一种柔性直流输电系统的起动方法

专利名称：一种柔性直流输电系统的起动方法
技术领域：
本发明属于电力系统柔性直流输电技术领域，具体涉及一种柔性直流输电系统的起动方法。
背景技术：
柔性直流输电采用电压源型换流器，可以独立、快速控制控制有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。柔性直流输电在新能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市配网供电等领域具有较大的优势，因此柔性直流输电相关技术的研究具有重要的意义。对于实际运行的柔性直流输电工程，由于受到一次设备的限制，直流系统起动时的电压、电流扰动需限制在一定的范围内，否则将损坏一次设备。目前柔性直流输电起动，首先控制直流电压站解锁，非定直流电压控制站在直流电压为额定直流电压时解锁。解锁时会造成会弓I起较大电压、电流扰动，容易引起系统跳闸。梁海峰，王鹏等人的“VSC-HVDC系统起动过程控制及仿真”(华北电力大学学报，2006，33 (2)，79 82)提及了两种柔性直流输电系统的起动方法断开一端换流器与直流线路的连接，两端换流器均使用定直流电压方式建立直流电压至额定值，连接断开的换流器至直流线路并切换为定直流电流控制方式(下述方法I);一端换流器以定直流电压方式解锁至额定值后解锁另一端换流器(下述方法2)。方法I对于换流器直流侧装设隔离刀闸的系统不适用；方法2中按照额定值解锁定直流电压控制的换流器时因为控制器的超调会产生过电压，对于模块化多电平换流器解锁另一站时还会出现过电流。汤广福，孔明等人的“一种模块化多电平换流器柔性直流输电系统的起动方法”(专利申请公布号CN201110100456.1)，提及了一端交流系统向无源系统两站充电的柔性直流系统起动过程，该方法只适用于模块化多电平换流器向无源系统起动，且无源侧换流器解锁时会产生瞬时的过电流。

发明内容
本发明的目的，在于提供一种柔性直流输电系统的起动方法，其通过简单的顺序控制操作，可以避免定直流电压控制换流器解锁过程中控制器超调引起的过电压，有效抑制定直流电压控制换流器解锁时产生的交流过电流，有效抑制非定直流电压控制换流器解锁时产生的交流和直流过电流。为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是一种柔性直流输电系统的起动方法，所述柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或多端电压源型换流器，所述的电压源型换流器直流侧连接隔离刀闸，交流侧经由一组并联的充电电阻和旁路开关连接进线开关；所述的起动方法包括如下步骤( I)待投运换流器极连接；(2)待投运换流器充电；(3)定直流电压控制换流器降压解锁，建立直流电压；
(4)直流电压稳定后，非定直流电压控制换流器解锁； (5)所有非定直流电压控制换流器解锁完成后，定直流电压控制换流器直流电压指令按照设定的升降速率升高至额定值。上述步骤(I)的具体内容是合换流器直流侧的隔离刀闸，完成各换流器直流侧连接；各换流器的极连接操作不分先后。上述步骤(2)的具体内容是若待投运换流器与有源交流系统连接，通过依次合换流器进线开关和充电电阻旁路开关完成换流器充电；若待投运换流器与无源交流系统连接，通过直流侧或辅助电源充电。上述步骤(3)中，降压解锁为控制换流器的直流电压，直流电压指令值整定范围为大于等于O. 5倍且小于1. O倍的额定直流电压值。上述步骤(4)中，当直流电压值与直流电压指令值的偏差小于直流电压指令值的5%时，判定直流电压稳定。上述步骤(4)中，非定直流电压控制换流器的交流侧为有源系统或弱交流系统时，换流器采用定有功功率控制方式，有功功率指令为O。上述步骤(4)中，非定直流电压控制换流器的交流侧为无源系统时，换流器采用无源控制方式。上述步骤(4)中，用于多端柔性直流输电系统时，非定直流电压控制的多个换流器分别解锁后再进入步骤(5)。上述步骤(5)中，设定的升降速率取值范围为O至最大升降速率，所述最大升降速率受换流器的应力限制约束，取值范围为O至无穷大。采用上述方案后，本发明的有益效果为(I)本发明提供的柔性直流输电系统的起动方法，避免了定直流电压控制换流器解锁过程中控制器超调引起的过电压；(2)本发明提供的柔性直流输电系统的起动方法，可以有效抑制定直流电压控制换流器解锁时产生的交流过电流；(3)本发明提供的柔性直流输电系统的起动方法，可以有效抑制非定直流电压控制换流器解锁时产生的交流和直流过电流；(4)本发明提供的柔性直流输电系统的起动方法，适合两端及多端柔性直流输电系统的工程应用，操作简单，控制有效。


