基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及啟動(dòng)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混合直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)方式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及啟動(dòng)方法，尤其是涉及一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及啟動(dòng)方法。本發(fā)明針對(duì)一個(gè)雙端大電網(wǎng)混合直流系統(tǒng)，其整流側(cè)采用VSC換流器，逆變側(cè)采用LCC換流器，在整流側(cè)交流系統(tǒng)串接一個(gè)限流電阻且與其并聯(lián)一個(gè)開關(guān)。通過(guò)對(duì)于VSC換流器控制量的切換完成啟動(dòng)過(guò)程。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.應(yīng)用于實(shí)際兩端大電網(wǎng)混合直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中時(shí)，可以有效解決啟動(dòng)直流電壓缺乏的問題2.該啟動(dòng)方法可以有效減小啟動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)電壓電流的沖擊，保護(hù)電力設(shè)備安全。
【專利說(shuō)明】基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及啟動(dòng)方法
[0001]
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種混合直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)方式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)即啟動(dòng)方法，尤其是涉及一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及啟動(dòng)方法。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來(lái)，隨著高壓直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，基于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素的考慮，LCC換流器與VSC換流器構(gòu)成的混合直流輸電系統(tǒng)具有較好的應(yīng)用前景。目前而言，混合直流輸電系統(tǒng)在風(fēng)電并網(wǎng)、弱電網(wǎng)及無(wú)源網(wǎng)絡(luò)供電、向大城市等負(fù)荷中心輸電等領(lǐng)域具有突出的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，相信隨著國(guó)家風(fēng)電的不斷發(fā)展及城市用電量的不斷增加，混合直流輸電系統(tǒng)將具有十分廣闊的應(yīng)用前景。由于混合直流輸電系統(tǒng)的特殊性一包括潮流的單向流動(dòng)和兩端換流站啟動(dòng)條件不一致的問題，在連接交流系統(tǒng)時(shí)，目前大多數(shù)混合直流系統(tǒng)均優(yōu)先選擇VSC側(cè)為定直流電壓控制，這樣對(duì)混合直流輸電系統(tǒng)整體控制策略和應(yīng)用領(lǐng)域均形成了極大的限制，而在LCC作為逆變站實(shí)現(xiàn)直流電壓控制(或者定熄弧角控制)時(shí)，其困難在于VSC和LCC的啟動(dòng)條件相互矛盾，為了解決這一瓶頸，必須解決在該應(yīng)用場(chǎng)景下混合直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)問題，而這方面的研究，在國(guó)內(nèi)公開文獻(xiàn)和報(bào)告中均未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的:
一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，整流側(cè)為電網(wǎng)電源通過(guò)一個(gè)第一換流變壓器接VSC換流器，第一換流變壓器一次側(cè)設(shè)置一個(gè)第一交流斷路器及含并聯(lián)開關(guān)限流電阻，在VSC換流器的交流側(cè)并聯(lián)一組對(duì)應(yīng)于VSC換流器開關(guān)頻率下的特征諧波濾波器，同時(shí)在交流線路上串聯(lián)換流電抗器。
