一种新型特高压直流输电系统及运行方式切换方法与流程

本发明涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种新型特高压直流输电系统及运行方式切换方法。

背景技术：

随着电力系统的不断发展，高压直流输电技术已经较为常见。相比于高压交流输电，高压直流输电的线路造价更低，功率损耗更小，更适合超远距离的大容量电能输送。

为了提高输送电量容量、增加输电距离以及输送较高电压，目前通常采用特高压直流输电系统。但是，由于特高压直流输电系统所输出的电压较高，且容量较大等原因，使得会遇见一些技术难题。例如，随着我国特高压直流输电工程的大力发展，国内特高压直流输电工程的线路长度已经达到或者超过2000km。然而，研究表明，2000km是发生低次谐振的敏感长度，直流输电线路长度在此附近的特高压直流输电工程极易同时出现基波谐振和二次谐振，从而使得直流输电系统可能会发生震荡现象。

因此，在特高压直流输电的过程中，如何避免出现基波谐振和二次谐振的是目前亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种新型特高压直流输电系统及运行方式切换方法，解决了现有技术中在进行特高压直流输电的过程中所出现的可能发生震荡现象的问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种新型特高压直流输电系统，所述系统包括：由第一整流站、第一直流线路、第一逆变站、以及第二直流线路依次串联形成的第一极回路，其中：

所述第一整流站包括：第一换流单元、第二换流单元、以及串联在直流中性母线处的50hz阻波器，其中：所述第一换流单元的正极与所述第二换流单元的负极连接，所述第一换流单元的负极与所述第一直流线路连接，所述第二换流单元的正极与所述串联在直流中性母线处的50hz阻波器连接；

所述系统还包括：第一直流转换开关单元，所述第一整流站的50hz阻波器通过所述第一直流转换开关单元分别与大地、接地端以及所述第二直流线路连接；

所述第一逆变站包括：第三换流单元、第四换流单元、以及串联在直流中性母线处的100hz阻波器，其中：所述第三换流单元的正极与所述第一直流线路连接；所述第三换流单元的负极与所述第四换流单元的正极连接，所述第四换流单元的负极与所述串联在直流中性母线处的100hz阻波器连接；

所述系统还包括：第二直流转换开关单元，所述第二逆变站的100hz阻波器通过所述第二换流转换开关分别与大地、接地端以及所述第二直流线路连接。

第二方面，本发明实施例提供一种运行方式切换方法，应用于第一方面所述的系统，所述方法包括：

所述第一极回路处于金属回线运行模式时，控制所述第一ertb、所述第二nbgs、所述第二ertb闭合，并控制所述第一nbgs、所述第一mrtb、所述第二mrtb断开；

所述第一极回路处于大地回线运行模式时，控制所述第一mrtb、所述第二mrtb闭合，并控制第一nbgs、所述第一ertb、所述第二nbgs、所述第二ertb断开。

本发明实施例中提供的新型特高压直流输电系统及运行方式切换方法，该系统包括：由第一整流站、第一直流线路、第一逆变站、以及第二直流线路依次串联形成的第一极回路，其中：第一整流站包括：第一换流单元、第二换流单元、以及串联在直流中性母线处的50hz阻波器，其中：其中：第一换流单元的正极与第二换流单元的负极连接，第一换流单元的负极与第一直流线路连接，第二换流单元的正极与串联在直流中性母线处的50hz阻波器连接；系统还包括：第一直流转换开关单元，第一整流站的50hz阻波器通过第一直流转换开关单元分别与大地、接地端以及第二直流线路连接；第一逆变站包括：第三换流单元、第四换流单元、以及串联在直流中性母线处的100hz阻波器，其中：第三换流单元的正极与第一直流线路连接；第三换流单元的负极与第四换流单元的正极连接，第四换流单元的负极与串联在直流中性母线处的100hz阻波器连接；系统还包括：第二直流转换开关单元，第二逆变站的100hz阻波器通过第二换流转换开关分别与大地、接地端以及第二直流线路连接。

本方案中提供的特高压输电系统，通过在第一极回路中的第一整流站中串联设置在第二换流单元正极的直流中性母线处的50hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的基波，从而避免出现基波谐振，通过在第一极回路中的第一逆变站中串联设置在第四换流单元负极的直流中性母线处的100hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的二次谐波，避免出现二次谐振，从而避免在直流输电的过程中出现震荡现象的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种特高压输电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的6脉动换流单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种新型特高压直流输电系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种新型特高压直流输电系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种新型特高压直流输电系统的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的又一种新型特高压直流输电系统的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种运行方式切换方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种新型特高压直流输电系统，如图1所示，该系统包括：由第一整流站11、第一直流线路12、第一逆变站13、以及第二直流线路14依次串联形成的第一极回路，其中：

第一整流站11包括：第一换流单元11a1、第二换流单元11a2、以及串联在直流中性母线处的50hz阻波器11b，其中：第一换流单元11a1的正极与第二换流单元11a2的负极连接，第一换流单元11a1的负极与第一直流线路12连接，第二换流单元11a2的正极与串联在直流中性母线处的50hz阻波器11b连接.

