳遞有功功率P。
換流器站^和S2中的每個換流器站包括線換向換流器11或12、帶有有載抽頭變換器的變壓器21或22以及在這個例子中為交流濾波器31和32的用于無功功率消耗的元件。經(jīng)由第一控制單元41來控制換流器11以及第一換流器站&的抽頭變換器的操作。經(jīng)由第二控制單元42來控制換流器12以及第二換流器站S2的抽頭變換器的操作。第一控制單元41和第二控制單元42分別接收作為輸入信號的所測得的直流電流和IDC，2以及所測得的直流電壓和UDC，2并將其轉(zhuǎn)換為直流電流的通用值lDC以及直流電壓的通用值Uoc。根據(jù)這些輸入信號，第一控制單元41和第二控制單元42分別產(chǎn)生作為輸出信號的用于各自的換流器11或12的觸發(fā)脈沖W或p2以及用于階躍相應(yīng)變壓器21或22的有栽抽頭變換器的抽頭變換器控制信號Td或TC2.
下面假設(shè)第一控制單元41將第一換流器11作為整流器來操作，即，第一站&將有功功率P從其交流側(cè)Ad傳遞到直流線路l。同時，第二控制單元42將第二換流器12作為逆變器來操作，并將有功功率P從直流線路1傳遞到其交流側(cè)AC2。
圖2分別示出第一控制單元41和第二控制單元42的控制函數(shù)的框圖。該整體結(jié)構(gòu)是本領(lǐng)域中已知的，并且在控制單元41和42中是相同的。因此，將分別用來識別第一控制單元和第二控制單元的下標(biāo)1和2省略。
抽頭變換器控制函數(shù)50產(chǎn)生抽頭變換器控制信號TC，其中各個換流器的^Mt模式?jīng)Q定抽頭變換器控制函數(shù)50的工作方式。如果將換流器作為逆變器來操作，則將控制信號TC確定為使得將直流電壓UDc調(diào)整為接近于直流電壓參考值UTC,ref。如果將換流器作為整流器來操作，則控制
抽頭變換器以給出接近于延遲角參考值OCref的延遲角a。
另夕卜，換流器的操作模式?jīng)Q定用來為換流器確定觸發(fā)脈沖p的控制函數(shù)的類型。如果操作模式指示將換流器作為逆變器來操作，則使用針對關(guān)斷角Y的控制函數(shù)60的輸出oc v或針對直流電壓UDC的控制函數(shù)70的輸出ocu作為期望的延遲角a。根據(jù)期望的延遲角a，觸發(fā)控制函數(shù)卯確定相應(yīng)的觸發(fā)脈沖p。如果操作模式指示整流器操作，則選擇針對直流電流iDc的控制函數(shù)80的輸出c^。
分別通過改變延遲角(Xu或(Xz的值來將直流電壓UDc或直流電流Iuc的效;
量值調(diào)整為其參考值Ua,ref或IDC，ref。然而，關(guān)斷角Y的控制函數(shù)60為開
環(huán)控制函數(shù)，其根據(jù)參考關(guān)斷角Yref以及所測得的直流電流lDC來計算適合的延遲角OtY。
用來確定期望延遲角OC的函數(shù)100為非線性函數(shù)，其在有功功率P
的方向反轉(zhuǎn)過程中起到重要的作用。現(xiàn)在參考圖3對此進(jìn)行進(jìn)一步說明。圖3示出電力反轉(zhuǎn)方法的步驟，其中以結(jié)合的形式圖解兩個控制單元41和42中的決定和過程。
如上所述，在電力反轉(zhuǎn)之前將有功功率P從Ad側(cè)傳輸?shù)紸C2側(cè)。即將反轉(zhuǎn)之前的功率水平稱為開始水平P開始。在圖3中描述為步驟201的這個階段，將第一換流器ll作為整流器來^Mt，并且第一控制單元41進(jìn)行對直流電流lDc的控制，即，在第一控制單元41中使用函數(shù)80的輸出cxw來產(chǎn)生針對第一換流器ll的觸發(fā)脈沖。同時，第二控制單元42將第二k流器12作為逆變器來操作，并使用其函數(shù)60的輸出oc y，2來控制第二換流器的關(guān)斷角Y2。在接下來的步驟202中，將兩個控制單元41和42中的抽頭變換器控制函數(shù)50阻止，其中會減小閥側(cè)交流電壓以便減小閥應(yīng)力的有可能的抽頭變換器階躍除外。