[0005]逆變側(cè)為兩并聯(lián)的六脈動(dòng)LCC換流器且中間點(diǎn)接地后分別經(jīng)第二換流變壓器和第三換流變壓器接入到電網(wǎng)，第二換流變壓器二次側(cè)和第三換流變壓器一次側(cè)同時(shí)與第二交流斷路器連接；
所述VSC換流器經(jīng)過(guò)直流線路與LCC換流器連接。
[0006]在上述的一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述直流線路包括并聯(lián)在整流側(cè)端VSC換流器出口的兩個(gè)穩(wěn)壓電容；兩個(gè)LCC換流器直流側(cè)出口端分別串聯(lián)一個(gè)平波電抗后與在VSC換流器的整流側(cè)連接，直流線路兩極還分別并聯(lián)一組特征次諧波濾波器。
[0007]一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟:
步驟1，首先閉合整流側(cè)交流斷路器，此時(shí)保持限流電阻并聯(lián)開關(guān)處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)將通過(guò)VSC換流器反并聯(lián)二極管作不控整流對(duì)直流電容充電； 步驟2，當(dāng)直流電壓達(dá)到0.52pu時(shí)，啟動(dòng)VSC換流器控制環(huán)節(jié)，其中有功控制量為定直流電壓、無(wú)功控制量為無(wú)功功率，直流電壓指令值為1.0pu。此時(shí)直流電壓繼續(xù)上升，當(dāng)直流電壓達(dá)到0.95pu時(shí)，閉合交流側(cè)限流電阻開關(guān)，同時(shí)將VSC換流器有功量控制由定直流電壓控制切換為定有功功率控制，有功指令值為0.2pu ；
步驟3，當(dāng)直流電壓繼續(xù)上升達(dá)到1.05pu時(shí)，閉合逆變側(cè)交流斷路器且啟動(dòng)LCC換流器及其控制環(huán)節(jié)，功率逐漸由整流側(cè)交流系統(tǒng)開始傳輸?shù)侥孀儌?cè)交流系統(tǒng)，此時(shí)逐漸增加VSC換流器有功功率指令值到1.0pu，傳輸功率亦將逐漸升高達(dá)到額定功率，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。
[0008]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):1.應(yīng)用于實(shí)際兩端大電網(wǎng)混合直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中時(shí)，對(duì)于VSC換流器啟動(dòng)需要直流電壓、LCC換流器啟動(dòng)需要功率饋入，但啟動(dòng)之前二者都不能相互給予各自所需的條件這一矛盾，可以提供一個(gè)很好的解決方法2.該種啟動(dòng)方法可以有效減小啟動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)電壓電流的沖擊，從而保護(hù)電力設(shè)備、延長(zhǎng)其使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為本發(fā)明的總體拓?fù)涫疽鈭D。
[0010]圖2為本發(fā)明中涉及的整流器的控制框圖。
[0011]圖3為本發(fā)明中涉及的逆變器的控制框圖。
[0012]圖4為本發(fā)明中涉及的啟動(dòng)過(guò)程流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
[0014]實(shí)施例:
如圖1為整個(gè)混合直流輸電啟動(dòng)系統(tǒng)拓?fù)鋱D，其中I為兩端交流系統(tǒng)，2.1為第一交流斷路器，2.2為第二交流斷路器，3.1為第一換流變壓器，3.2為第二換流變壓器，3.3為第三換流變壓器，4為交流濾波器，4.5為換流電抗器，5為VSC換流器，6為L(zhǎng)CC換流器，7為穩(wěn)壓電容，8為含并聯(lián)開關(guān)限流電阻，9為直流濾波器，10為平波電抗。
[0015]圖2、3分別為整流側(cè)VSC換流器與逆變側(cè)LCC換流器的基本控制框圖。其中VSC換流器采用d_q解耦的直接電流控制方式，有功量控制環(huán)節(jié)設(shè)置兩個(gè)選擇分別為定直流電壓控制與定有功功率控制，通過(guò)對(duì)于二者的切換輔助完成啟動(dòng)過(guò)程，LCC換流器則采用PI環(huán)控制定直流電壓。
