專利名稱：一種金屬回線運行的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及增加直流輸電線路作為多端直流輸電系統(tǒng)金屬回線的方法，和多端高壓直流輸電相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計以及控制保護(hù)裝置。涉及基于晶閘管單控器件的多端高壓直流輸電，不包括基于IGBT/IGCT等全控器件的多端高壓直流輸電。
背景技術(shù)：
多端高壓直流輸電具有多落點、潮流方向易改變等特點。一般，多端系統(tǒng)中各換流站的接地極長時間通過電流的能力各不相同。有些換流站接地極允許長時間通過較大的電流，有些僅允許長時間通過較小的電流，甚至不允許長時間通過電流。針對這些特點，當(dāng)換流站內(nèi)某一換流器故障后，可以采用金屬回線運行方式，減小或消除接地極長時間通過的電流。常規(guī)直流輸電(含多端直流輸電)采用雙極兩根多分裂輸電線路的設(shè)計進(jìn)行輸電。目前，沒有采用三根多分裂直流輸電線路完成電力傳輸?shù)墓こ淘O(shè)計和工程應(yīng)用。國內(nèi)外有三極直流輸電技術(shù)的文獻(xiàn)，其原理是電流調(diào)制控制，與傳統(tǒng)的雙極直流輸電的定電流等控制在原理上有本質(zhì)的區(qū)別，與本發(fā)明的多端采用三根多分裂直流輸電線路在原理、設(shè)計和用途上完全不同。常規(guī)交流輸電采用三根輸電線路的設(shè)計，在原理及應(yīng)用領(lǐng)域上也與本發(fā)明有本質(zhì)的不同。在多端直流輸電中，含開關(guān)站功能的換流站定義為:一個極連接兩根直流輸電線路的換流站。這兩根直流輸電線路分別通向兩個不同的換流站。換流站常規(guī)設(shè)置雙極，這樣含開關(guān)站功能的換流站有四根直流輸電線路。含開關(guān)站功能的換流站需兩套金屬回線轉(zhuǎn)換開關(guān)，各對應(yīng)一條直流輸電線路；一個四端直流輸電金屬回線相關(guān)開關(guān)/`刀閘配置如圖1所示。圖1中含開關(guān)站功能的換流站是換流站2和換流站3。假設(shè)換流站I極II發(fā)生故障，故障后換流站I極II閉鎖，進(jìn)行極隔離操作(即分?jǐn)嗟堕l(或快速開關(guān))S12和開關(guān)NBS12);換流站I極I為單極大地運行。換流站2分?jǐn)嗟堕l(或快速開關(guān))S26后，換流站I和換流站2間極II的直流線路為空閑狀態(tài)。換流站I極I可以利用換流站I和換流站2間空閑的極II直流線路作為金屬回線運行，見圖2。圖中虛線表示金屬回線電流流向和接地極電流流向。假設(shè)換流站2極II發(fā)生故障，此時換流站2極II兩側(cè)的直流線路仍擔(dān)負(fù)著通過換流站I極II運行電流的目的，沒有空閑的直流線路用作金屬回線。目前還沒有針對該故障下的金屬回線運行的方法。三極直流輸電的技術(shù)內(nèi)容可參考以下文獻(xiàn):
[1]L.0.Barthold,Huang Hartmut.Conversion of AC transmission lines to HVDCusing current modulation[C].Power Engineering Society Inaugural Conferenceand Exposition in Africa,2005 IEEE.2005: 26-32
[2]L.0.Barthold, Η.K.Clark, D.Woodford.Principles and Applications ofCurrent-Modulated HVDC Transmission Systems[C].Transmission and DistributionConference and Exhibition,2005/2006 IEEE PES.2006: 1429-1435
[3]L.0.Barthold.Technical and Economic Aspects of Tripole HVDC[C].PowerSystem Technology,2006.PowerCon 2006.1nternational Conference on Chongqing，2006: 1-
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種金屬回線運行的方法，其通過增加直流輸電線路走位多端直流輸電系統(tǒng)金屬回線，可在多端直流輸電系統(tǒng)中含開關(guān)站功能的換流站內(nèi)換流器故障時，仍提供金屬回線運行。這樣，在任意換流器故障時，通過轉(zhuǎn)換至金屬回線運行，減小和消除接地極通過的運行電流。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:
一種金屬回線運行的方法，將含開關(guān)站功能的換流站間的直流線路設(shè)計為三條直流線路，即常規(guī)架設(shè)兩根多分裂直流線路的桿塔設(shè)計為架設(shè)三根多分裂直流線路，并在換流站內(nèi)連接相應(yīng)的刀閘和開關(guān)。當(dāng)含開關(guān)站功能的換流站內(nèi)換流器故障后，增加的直流輸電線路通過相關(guān)的刀閘和開關(guān)的操作，作為金屬回線運行。上述含開關(guān)站功能的換流站間直流線路故障后，增加的直流輸電線路通過相關(guān)的刀閘和開關(guān)的操作，替代故障的直流線路運行。采用上述方案后，本發(fā)明具有以下特點:
(1)本發(fā)明引入第三根直流輸電線路，使得含開關(guān)站功能的換流站內(nèi)換流器故障時，仍然存在金屬回線運行方式；
(2)本發(fā)明引入第三根直流輸電線路，可以替代故障的極I或極II直流輸電線路運行。