在接下來的步驟203中，第二控制單元42中的非線性函數(shù)100從控
制第二換流器12中的關(guān)斷角Y2改變?yōu)榭刂浦绷麟妷篣DC，即，此時控制
函數(shù)70的輸出ocu，2取代控制函數(shù)60的輸出oc Y，2而被允許通過。也可以稍后在步驟204中k行這一步驟。
然后在步驟204中，通過同時地經(jīng)由第一控制單元41中的整流器控制來減小直流電流lDc并且經(jīng)由第二控制單元42中的逆變器控制來減小直流電壓UDc以按一定的緩變率減小有功功率P。在第二控制單元42中
關(guān)于第二電壓參考值Ua，ren控制直流電壓Udc，其中根據(jù)功率控制函數(shù)g(Pref，Qref)的輸出來減小第二電壓參考值，該功率控制函數(shù)g ( Pref， Qref )同時根據(jù)有功功率參考值Pref來控制有功功率P的減小并且根據(jù)無功功率參考值Qref來控制無功功率Q的量。同時，第一控制單元41關(guān)于第一電
流參考值1^控制直流電流IDC，其中主要;^L據(jù)有功功率參考值Pref和所
測得的直流電壓UDC來確定第一電流參考值Irefl。
如果有功功率P降至低功率水平，則由于觸發(fā)角接近于90電角度，因此換流器11和12中的晶閘管閥的應(yīng)力增大。為了縮短在低功率水平上的時間段，優(yōu)選地增大低功率區(qū)中功率減小的緩變率。圖4中示出有功功
率P、無功功率Q、直流電壓UDC以及直流電流lDC的時變圖的例子，其中可以清楚的看到時間h與t2之間以及相應(yīng)的預(yù)定功率水平+Pte叫與-Ptemp之間的緩變率的增加。在控制之下減小有功功率P，直到直流電壓UDC達(dá)到接近于零的預(yù)定界限Umin為止。優(yōu)選的是，將預(yù) 的電壓界限lUn定義為額定直流電壓UDC，肌m的2%左右的值。
在步驟205中，當(dāng)直流電壓UDc達(dá)到預(yù)定界限U幽時，第二控制單元42將輸入到電流控制函數(shù)80的第二電流參考值Iref2設(shè)置為臨時值Itemp 。
該臨時電流值It，接近于但仍小于第一電流參考值Iren并且小于當(dāng)前測得的直流電流lDC。第一電流參考值Iref！與臨時電流值Itemp之間的差A(yù)Itemp優(yōu)選地為額定直流電流lDC，n咖的大約5%或更小。然后第一控制單元41將第一電流參考值Iref!設(shè)置為小于第二電流參考值Iref2的值I低。由于第一電流參考值Iref!減小了，第一控制單元41中的控制函數(shù)80 通過增大第一換流器11的延遲角C^相應(yīng)地減小直流電流Ioc。如果直流
電流IDC降至臨時電流值Itemp以下，第二控制單元42中的非線性函數(shù)100 啟動直流電流控制函數(shù)80，即使用輸出0d,2產(chǎn)生針對第二換流器12的觸 發(fā)脈沖p2 (步驟206 )。為了將直流電流Ioc保持在臨時電流值Itemp，第二 控制單元42將第二換流器12,即逆變器中的延遲角ct2減小。這導(dǎo)致直 流電壓Udc的咸小。