[0016]圖4給出了兩端大電網(wǎng)混合直流輸電系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程的基本流程，其【具體實(shí)施方式】為首先閉合整流側(cè)交流斷路器，此時(shí)保持限流電阻并聯(lián)開關(guān)處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)將通過(guò)VSC換流器反并聯(lián)二極管作不控整流對(duì)直流電容充電。當(dāng)直流電壓達(dá)到0.52pu時(shí)，啟動(dòng)VSC換流器控制環(huán)節(jié)，其中有功控制量為定直流電壓、無(wú)功控制量為無(wú)功功率，直流電壓指令值為1.0pu0此時(shí)直流電壓繼續(xù)上升，當(dāng)直流電壓達(dá)到0.95pu時(shí)，閉合交流側(cè)限流電阻開關(guān)，同時(shí)將VSC換流器有功量控制由定直流電壓控制切換為定有功功率控制，有功指令值為0.2pu。當(dāng)直流電壓繼續(xù)上升達(dá)到1.05pu時(shí)，閉合逆變側(cè)交流斷路器且啟動(dòng)LCC換流器及其控制環(huán)節(jié)，功率逐漸由整流側(cè)交流系統(tǒng)開始傳輸?shù)侥孀儌?cè)交流系統(tǒng)，此時(shí)逐漸增加VSC換流器有功功率指令值到1.0pu，傳輸功率亦將逐漸升高達(dá)到額定功率，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程基本完成。[0017]本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，整流側(cè)為電網(wǎng)電源通過(guò)一個(gè)第一換流變壓器接VSC換流器，第一換流變壓器一次側(cè)設(shè)置一個(gè)第一交流斷路器，在VSC換流器的交流側(cè)并聯(lián)一組對(duì)應(yīng)于VSC換流器開關(guān)頻率下的特征諧波濾波器，同時(shí)在交流線路上串聯(lián)換流電抗器；所述第一交流斷路器和電網(wǎng)電源之間還設(shè)有一個(gè)含并聯(lián)開關(guān)限流電阻； 逆變側(cè)為兩并聯(lián)的六脈動(dòng)LCC換流器且中間點(diǎn)接地后分別經(jīng)第二換流變壓器和第三換流變壓器接入到電網(wǎng)，第二換流變壓器二次側(cè)和第三換流變壓器一次側(cè)同時(shí)與第二交流斷路器連接； 所述VSC換流器經(jīng)過(guò)直流線路與LCC換流器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其特征在于，所述直流線路包括并聯(lián)在整流側(cè)端VSC換流器出口的兩個(gè)穩(wěn)壓電容；兩個(gè)LCC換流器直流側(cè)出口端分別串聯(lián)一個(gè)平波電抗后再與VSC換流器的整流側(cè)連接，直流線路兩極還分別并聯(lián)一組特征次諧波濾波器。
3.一種基于控制切換的混合直流輸電系統(tǒng)的啟動(dòng)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，首先閉合整流側(cè)交流斷路器，此時(shí)保持限流電阻并聯(lián)開關(guān)處于斷開狀態(tài)，系統(tǒng)將通過(guò)VSC換流器反并聯(lián)二極管作不控整流對(duì)直流電容充電； 步驟2，當(dāng)直流電壓達(dá)到0.52pu時(shí)，啟動(dòng)VSC換流器控制環(huán)節(jié)，其中有功控制量為定直流電壓、無(wú)功控制量為無(wú)功功率，直流電壓指令值為1.0pu，此時(shí)直流電壓繼續(xù)上升，當(dāng)直流電壓達(dá)到0.95pu時(shí)，閉合交流側(cè)限流電阻開關(guān)，同時(shí)將VSC換流器有功量控制由定直流電壓控制切換為定有功功率控制，有功指令值為0.2pu ； 步驟3，當(dāng)直流電壓繼續(xù)上升達(dá)到1.05pu時(shí)，閉合逆變側(cè)交流斷路器且啟動(dòng)LCC換流器及其控制環(huán)節(jié)，功率逐漸由整流側(cè)交流系統(tǒng)開始傳輸?shù)侥孀儌?cè)交流系統(tǒng)，此時(shí)逐漸增加VSC換流器有功功率指令值到1.0pu，傳輸功率亦將逐漸升高達(dá)到額定功率，啟動(dòng)過(guò)程結(jié)束。
【文檔編號(hào)】H02J3/36GK103532162SQ201310434188
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】劉開培, 秦亮, 楊潔, 陳灝澤 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)