圖1是多端各換流站直流場金屬回線運行相關(guān)刀閘和開關(guān)位置 圖2是換流站I極II換流器故障后金屬回線運行方式 圖3是本發(fā)明三條直流輸電線路設(shè)計 圖4是本發(fā)明換流站2極II換流器故障金屬回線運行方式 圖5至圖52分別是本發(fā)明實施例1至實施例48金屬回線等運行方式示意圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。如圖3所示，本發(fā)明提供一種金屬回線運行的方法，主要是將含開關(guān)站功能的換流站間的直流線路(如圖1中的“線路2”)設(shè)計為三條直流線路，并連接相應(yīng)的刀閘和開關(guān)。這三條直流線路分別是:“線路2/極1”、“線路2/極11”、“線路2/備用”?！熬€路2/備用”線路既可作為極I或極II的金屬回線使用，也可代替永久故障的直流線路(即“線路2/極I”或“線路2/極II”)使用。換流站2極I金屬回線運行如圖4所示。這樣，線路2的三條線均通過直流電流:“線路2/備用”通過 金屬回線電流，數(shù)值等于換流站2極I運行電流；“線路2/極II”運行的電流為換流站I極II的運行電流；“線路2/極I”運行的電流為換流站I極I和換流站2極I的運行電流之和。換流站2為非接地站(即開關(guān)MRTB2處于分位置)。綜上，本發(fā)明通過增加一根直流輸電線路，以及相應(yīng)的刀閘和開關(guān)，通過刀閘和開關(guān)的順序分合，從大地回線運行方式轉(zhuǎn)換至金屬回線運行方式。以圖4為例，換流站2和換流站3的大地回線運彳丁時刀閘和開關(guān)的初始位直為:S25、SL21、S21、S2B1、S3B1、S35、SL31、S31、NBS21、MRTB2、NBS31、MRTB3、NBS22、NBS32、S26、SL22、S22、S2B4、S3B4、S36、SL32 和 S32 處于合位；S27、S23、S2B2、S3B2、S37、S33、MRS22、MRS21、S2B5、S3B5、MRS32、MRS31、S28、S24、S2B3、S3B3、S38 和 S34 處于分位。換流站 2 極II換流器故障閉鎖后，轉(zhuǎn)換至金屬回線運行方式的實施步驟是:分SL22、分NBS22、合S3B5、合 S2B5、合 MRS32、合 MRS21、分 MRTB2。以下將結(jié)合不同的實施例，說明在不同故障情況下的金屬回線運行方式。實施例1:S2P1故障，(這里Sx (X = 1，2，3，4)表示換流站x，Pk (k = 1，2)分別表示極1、極II，下同)，金屬回線運行方式如圖5所示(圖示說明:上端直流線路為極I直流線路；下端直流線路為極II直流線路；從左至右閥組(上下各一個)分別布置在換流站I至換流站4 ;換流站2和換流站3間位于中間的直流線路為本發(fā)明增加的直流線路。下同)。實施例2:S2P2故障，金屬回線運行方式如圖6。實施例3:S3P1故障，金屬回線運行方式如圖7。實施例4:S3P2故障，金屬回線運行方式如圖8。實施例5 =SlPl和S2P2故障，金屬回線運行方式如圖9。實施例6 =SlPl和S3P1故障，金屬 回線運行方式如圖10。實施例7 =SlPl和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖11。實施例8:S1P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖12。實施例9:S1P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖13。實施例10:S2P1和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖14。實施例11:S2P1和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖15。實施例12:S2P1和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖16。實施例13:S2P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖17。實施例14:S2P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖18。實施例15:S2P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖19。實施例16:S2P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖20。實施例17:S2P2和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖21。實施例18:S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖22。實施例19:S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖23。實施例20:S1P1、S1P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖24。實施例21:S1P1、S1P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖25。實施例22:S1P1、S2P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖26。實施例23:S1P1、S2P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖27。實施例24:S1P1、S2P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖28。實施例25:S1P1、S2P2和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖29。實施例26:S1P1、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖30。
