一種使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法
【專利摘要】本發(fā)明是在正常運行的多端柔性直流輸電系統(tǒng)中，通過直流隔離開關在線接入其余端的方法，屬于多端柔直輸電系統(tǒng)帶電接入的方法。該方法采用定直流電壓模式控制待接入端的直流電壓，使隔刀兩側的電壓差在允許閉合范圍內(nèi)，并進行刀閘閉合。在閉合的過程中，當直流刀閘開始燃弧時，換流器檢測到直流電流超過閾值則自動閉鎖換流閥。刀閘閉合完成后，待接入端在定有功和無功功率控制模式下解鎖換流閥。該方法既保證了換流閥不受合閘電流沖擊，同時避免了換流閥在閉鎖后因模塊電容電壓衰減導致電壓差過大而刀閘無法閉合的情況。本發(fā)明使用較經(jīng)濟的隔離開關代替直流斷路器，適用于一個或多個停運站再并列，對多端柔直系統(tǒng)中換流站的帶電接入具有指導意義。
【專利說明】—種使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是一種多端柔直輸電系統(tǒng)在不停電的情況下，使用隔離開關帶電接入其余端的方法，屬于多端柔性直流輸電系統(tǒng)帶電接入方法。 [0002]【背景技術】
柔直系統(tǒng)中單換流站的主接線圖如圖2所示，由交流斷路器，換流變壓器，充電電阻，旁路開關，換流閥，直流隔刀和直流線路組成。其啟動過程主要包括以下幾個階段:經(jīng)過充電電阻，利用交流系統(tǒng)電壓對換流器子模塊電容充電；通過定直流電壓和有功功率(有功功率目標值=0)來抬升直流母線電壓至額定直流電壓值；對換流站解鎖，并按照相應控制模式提升功率。
[0003]多端柔直系統(tǒng)包括一個主換流站和多個從換流站。以圖3 (直流接線)及圖4 (交流接線)所示的四端系統(tǒng)為例，在正常運行模式下(換流站a、b、d運行在三端模式)，主換流站A采取定直流電壓控制模式，以維持直流系統(tǒng)中的直流電壓穩(wěn)定，而從換流站B、D可根據(jù)其所連接的交流類型選擇相應控制模式。例如，當連接的交流系統(tǒng)為有源系統(tǒng)時，可采用定有功功率和無功功率控制模式(PQ模式)等；當連接的交流系統(tǒng)為無源系統(tǒng)時，則可以選取相應的無源控制模式，如定交流電壓和交流系統(tǒng)頻率(VF模式)等。在多端柔直系統(tǒng)運行中進行換流站C帶電接入時，應保持原有系統(tǒng)運行不受影響，同時C站在接入后應調整到有源控制模式下。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是:在多端柔直系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，帶電接入其余端，而不使系統(tǒng)進行停電再投運。
[0005]本發(fā)明的技術方案是:本發(fā)明使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法，其中多端柔性直流輸電系統(tǒng)的換流站包括交流斷路器CB、換流變壓器、充電電阻、旁路開關、換流閥、直流隔刀、直流線路，使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法包括以下步驟:
I)現(xiàn)有系統(tǒng)保持正常運行狀態(tài)，待接入端與柔直系統(tǒng)隔離；
2 )合上待接入端的交流斷路器CB，通過充電電阻給待接入端充電，充電到合適值后，合上充電電阻的旁路開關；
3)跟蹤匯流母線的直流電壓值14；
4)解鎖待接入端運行在STATCOM模式，采用定電壓控制方式給待接入端充電，使直流隔刀閥側的電壓仏^與JZi相近；
5)操作待接入端和運行系統(tǒng)之間的隔刀至合閘狀態(tài)，并檢測直流極電流；當直流電流 超過閾值時，自動閉鎖換流閥；
6)在檢測到直流正負極隔離刀閘閉合后，將待接入端的運行模式從STATCOM切換到定有功功率和無功功率模式，并解鎖換流閥；
7)多端柔直系統(tǒng)轉入穩(wěn)態(tài)運行，換流站在線并列流程完畢。
[0006]本發(fā)明使用相對廉價的隔離開關而非直流斷路器、負荷開關實現(xiàn)多端柔性直流輸電系統(tǒng)的帶電接入。
[0007]本發(fā)明待并列站先由交流側充電啟動至STATCOM運行模式，即定直流電壓和無功功率，并由STATCOM提供無功補償，并控制直流電壓與匯流母線的直流電壓測量值相同。
[0008]本發(fā)明在直流隔刀閉合的過程中，對直流極電流進行檢測，在其超過閾值時立即閉鎖換流閥；當?shù)堕l閉合完成后，待接入端切換至定有功功率和無功功率控制模式，并對該端解鎖。
[0009]本發(fā)明在帶電接入換流站時，采用了相對廉價的隔離開關刀閘代替直流斷路器。隔離開關一般用于隔離電路中的有電和無電部分，因其無滅弧能力，當切斷較大電流時，隔離開關的刀片與刀嘴間的電弧會導致空氣擊穿；而在帶電閉合時，若產(chǎn)生的浪涌電流超過開關可承載的額定電流，則會對刀閘及與其相連的換流閥造成過流沖擊。因此，隔離開關通常在斷路器斷開電路后配合使用。但是，隔離開關也有一定的自然滅弧能力，故而可以開、合較小負荷電流或電容電流的設備或電路。由于目前直流斷路器技術尚不成熟，因此可通過控制隔離開關兩側的電壓差，在無直流斷路器的情況下帶電閉合刀閘，來實現(xiàn)多端柔直系統(tǒng)中的換流站帶電接入。
[0010]因考慮到保護換流閥在隔刀合閘的瞬間不受合閘電流的沖擊，所以換流閥進行閉鎖，但因換流閥閉鎖后的模塊電容。