由于第 一電流參考值Iren仍小于第二電流參考值Iref2，因此第 一控制 單元41繼續(xù)增大整流器中的延遲角0Ci。第二控制單元42同時>^應(yīng)為進(jìn) 一步減小第二換流器12中的延遲角oc2。這導(dǎo)致直流電壓Uoc的進(jìn)一步減 小，直到其過零并繼續(xù)以反轉(zhuǎn)的極性增加為止。當(dāng)?shù)谝粨Q流器ll的延遲 角Od變得大于第二換流器的延遲角0t2時，該兩個換流器自動地改變其操 作功能，即，第二換流器12變?yōu)檎髌鞫谝粨Q流器11變?yōu)槟孀兤鳌?br> 在步驟207中，當(dāng)直流電壓已改變極性并且i^J'J反轉(zhuǎn)極性的預(yù)定電壓 水平-Ute叫時，第一控制單元41中的非線性函數(shù)100改變?yōu)橥ㄟ^使用函 數(shù)70的輸出(Xm來改變?yōu)橹绷麟妷嚎刂?，而第二控制單?2繼續(xù)直流電 流控制80。
然后，在步驟208中，通過經(jīng)由第二控制單元42中的整流器控制來 增大直流電流lDc并且經(jīng)由第一控制單元41中的逆變器控制來將直流電 壓UDC增大為其額定值-U額定，將現(xiàn)已改變了方向并因此改變了符號的有 功功率P增大到最終水平-P狄。在反方向的功率增加過程中或者緊隨其 后(步驟209)，第一控制單元41改變?yōu)榭刂拼藭r為逆變器的第一換流器 11中的關(guān)斷角Yla
在步驟210中，通過釋放第一控制單元41和第二控制單元42中的抽 頭變換器控制來終止電力反轉(zhuǎn)。
作為圖1至4所描述的例子的可選方式，也可以使用與上勤目同的方 法和系統(tǒng)將直流電壓的極性和有功功率的方向從負(fù)變到正。
在其它的可選方式中，第一控制單元41和第二控制單元42可以附加 地控制用于無功功率消耗的元件的開關(guān)^Mt，并且可以將控制單元41和 42集成到同一個硬件單元中，例如背靠背直流傳輸系統(tǒng)或者集中遠(yuǎn)程控 制的情況.
1權(quán)利要求
1.一種用于將經(jīng)由直流線路(1)而彼此連接的第一換流器站(S1)與第二換流器站(S2)之間的電力潮流反轉(zhuǎn)的方法，其中每個換流器站(S1，S2)分別包括第一線換向換流器(11)或第二線換向換流器(12)，并且其中在電力反轉(zhuǎn)之前，將所述第一換流器(11)作為整流器來操作，而在電力反轉(zhuǎn)之后，將其作為逆變器來操作；在電力反轉(zhuǎn)之前，將所述第二換流器(12)作為逆變器來操作，而在電力反轉(zhuǎn)之后，將其作為整流器來操作；在所述第一站(S1)中控制直流電流(IDC)；在所述第二站(S2)中控制所述第二換流器(12)的關(guān)斷角(γ2)或直流電壓(UDC)，其特征在于，在電力反轉(zhuǎn)過程中，在所述第一站(S1)中進(jìn)行從控制直流電流(IDC)到控制所述第一換流器(11)的關(guān)斷角(γ1)或到控制直流電壓(UDC)的改變，與此同步地，在所述第二站(S2)中進(jìn)行從控制所述第二換流器(12)的關(guān)斷角(γ2)或從控制直流電壓(UDC)到控制直流電流(IDC)的改變。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中在電力反轉(zhuǎn)過程中，在所述第一站(Sj仍然控制直流電流(IDC)的同時在所述第二站 (S2)中進(jìn)行從控制關(guān)斷角(Y2)或從控制直流電壓(UDC)到控制直流 電流(IDC)的改變；使用所述第一站(& )中的第一電流參考值(Iren )和所述笫二站(S2) 中的第二電流參考值(Iref2)，在所述第一站(Sj和所述第二站(S2)中 閉環(huán)控制直流電流(IDC);將所述第二電流參考值(Iref2)設(shè)置為小于所述第 一電流參考值(Iren ) 的值；并且然后將所述第一電流參考值(lrefl)設(shè)置為小于所述第二電流參考值 (lref2)的值(l低)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在將所述第一電流參考值(Irefl )設(shè)置為更小的值(I低)之前將所述第二電流參考值(Iref2)的值設(shè)置為接 