该系统还包括：第一直流转换开关单元15，第一整流站11的50hz阻波器11b通过第一直流转换开关单元15分别与大地、接地端以及第二直流线路14连接。

第一逆变站13包括：第三换流单元13a1、第四换流单元13a2、以及串联在直流中性母线处的100hz阻波器13b，其中：第三换流单元的正极13a1与第一直流线路12连接,第三换流单元13a1的负极与第四换流单元13a2的正极连接，第四换流单元13a2的负极与串联在直流中性母线处的100hz阻波器13b连接。

该系统还包括：第二直流转换开关单元16，第二逆变站13的100hz阻波器13b通过第二换流转换开关16分别与大地、接地端以及第二直流线路14连接。

示例性的，上述的第一换流单元、第二换流单元、第三换流单元以及第四换流单元包括双12脉动换流单元、旁路刀闸和旁路开关(用图1中的11a1、11a2和13a1、13a2中的×表示)，其中:双12脉动换流单元包含两个6脉动换流单元，而每个6脉动换流单元的结构示意图可以参照图2所示，其中：图2中的方框圈起来的部分为6脉动换流单元具体组成。

示例性的，如图1所示，上述的第一直流转换开关单元15包括：第一金属回线转换开关(英文：metallicreturntransferbeaker，简称：mrtb)(图1中的mrtb1)、第一大地回线转换开关(英文：earthreturntransferbreaker，简称：ertb)(图1中的ertb1)以及第一中性母线接地开关(英文：neutralbusgroundingswitch，简称：nbgs)(图1中的nbgs1)其中：

第一整流站11的50hz阻波器11b同时连接第一mrtb(图1中的ertb1)、第一ertb(图1中的ertb1)以及第一nbgs(图1中的nbgs1)的一端，第一mrtb的另一端连接大地，第一ertb的另一端连接第二直流线路14，第一nbgs的另一端接地；

示例性的，如图1所示，上述的第二直流转换开关单元包括：第二mrtb(图1中的ertb2)、第二ertb(图1中的ertb2)以及第二nbgs(图1中的nbgs2)；其中：

第一逆变站13的100hz阻波器13b同时连接第二mrtb、第二ertb以及第二nbgs的一端，第二mrtb的另一端与连接大地，第二ertb的另一端连接第二直流线路14，第二nbgs的另一端接地。

可选的，如图3所示，该系统中的第一极回路的第一整流站11还包括：第一中性母线开关(英文：neutralbusswitch，简称：nbs)(图3中的nbs1)，其中：

第一nbs(图2中的nbs1)的一端连接第一整流站11的50hz阻波器11b，第一nbs的另一端连接第一直流转换开关单元15。

如图3所示，该系统中的第一极回路的第一逆变站13还包括：第二nbs(图3中的nbs2)，其中：

第二nbs的一端连接第一逆变站13的100hz阻波器13b，第一nbs的另一端连接第二换流单元13a的负极。

上述的第一直流线路和第二直流线路是指输电传输系统中的实际的直流线路，在特高压输在系统中该直流线路的长度大于2000km。在本方案的系统结构示意图中用一个电阻和电感串联来进行代替，即图1中的第一直流线路12和第二直流线路14。

需要说明的是，上述的接大地是出于安全考虑，也是国家相应标准规定的。就是使用交流电源的电子设备，要有接地线。在输变电站，三相交流电中性点被接于大地。这样在客户端的电子设备有了接地端，万一设备绝缘失效，漏电到接地的金属部分，就会产生电流回路，将容易造成触电的部分电位到交流电中性点的电位，不致产生触电危险，或是漏电保护器动作切断电源。而上述的接地端是指接电源地。这是出于抗干扰的考虑，将易受干扰的电路部分采取屏蔽措施，将屏蔽到点层连接到电源地，隔离干扰信号。

