一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)技術(shù)方案

本實用新型專利技術(shù)是一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)。包括兩個送端換流站及一個受端換流站，風(fēng)電場接入兩個送端換流站，兩個送端換流站將電能轉(zhuǎn)換成直流后通過直流線路傳輸?shù)绞芏藫Q流站，受端換流站逆變成交流后再接入大電網(wǎng)，且兩個送端換流站中的第一送端換流站通過直流隔離開關(guān)Sdc1與第二送端換流站及受端換流站連接，第二送端換流站通過直流隔離開關(guān)Sdc2與第一送端換流站及受端換流站連接，受端換流站通過直流隔離開關(guān)Sdc3與第一送端換流站及第二送端換流站連接。本實用新型專利技術(shù)啟動過程平穩(wěn)，安全可靠性高，適用范圍廣，適用于采用模塊化多電平拓撲結(jié)構(gòu)的多端柔性直流輸電工程,實現(xiàn)在多端換流站解鎖的瞬間減小交直流側(cè)的沖擊電流，平穩(wěn)建立直流電壓到額定值。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)是一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)，屬于多端柔性直流輸電系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)。
技術(shù)介紹
柔性直流輸電基于電壓源變流器(VSC)和脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(PWM)將直流電壓逆變?yōu)榉岛拖辔欢伎煽氐慕涣麟妷海⒖梢元毩⒖焖倏刂扑鶄鬏數(shù)挠泄β屎蜔o功功率，極大地增強了輸電的靈活性，成為實現(xiàn)區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，大型風(fēng)電場及交流弱電網(wǎng)與主網(wǎng)之間的穩(wěn)定聯(lián)結(jié)的最有潛質(zhì)的電力傳輸方式。自ABB公司1997年第一個試驗性的輕型直流輸電工程在Hellsjon投運，迄今為止國際上已經(jīng)有十幾條輕型直流輸電線路投入了運行。在國內(nèi)，南方電網(wǎng)公司承擔的863重大專項課題“大型風(fēng)電場柔性直流輸電接入技術(shù)研究與開發(fā)”及其南澳島示范工程，即規(guī)劃建成一個電壓等級為±160kV，輸送容量為200MW的4端柔性直流輸電系統(tǒng)，服務(wù)于青澳、牛頭嶺、云澳和塔嶼風(fēng)電場。項目建成后,主要作用在于實現(xiàn)風(fēng)電場通過柔性直流輸電系統(tǒng)與南澳電網(wǎng)及汕頭主網(wǎng)的聯(lián)接，將電場電力安全送出，保障南澳島供電安全，并減少風(fēng)電功率的波動對當?shù)乇∪蹼娋W(wǎng)的影響。多端柔性直流輸電系統(tǒng)(MMC-MTDC)的啟動控制，是系統(tǒng)正常運行的前提和重要基礎(chǔ)。MMC-MTDC系統(tǒng)啟動過程包括從交流側(cè)電網(wǎng)合閘到額定直流電壓建立一系列的動態(tài)過程。目前國內(nèi)外的研究，研究重點普遍放在對VSC-HVDC穩(wěn)態(tài)運行時的控制策略進行研究，此時的直流側(cè)電壓已達到額定值，而對啟動過程的鮮有詳細的分析。然而，該啟動過程如控制不當，將在MMC換流閥交流側(cè)和直流側(cè)產(chǎn)生嚴重的過壓和過流，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩，影響交流系統(tǒng)正常運行，危及設(shè)備及人身安全。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于考慮上述問題而提供一種設(shè)計合理，方便實用的多端柔性直流輸電系統(tǒng)。本技術(shù)適用于采用模塊化多電平拓撲結(jié)構(gòu)的多端柔性直流輸電工程，能實現(xiàn)在多端換流站解鎖的瞬間，減小交直流側(cè)的沖擊電流，直流電壓平穩(wěn)建立到額定電壓。本技術(shù)啟動過程平穩(wěn)，安全可靠性高，適用范圍廣。