近于但仍小于所述第 一電流參考值(Iren )的臨時值(Itemp )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在電力反轉(zhuǎn)過程中，在將所 述第二站(S2)改變?yōu)榭刂浦绷麟娏?IDC)之前首先將其從控制關(guān)斷角(y2)改變?yōu)榭刂浦绷麟妷?UDC)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在電力反轉(zhuǎn)過程中進(jìn)行以下 步驟將所述第二站(S2)從控制關(guān)斷角(y2)改變?yōu)殚]環(huán)控制直流電壓 (UDC);根據(jù)功率控制函數(shù)(g (Pref， Qref))的輸出來減小第二電壓參考值(Ua,refi)，同時根據(jù)有功功率參考值(Pref)以及根據(jù)所測得的直流電壓(UDC)來確定所述第一電流參考值(Irefl)，其中所述功率控制函數(shù)(g(Pref， Qref))同時控制有功功率(P)的減小以及無功功率(Q)的量；當(dāng)所述直流電壓(UDC)已達(dá)到接近于零的預(yù)定界限(UmiJ時，將 所述第二電流參考值(Iref，S2)設(shè)置為所述臨時值(Itemp),并將所述第一電流參考值(Irefl)設(shè)置為所述更小的值(I低)；當(dāng)所測得的直流電流(IDC,S2)降至所述臨時值(Itemp)之下時，將所述第二站(S2)改變?yōu)榭刂浦绷麟娏?IDC);當(dāng)所測得的直流電壓iiJ，J反轉(zhuǎn)極性的預(yù)定電壓水平時，將所述第一站 (S》改變?yōu)榭刂浦绷麟妷?UDC);才艮據(jù)控制反轉(zhuǎn)電力方向上有功功率(-P)的增大的功率控制函數(shù)(h (-Pref))的輸出來增大反轉(zhuǎn)極性的第一電壓參考值(-Uren),同時根據(jù) 有功功率參考值(-pref)以及根據(jù)所測得的直流電壓(-UDC)來確定所述第二電流參考值(Iref2);將所述第一站(Sj從閉環(huán)控制反轉(zhuǎn)極性的直流電壓(-UDC)改變?yōu)?控制所述第一換流器(11)的關(guān)斷角(yJ。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，在將所述第二站(S2)改變 為控制直流電流(IDC)之后，將所述第二電流參考值(Iref2)設(shè)置為與在 將所述第一電流參考值(Iren)設(shè)置為所述更小的值(I低)之前所述第一 電流參考值(Iren)相同的值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，在電力反轉(zhuǎn)開始時，以第一緩變率減小所述有功功率(P)，并且在減小到預(yù)定功率水平(Ptemp) 之后，以高于所述第一緩變率的第二緩變率進(jìn)一步減小該功率。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，在電力反轉(zhuǎn)之 前阻止有載抽頭變換器控制功能，并且在電力反轉(zhuǎn)之后釋放所述有載抽頭 變換器控制功能，其中所述有載抽頭變換器控制功能控制所述第一站(&) 或所述第二站(S2)的交流側(cè)(Ad， AC2)的變壓器(21， 22)的有載 抽頭變換器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，阻止除用來減小岡應(yīng)力的抽 頭變換器階躍之外的所述有載抽頭變換器控制功能。