本发明实施例中提供的新型特高压直流输电系统，该系统包括：由第一整流站、第一直流线路、第一逆变站、以及第二直流线路依次串联形成的第一极回路，其中：第一整流站包括：第一换流单元、第二换流单元、以及串联在直流中性母线处的50hz阻波器，其中：其中：第一换流单元的正极与第二换流单元的负极连接，第一换流单元的负极与第一直流线路连接，第二换流单元的正极与串联在直流中性母线处的50hz阻波器连接；系统还包括：第一直流转换开关单元，第一整流站的50hz阻波器通过第一直流转换开关单元分别与大地、接地端以及第二直流线路连接；第一逆变站包括：第三换流单元、第四换流单元、以及串联在直流中性母线处的100hz阻波器，其中：第三换流单元的正极与第一直流线路连接；第三换流单元的负极与第四换流单元的正极连接，第四换流单元的负极与串联在直流中性母线处的100hz阻波器连接；系统还包括：第二直流转换开关单元，第二逆变站的100hz阻波器通过第二换流转换开关分别与大地、接地端以及第二直流线路连接。

本方案中提供的特高压输电系统，通过在第一极回路中的第一整流站中串联设置在第二换流单元正极的直流中性母线处的50hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的基波，从而避免出现基波谐振，通过在第一极回路中的第一逆变站中串联设置在第四换流单元负极的直流中性母线处的100hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的二次谐波，避免出现二次谐振，从而避免在直流输电的过程中出现震荡现象的问题。

可选的，基于上述的图1、图2以及图3中的内容，这里以图3中的内容为例进行说明该系统的其他结构。如图4所示(在图3的基础上进行的)，该系统还包括：由第二整流站21、第一直流线路12、第二逆变站23以及第二直流线路14依次串联形成的第二极回路，其中：

上述的第二整流站21包括：第五换流单元21a1、第六换流单元21a2、以及串联在直流中性母线处的100hz阻波器21b，其中：第五换流单元21a1的负极与串联在直流中性母线处的100hz阻波器21b连接，第五换流单元21a1的正极与第六换流单元21a2的负极连接，第六换流单元21a2的正极与第二直流线路14连接，第二整流站的100hz阻波器21b通过第一直流转换开关15单元分别与大地、接地端以及第一直流线路连接。

上述的第二逆变站23包括：第七换流单元23a1、第八换流单元23a2、以及串联在直流中性母线处的50hz阻波器23b，其中：第七换流单元23a1的正极与串联在直流中性母线处的50hz阻波器23b连接，第七换流单元23a1的负极与第八换流单元23a2的正极连接，第八换流单元23a2的负极与第二直流线路14连接，第二逆变站的50hz阻波器23b通过第二直流转换开关单元16分别与大地、接地端以及第一直流线路连接。

示例性的，上述的第五换流单元、第六换流单元、第七换流单元以及第八换流单元均包括双12脉动换流单元、旁路刀闸和旁路开关(用图4中的21a1、21a2和23a1、23a2中的×表示)，其中:双12脉动换流单元包含两个6脉动换流单元，而每个6脉动换流单元的结构示意图可以参照图2所示，其中：图2中的方框圈起来的部分为6脉动换流单元具体组成。

示例性的，如图4所示，第二整流站21的100hz阻波器21b同时连接第一mrtb(图4中的mrtb1)、第一ertb(图4中的ertb1)以及第一nbgs(图4中的nbgs1)的一端，第一mrtb的另一端连接大地，第一ertb的另一端连接第二直流线路，第一nbgs的另一端接地。

示例性的，如图3所示，第二逆变站23的50hz阻波器23b同时连接第二mrtb(图4中的mrtb2)、第二ertb(图4中的ertb2)以及第二nbgs(图4中的nbgs2)的一端，第二mrtb的另一端连接大地，第二ertb的另一端连接第二直流线路，第二nbgs的另一端接地。