本技術(shù)的技術(shù)方案是:本技術(shù)的多端柔性直流輸電系統(tǒng)，包括有第一送端換流站、第二送端換流站、受端換流站，風(fēng)電場接入第一送端換流站及第二送端換流站，第一送端換流站及第二送端換流站將電能轉(zhuǎn)換成直流后通過直流線路傳輸?shù)绞芏藫Q流站，受端換流站逆變成交流后再接入大電網(wǎng)，且第一送端換流站通過直流隔離開關(guān)Sdcl與第二送端換流站及受端換流站連接，第二送端換流站通過直流隔離開關(guān)Sdc2與第一送端換流站及受端換流站連接，受端換流站通過直流隔離開關(guān)Sdc3與第一送端換流站及第二送端換流站連接。上述第一送端換流站還連接有交流旁路開關(guān)Sbl，第二送端換流站還連接有交流旁路開關(guān)Sb2，受端換流站還連接有交流旁路開關(guān)Sb3。上述交流旁路開關(guān)Sbl中設(shè)置有送端限流電阻Rxl，交流旁路開關(guān)Sb2中設(shè)置有送端限流電阻Rx2，交流旁路開關(guān)Sb3中設(shè)置有受端限流電阻Rx3。上述第一送端換流站還連接有交流斷路器Sacl,第二送端換流站還連接有交流斷路器Sac2，受端換流站還連接有交流斷路器Sac3。上述第一送端換流站、第二送端換流站及受端換流站所用的換流器均是MMC換流器。上述MMC換流器的每個橋臂由#個功率模塊SM級聯(lián)構(gòu)成，上下橋臂間分別串聯(lián)一個電抗器Zs，同相上下兩個橋臂構(gòu)成一個相單元。上述功率模塊SM包括有功率管兄和S2，二極管仏和久，電阻TP1和弋，功率模塊電容G，快速旁路開關(guān)&，晶閘管&，其中D1和D2為相應(yīng)的反并聯(lián)二極管，功率管兄和S2串聯(lián)后與功率模塊電容G并聯(lián)，快速旁路開關(guān)A和晶閘管A與功率管并聯(lián)。本技術(shù)由于采用啟動過程中先采用自勵充電方式，然后通過啟動控制策略的調(diào)整，實現(xiàn)了在多端換流站解鎖的瞬間，減小交直流側(cè)的沖擊電流，直流電壓平穩(wěn)建立到額定電壓的整個過程。本技術(shù)通過控制方式和輔助措施使多端柔性直流系統(tǒng)的直流電壓快速上升到額定電壓，但在交直流側(cè)又不產(chǎn)生過大的電流沖擊和電壓過沖，啟動過程平穩(wěn)，安全可靠性高，適用范圍廣。本技術(shù)多端柔性直流輸電系統(tǒng)啟動方法具有如下優(yōu)點:1)本技術(shù)采用交流側(cè)通過限流電阻預(yù)充電方式結(jié)合換流器解鎖過程的控制策略，極大的減小了交直流側(cè)沖擊電流；2)本技術(shù)適用于包括兩端柔直系統(tǒng)的各種多端柔性直流輸電系統(tǒng)的拓撲，特別是采用多點直流電壓控制的拓撲結(jié)構(gòu)，各換流站均可通過此種啟動方式實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。3)本技術(shù)換流器解鎖瞬間的直流電壓控制值較低，避免了在額定直流電壓下解鎖MMC換流器的電壓及電流沖擊。4)本技術(shù)不需要在直流側(cè)配置額外的限流電路。本技術(shù)一種方便實用的多端柔性直流輸電系統(tǒng)。附圖說明圖1為多端柔性直流輸電系統(tǒng)的示意圖。圖2為三端柔直系統(tǒng)啟動過程受端換流站交流側(cè)電壓實時仿真示意圖。圖3為三端柔直系統(tǒng)啟動過程受端換流站交流側(cè)電流實時仿真示意圖。圖4為三端柔直系統(tǒng)啟動過程受端換流站直流側(cè)電壓實時仿真示意圖。圖5為三端柔直系統(tǒng)啟動過程受端換流站直流側(cè)電流實時仿真示意圖。具體實施方式實施例:本技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，本技術(shù)的多端柔性直流輸電系統(tǒng)，包括有第一送端換流站1、第二送端換流站2、受端換流站3，風(fēng)電場接入第一送端換流站I及第二送端換流站2，第一送端換流站I及第二送端換流站2將電能轉(zhuǎn)換成直流后通過直流線路傳輸?shù)绞芏藫Q流站3，受端換流站3逆變成交流后再接入大電網(wǎng)，且第一送端換流站I通過直流隔離開關(guān)Sdcl與第二送端換流站2及受端換流站3連接，第二送端換流站2通過直流隔離開關(guān)Sdc2與第一送端換流站I及受端換流站3連接，受端換流站3通過直流隔離開關(guān)Sdc3與第一送端換流站I及第二送端換流站2連接。本實施例中，上述第一送端換流站I還連接有交流旁路開關(guān)Sbl,第二送端換流站2還連接有交流旁路開關(guān)Sb2，受端換流站3還連接有交流旁路開關(guān)Sb3。