10. —種將在經(jīng)由直流線路(1)而彼此連接的第一換流器站(Sj 與第二換流器站(S2 )之間的電力潮流反轉(zhuǎn)的裝置，其中每個換流器站(S" S2)包括第一線換向換流器(11)或第二線換向換流器(12)，所述裝置 包括控制所述第一站(SJ的^Mt的第一控制單元Ul)以及控制所述第 二站(S2)的操作的第二控制單元(42)，其中在電力反轉(zhuǎn)之前，所述第一控制單元(41)將所述第一換流器(11) 作為整流器來^Mt并控制直流電流(Idc)，而所述第二控制單元(42)將 所述第二換流器(12 )作為逆變器來操作并控制所述第二換流器(12 )中 的關(guān)斷角(y2)或直流電壓(UDC);在電力反轉(zhuǎn)之后，所述第一控制單元(41)將所述第一換流器(11) 作為逆變器來操作，并且所述第二控制單元(42 )將所述第二換流器(12 ) 作為整流器來操作；其特征在于 在電力反轉(zhuǎn)過程中，所述第一控制單元(41)從控制直流電流(IDC)改變?yōu)榭刂扑龅?一換流器(11)的關(guān)斷角(yj，并且所述第二控制單元(42)從控制所述第二換流器(12)的關(guān)斷角(Y 2)或從控制直流電壓(UDC)改變?yōu)榭刂浦绷麟娏?IDC)，同時所述第一控制單元(41)和所述第二控制單元(42 )彼此同步地 進(jìn)行所述改變。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述第一控制單元(41) 控制所述第一站(Sj的交流側(cè)(Ad)的帶有有栽抽頭變換器的變壓器(21)，并JL/或者所述笫二控制單元(42)控制所述第二站(S2)的交流 側(cè)(AC2)的帶有有栽抽頭變換器的變壓器(22)，其中在電力反轉(zhuǎn)之前， 所述第一控制單元(41)和/或所述笫二控制單元(42)阻止相應(yīng)的抽頭 變換器控制(50 )，而在電力反轉(zhuǎn)之后，釋放相應(yīng)的抽頭變換器控制(50 )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述第一控制單元(41)和 所述第二控制單元(42 )阻止除用來減小閥應(yīng)力的抽頭變換器階^:之外的 相應(yīng)的抽頭變換器控制(50)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10到12中的任一項所述的裝置，其中所述第一控 制單元(41)和/或所述第二控制單元(42)控制用于無功功率補(bǔ)償?shù)钠?它裝置。
全文摘要
一種直流輸電系統(tǒng)，包括經(jīng)由直流線路(1)而彼此連接的第一換流器站(S₁)和第二換流器站(S₂)。每個換流器站分別包括第一線換向換流器(11)或第二線換向換流器(12)。在電力反轉(zhuǎn)之前，將第一換流器(11)作為整流器來操作并且在第一站(S₁)中控制直流電流(I_DC)，而將第二換流器(12)作為逆變器來操作并且在第二站(S₂)中控制第二換流器(12)的關(guān)斷角(γ₂)或直流電壓(U_DC)。在電力反轉(zhuǎn)之后，將第一換流器(11)作為逆變器來操作而將第二換流器(12)作為整流器來操作。在電力反轉(zhuǎn)過程中，在第一站(S₁)中進(jìn)行從控制直流電流(I_DC)到控制第一換流器(11)的關(guān)斷角(γ₁)或到控制直流電壓(U_DC)的改變，與此同步地，在第二站(S₂)中進(jìn)行從控制第二換流器(12)的關(guān)斷角(γ₂)或從控制直流電壓(U_DC)到控制直流電流(I_DC)的改變。
文檔編號H02M7/757GK101647188SQ200780052126
公開日2010年2月10日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月15日
發(fā)明者烏爾夫·拉德布蘭特 申請人:Abb技術(shù)有限公司