可选的，如图5所示，上述的第二极回路的第二整流站21还包括：第三nbs(图5中的nbs3)，其中：

第三nbs的一端连接第二整流站21的100hz阻波器21b，第三nbs的另一端连接第一直流转换开关单元15；

可选的，如图5所示，上述的第二极回路的第二逆变站23还包括：第四nbs(图5中的nbs4)，其中：

第四nbs的一端连接第二逆变站23的50hz阻波器23b，第四nbs的另一端连接第四换流单元23a的正极。

可选的，如图6所示，该系统还包括：金属回线连接开关单元17，金属回线连接开关单元17包括：第一开关s1、第二开关s2、第三开关s3以及第四开关s4，其中：

上述的s1的一端设置在第一整流站11与第一直流线路12间的连接线路上，s1的另一端连接s2。

上述的s2的一端设置在第二整流站21与第二直流线路14间的连接线路上，s2的另一端连接s1。

上述的s3的一端设置在第一逆变站13与第一直流线12路间的连接线路上，s3的另一端连接s4。

上述的s4的一端设置在第二逆变站23与第二直流线路14间的连接线路上，s4的另一端连接s3。

可选的，如图6所示，该系统还包括：第五开关s5、第六开关s6、第七开关s7以及第八开关s8，其中：该s5一端连接第一整流站11中的第一换流单元11a1的负极，另一端连接第一直流线路12；该s6一端连接第一直流线路12，另一端连接第一逆变站13中的第三换流单元13a1的正极；该s7一端连接第二整流站21中的第六换流单元21a2的正极，另一端连接第二直流线路14；该s8一端连接第二逆变站23中的第八换流单元23a2的负极，另一端连接第二直流线路14。这里的s5、s6、s7以及s8在系统工作中一直处于闭合状态。

示例性的，当第一极回路处于工作状态、第二极回路处于不工作状态时，nbs1和nbs2闭合，nbs3和nbs4断开。

当第一极回路处于不工作状态、第二极回路处于工作状态时，nbs1和nbs2断开，nbs3和nbs4闭合。

示例性的，上述的第一极回路和第二极回路均包含金属回线运行模式和大地回线运行模式；其中：

当第一极回路处于金属回线运行模式时，第一ertb、第二nbgs、第二ertb、s2以及s4闭合，第一nbgs、第一mrtb、第二mrtb、s1以及s3断开。而当第二极回路处于金属回线运行模式时，其各个开关的闭合与断开与第一极回路类似，这里不再赘述。

当第一极回路处于大地回线运行模式时，第一mrtb以及第二mrtb闭合，第一nbgs、第一ertb、第二nbgs、第二ertb、s1、s2、s3以及s4断开。而当第二极回路处于大地回线运行模式时，其各个开关的闭合与断开与第一极回路类似，这里不再赘述。

示例性的，当上述的第一极回路和第二极回路同时处于工作状态时，第一极回路和第二极回路都处于大地回线运行模式，其中：

第一nbs、第二nbs、第三nbs、第四nbs均闭合，第一mrtb和第二mrtb均闭合，第一ertb、第一nbgs、第二ertb以及第二nbgs均断开，s1、s2、s3以及s4均断开。

通过上述的特高压输电系统，通过在第一极回路中的第一整流站中串联设置在第二换流单元的正极的直流中性母线处的50hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的基波，通过在第一极回路中的第一逆变站中串联设置在第四换流单元的负极的直流中性母线处的100hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的二次谐波；通过在第二极回路中的第二整流站中串联设置在第五换流单元的负极的直流中性母线处的100hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的二次谐波，通过在第二极回路中的第二逆变站中串联设置在第七换流单元的正极的直流中性母线处的50hz阻波器可以滤除掉现有输电系统中出现的基波，从而避免在直流输电的过程中出现震荡现象的问题。

本发明实施例还提供一种运行方式切换方法，应用于图1-6所示的系统，如图7所示，该方法包括：

301、第一极回路处于金属回线运行模式时，控制第一ertb、第二nbgs、第二ertb闭合，并控制第一nbgs、第一mrtb、第二mrtb断开。

302、第一极回路处于大地回线运行模式时，控制第一mrtb以及第二mrtb闭合，并控制第一nbgs、第一ertb、第二nbgs、第二ertb断开。

可选的，该方法还包括：

303、第一极回路从金属回线运行模式转换为大地回线模式时，控制第一mrtb闭合，当第一ertb回路上的电流减小时，控制第一ertb断开。

304、第一极回路从大地回线运行模式转换为金属回线模式时，控制第一ertb闭合，当第一mrtb回路上的电流减小时，控制第一mrtb断开。

示例性的，通过上述的步骤303该第一极回路可以实现从金属回线运行模式切换为大地回线模式的过程，通过上述的步骤304该第一极回路可以实现从大地回线运行模式切换为金属回线模式的过程。

而对于上述的第二极回路从金属回线运行模式切换为大地回线模式，以及从大地回线运行模式转换为金属回线模式的过程与第一极回路类似，具体可以参考上述的第一极回路中模式的切换方法，这里不再赘述。

可选的，该方法还包括：

306、第一极回路和第二极回路同时处于工作状态时，第一极回路和第二极回路都处于大地回线运行模式，控制第一mrtb、第二mrtb闭合，并控制第一ertb、第二ertb断开。

本发明实施例提供的运行方式切换方法，应用于上述的系统，通过使用该方法在进行切换第一极回路或第二极回路运行模式时，由于该系统中增加的阻波器，可以使得采用上述的方法进行控制时，仍然能够避免系统所发生震荡现象的可能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。