實施例27:S1P2、S2P1和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖31。實施例28:S1P2、S2P1和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖32。實施例29:S1P2、S2P1和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖33。實施例30:S1P2、S2P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖34。實施例31:S1P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖35。實施例32:S1P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖36。實施例33:S2P1、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖37。實施例34:S2P1、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖38。實施例35:S2P1、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖39。實施例36:S2P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖40。實施例37:S2P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖41。實施例38:S2P2、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖42。實施例39:S1P1、S1P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖43。實施例40:S1P1、S1P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖44。實施例41:S1P1、S2P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖45。
實施例42:S1P1、S2P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖46。實施例43:S1P1、S2P2、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖47。實施例44:S1P2、S2P1、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖48。實施例45:S1P2、S2P1、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖49。實施例46:S1P2、S2P1、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖50。實施例47:“線路2 /備用”代替“線路2 /極I”線路運行，分S2B1、分S3B1，隔離故障線路；合3282、合3382，投入備用線路。如圖51。實施例48:“線路2 /備用”代替“線路2 /極II ”線路運行，分S2B4、分S3B4，隔離故障線路；合3283、合3383，投入備用線路。如圖52。以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬回線運行的方法，其特征在于:將含開關(guān)站功能的換流站間的直流線路設(shè)計為三條直流線路，即常規(guī)架設(shè)兩根多分裂直流線路的桿塔設(shè)計為架設(shè)三根多分裂直流線路，并在換流站內(nèi)連接相應(yīng)的刀閘和開關(guān)；當(dāng)含開關(guān)站功能的換流站內(nèi)換流器故障后，增加的直流輸電線路通過相關(guān)的刀閘和開關(guān)的操作，作為金屬回線運行。
2.如權(quán)利要求1所述的一種金屬回線運行的方法，其特征在于:所述含開關(guān)站功能的換流站間直流線路故障后，增加的直流輸電線路通過相關(guān)的刀閘和開關(guān)的操作，替代故障的直流線路運行。 ·
全文摘要
本發(fā)明公開一種金屬回線運行的方法，將含開關(guān)站功能的換流站間的直流線路設(shè)計為三條直流線路，即常規(guī)架設(shè)兩根多分裂直流線路的桿塔設(shè)計為架設(shè)三根多分裂直流線路，并在換流站內(nèi)連接相應(yīng)的刀閘和開關(guān)；當(dāng)含開關(guān)站功能的換流站內(nèi)換流器故障后，增加的直流輸電線路通過相關(guān)的刀閘和開關(guān)的操作，作為金屬回線運行。本發(fā)明通過增加直流輸電線路走位多端直流輸電系統(tǒng)金屬回線，可在多端直流輸電系統(tǒng)中含開關(guān)站功能的換流站內(nèi)換流器故障時，仍提供金屬回線運行。這樣，在任意換流器故障時，通過轉(zhuǎn)換至金屬回線運行，減小和消除接地極通過的運行電流。
文檔編號H02K1/00GK103248140SQ20121002805
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者傅闖, 王俊生, 黎小林, 胡銘, 李海英, 曹冬明 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司