[0011]本發(fā)明的技術特點是:通過控制直流隔刀兩側的電壓差進行刀閘帶電閉合，實現(xiàn)待接入端在線并列而不影響原有系統(tǒng)運作。同時，在隔離開關合閘過程中，當檢測到的直流電壓超過閾值時，自動閉鎖換流閥。該方法即保證了換流閥不受合閘電流沖擊，又解決了電容電壓在閉鎖后因放電導致刀閘兩側電壓差過大而無法閉合的問題。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采用該方法能夠經(jīng)濟有效的實現(xiàn)多端柔直系統(tǒng)中的換流站接入。尤其在直流斷路器技術尚不成熟的情況下，該方法具有實現(xiàn)簡單、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟性強等特點，可應用于多端柔直輸電系統(tǒng)換流站再并列。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為在線并列換流站的流程框圖；
圖2為單個換流站主接線圖；
圖3為換流站直流接線示意圖；
圖4為換流站交流接線示意圖。
【具體實施方式】
[0014]在多端柔直系統(tǒng)正常運行的狀態(tài)下，待接入端可以從直流側并網(wǎng)運行。待接入端在線并列需要帶電閉合直流隔離開關，但帶電閉合刀閘的直流壓差允許范圍非常小。為滿足帶電閉合直流隔刀的直流壓差要求，需要待接入端能夠控制本地直流電壓并跟蹤運行線路的直流電壓，因此待接入端的交流側必須與交流電網(wǎng)相連或與其他換流器交流側相連。
[0015]如果在待接入端啟動過程中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常，則立即閉鎖本換流站，斷開本站流斷路器，終止本次并列；如果在待接入站并列過程完畢前，檢測到已投入運行的換流站中任一站出現(xiàn)異常，則進行系統(tǒng)緊急停運。
[0016]以圖3及圖4所示的四端柔直系統(tǒng)為例，本發(fā)明方法的具體接入方案包括以下步驟:
I)現(xiàn)有系統(tǒng)保持正常運行狀態(tài)，包含主換流站A，工作在定直流電壓和無功功率控制模式，從換流站B和D分別工作在PQ模式和VF模式(定交流電壓和頻率)，與待接入換流站C (停運模式)之間存在系統(tǒng)隔離。
[0017]2) C站啟動至熱備用狀態(tài)，閉合其交流斷路器，經(jīng)過充電電阻對該換流站進行充電。在直流線電壓達到交流線電壓峰值后，充電完成，閉合充電電阻的旁路開關。
[0018]3)跟蹤直流隔刀網(wǎng)側匯流母線的直流電壓值CJi,如圖3所示。
[0019]4)對C站進行換流閥解鎖并運行在STATCOM模式。采用定直流電壓控制方式抬升
C站直流電壓[/^至14,確保隔刀兩側的電壓差在允許合閘的范圍內(nèi)。
[0020]5)操作待接入端和運行系統(tǒng)之間的隔刀至合閘狀態(tài)，并在其閉合過程中檢測直流電流。當超過預設閾值時，立即自動進行換流閥閉鎖操作。
[0021]6)當檢測到直流正負極隔離刀閘閉合后，將換待接入端的運行模式從STATCOM切換到PQ模式，并解鎖換流閥。
[0022]7)多端柔直系統(tǒng)轉入穩(wěn)`態(tài)運行，換流站在線并列流程完畢。
【權利要求】
1.一種使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法，其中多端柔性直流輸電系統(tǒng)的換流站包括交流斷路器CB、換流變壓器、充電電阻、旁路開關、換流閥、直流隔刀、直流線路，其特征在于使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法包括以下步驟: I)現(xiàn)有系統(tǒng)保持正常運行狀態(tài)，待接入端與柔直系統(tǒng)隔離； 2 )合上待接入端的交流斷路器CB，通過充電電阻給待接入端充電，充電到合適值后，合上充電電阻的旁路開關； 3)跟蹤匯流母線的直流電壓值C4； 4)解鎖待接入端運行在STATCOM模式，采用定電壓控制方式給待接入端充電，使直流隔刀閥側的電壓與CZi相近; 5)操作待接入端和運行系統(tǒng)之間的隔刀至合閘狀態(tài)，并檢測直流極電流；當直流電流 超過閾值時，自動閉鎖換流閥； 6)在檢測到直流正負極隔離刀閘閉合后，將待接入端的運行模式從STATCOM切換到定有功功率和無功功率模式，并解鎖換流閥； 7)多端柔直系統(tǒng)轉入穩(wěn)態(tài)運行，換流站在線并列流程完畢。
2.根據(jù)權利要求1所述的使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法，其特征在于使用相對廉價的隔離開關而非直流斷路器、負荷開關實現(xiàn)多端柔性直流輸電系統(tǒng)的帶電接入。
3.根據(jù)權利要求1所述的使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法，其特征在于待并列站先由交流側充電啟動至STATCOM運行模式，即定直流電壓和無功功率，并由STATCOM提供無功補償，并控制直流電壓與匯流母線的直流電壓測量值相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統(tǒng)的方法，其特征在于在直流隔刀閉合的過程中，對直流極電流進行檢測，在其超過閾值時立即閉鎖換流閥；當?shù)堕l閉合完成后，待接入端切換至定有功功率和無功功率控制模式，并對該端解鎖。
【文檔編號】H02J3/36GK103618330SQ201310609324
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權日:2013年11月27日
【發(fā)明者】袁志昌, 黎小林, 付姣, 李巖, 宋強, 趙曉斌, 李笑倩, 劉濤, 王一振, 楊文博 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 清華大學, 張家港智能電力研究院有限公司