上述交流旁路開關(guān)Sbl中設(shè)置有送端限流電阻Rxl，交流旁路開關(guān)Sb2中設(shè)置有送端限流電阻Rx2，交流旁路開關(guān)Sb3中設(shè)置有受端限流電阻Rx3。上述第一送端換流站I還連接有交流斷路器Sacl,第二送端換流站2還連接有交流斷路器Sac2，受端換流站3還連接有交流斷路器Sac3。本實施例中，上述第一送端換流站1、第二送端換流站2及受端換流站3所用的換流器均是MMC換流器。本實施例中，上 述MMC換流器的每個橋臂由#個功率模塊SM級聯(lián)構(gòu)成，上下橋臂間分別串聯(lián)一個電抗器Zs，同相上下兩個橋臂構(gòu)成一個相單元。本實施例中，上述功率模塊SM包括有功率管兄和S2, 二極管仏和久，電阻TP1和弋，功率模塊電容G，快速旁路開關(guān)4，晶閘管4，其中仏和久為相應(yīng)的反并聯(lián)二極管，功率管 和串聯(lián)后與功率模塊電容G并聯(lián)，快速旁路開關(guān)&和晶閘管&與功率管并聯(lián)。如圖1所示，MMC換流器每個橋臂由#個功率模塊SM級聯(lián)構(gòu)成。上下橋臂間分別串聯(lián)一個電抗器Zs，同相上下兩個橋臂構(gòu)成一個相單元。D1和久為相應(yīng)的反并聯(lián)二極管。功率模塊電容G的電壓化。快速旁路開關(guān)A用于切除故障子模塊，晶閘管A為保護晶閘管。如果功率模塊直流電容電壓已經(jīng)被控制為Vc，MMC換流器的每個換流單元可以輸出0和Kc兩種電壓，則橋臂輸出電壓的狀態(tài)將在0，Vc, 2Kc,..NKc之間變化，即具有N+1個電平狀態(tài)。多端柔性直流輸電系統(tǒng)啟動過程中，主要包括預(yù)充電以及換流器解鎖啟動過程本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于包括有第一送端換流站（1）、第二送端換流站（2）、受端換流站（3），風(fēng)電場接入第一送端換流站（1）及第二送端換流站（2），第一送端換流站（1）及第二送端換流站（2）將電能轉(zhuǎn)換成直流后通過直流線路傳輸?shù)绞芏藫Q流站（3），受端換流站（3）逆變成交流后再接入大電網(wǎng)，且第一送端換流站（1）通過直流隔離開關(guān)Sdc1與第二送端換流站（2）及受端換流站（3）連接，第二送端換流站（2）通過直流隔離開關(guān)Sdc2與第一送端換流站（1）及受端換流站（3）連接，受端換流站（3）通過直流隔離開關(guān)Sdc3與第一送端換流站（1）及第二送端換流站（2）連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多端柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于包括有第一送端換流站(I)、第二送端換流站(2)、受端換流站(3)，風(fēng)電場接入第一送端換流站(I)及第二送端換流站(2)，第一送端換流站(I)及第二送端換流站(2)將電能轉(zhuǎn)換成直流后通過直流線路傳輸?shù)绞芏藫Q流站(3)，受端換流站(3)逆變成交流后再接入大電網(wǎng)，且第一送端換流站(I)通過直流隔離開關(guān)Sdcl與第二送端換流站(2)及受端換流站(3)連接，第二送端換流站(2)通過直流隔離開關(guān)Sdc2與第一送端換流站(I)及受端換流站(3)連接，受端換流站(3)通過直流隔離開關(guān)Sdc3與第一送端換流站(I)及第二送端換流站(2)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多端柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于上述第一送端換流站(I)還連接有交流旁路開關(guān)Sbl，第二送端換流站(2)還連接有交流旁路開關(guān)Sb2，受端換流站(3 )還連接有交流旁路開關(guān)Sb3。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的 多端柔性直流輸電系統(tǒng)，其特征在于上述交流旁路開關(guān)Sbl中設(shè)置有送端限流電阻Rxl，交流旁路開關(guān)Sb2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：朱喆，陳俊，饒宏，黎小林，許樹楷，
申請(專利權(quán))人：南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責任公司，
類型：實用新型
國別省市：