图1是本发明中两端柔性直流输电系统的结构示意图；图2是本发明的流程图。
具体实施例方式以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。本发明提供一种柔性直流输电系统的起动方法，其通过简单的顺序控制操作，有效抑制柔性直流系统起动过程中产生的过大的电压电流扰动，包括如下实施步骤(I)待投运换流器极连接合换流器直流侧的隔离刀闸，完成各换流器直流侧连接；各换流器的极连接操作不分先后；(2)若待投运换流器与有源交流系统连接，通过依次合换流器进线开关和充电电阻的旁路开关来完成换流器的充电；若待投运换流器与无源交流系统连接，通过直流侧充电，或通过辅助电源充电； (3)定直流电压控制换流器降压解锁，建立直流电压；具体是控制换流器的直流电压，直流电压指令值的整定范围为大于等于O. 5倍且小于1. O倍的额定直流电压值；(4)直流电压稳定(指直流电压值与直流电压指令值的偏差小于直流电压指令值的5%)后，非定直流电压控制换流器解锁，若用于多端柔性直流输电系统，非定直流电压控制的多个换流器分别解锁，完成所有待投运的换流器解锁后再进入步骤(5 );若非定直流电压控制换流器的交流侧为有源系统或弱交流系统，换流器采用定有功功率控制方式，有功功率指令为O ;所述非定直流电压控制换流器的交流侧为无源系统，换流器采用无源控制方式；( 5)所有非定直流电压控制换流器解锁完成后，定直流电压控制换流器直流电压指令按照设定的升降速率升高至额定值，该升降速率的取值范围为O至最大升降速率，所述最大升降速率受换流器的应力限制约束，取值范围为O至无穷大。本发明所涉及的柔性直流输电系统，包括借助直流线路连接的两端或多端(三端以上)电压源型换流器，所述电压源型换流器的直流侧连接隔离刀闸，交流侧经由一组并联的充电电阻和旁路开关连接进线开关。按照本发明中的起动方法，以下将以两端柔性直流输电系统为例，对起动过程实现方式进行说明。两端柔性直流输电系统的接线方式如图1所示,两端柔性直流输电系统的两个换流站(站1、站2)拓扑结构相同，包括交流侧进线开关Q1，换流变压器，相互并联的充电电阻和充电电阻旁路开关Q2、电压源型换流器以及直流侧隔离刀闸QS1、QS2。两端柔性直流输电系统起动前两站的直流侧隔离刀闸QS1、QS2，交流侧进线开关Ql和充电电阻旁路开关Q2都处于分位。按照图2提供的具体起动操作流程，首先对站I和站2进行极连接操作，站I和站2的极连接操作无先后顺序要求。站I的极连接操作为合站I的直流侧隔离刀闸QS1、QS2，站2的极连接操作为合站2的直流侧隔离刀闸QS1、QS2。分别合站I和站2的交流侧进线开关Q1，待直流电压稳定后继续分别合站I和站
2的充电电阻旁路开关Q2，待直流电压稳定后站I和站2的换流器均充电完成。设定站I采用定直流电压控制方式，直流电压指令值为O. 5倍额定直流电压值，站I换流器采用定无功功率方式，无功指令值为0，站I解锁。设定站2采用定有功功率控制方式(非定直流电压控制方式)和无功功率控制方式，有功、无功功率指令值均为0，站2解锁。站2解锁完成后，输入站I的电压升降速率为100KV/min，输入站I的目标直流电压值为额定值。直流电压将按照设定的升降速率升至额定值，完成柔性直流输电系统的起动过程。以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
权利要求
1.一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或多端电压源型换流器，所述的电压源型换流器直流侧连接隔离刀闸，交流侧经由一组并联的充电电阻和旁路开关连接进线开关；所述的起动方法包括如下步骤 (1)待投运换流器极连接； (2)待投运换流器充电； (3)定直流电压控制换流器降压解锁，建立直流电压； (4)直流电压稳定后，非定直流电压控制换流器解锁； (5)所有非定直流电压控制换流器解锁完成后，定直流电压控制换流器直流电压指令按照设定的升降速率升高至额定值。
2.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(I)的具体内容是合换流器直流侧的隔离刀闸，完成各换流器直流侧连接；各换流器的极连接操作不分先后。
3.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(2)的具体内容是若待投运换流器与有源交流系统连接，通过依次合换流器进线开关和充电电阻旁路开关完成换流器充电；若待投运换流器与无源交流系统连接，通过直流侧或辅助电源充电。
4.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(3)中，降压解锁为控制换流器的直流电压，直流电压指令值整定范围为大于等于O. 5倍且小于1. O倍的额定直流电压值。
5.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(4)中，当直流电压值与直流电压指令值的偏差小于直流电压指令值的5%时，判定直流电压稳定。
6.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(4)中，非定直流电压控制换流器的交流侧为有源系统或弱交流系统时，换流器采用定有功功率控制方式，有功功率指令为O。
7.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(4)中，非定直流电压控制换流器的交流侧为无源系统时，换流器采用无源控制方式。
8.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(4)中，用于多端柔性直流输电系统时，非定直流电压控制的多个换流器分别解锁后再进入步骤(5)。
9.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统的起动方法，其特征在于所述步骤(5)中，设定的升降速率取值范围为O至最大升降速率，所述最大升降速率受换流器的应力限制约束，取值范围为O至无穷大。
全文摘要
本发明公开一种柔性直流输电系统的起动方法，所述柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的两端或多端电压源型换流器，所述的电压源型换流器直流侧连接隔离刀闸，交流侧经由一组并联的充电电阻和旁路开关连接进线开关；所述的起动方法包括如下步骤换流器极连接；换流器充电；定直流电压控制换流器降压解锁，建立直流电压；非定直流电压控制换流器解锁；解锁完成后，定直流电压控制换流器直流电压指令按照设定的升降速率升高至额定值。此种方法可以避免定直流电压控制换流器解锁过程中控制器超调引起的过电压，有效抑制定直流电压控制换流器解锁时产生的交流过电流，有效抑制非定直流电压控制换流器解锁时产生的交流和直流过电流。
文档编号H02M1/36GK103066615SQ20131001449
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者李钢, 田杰, 董云龙, 胡兆庆, 李海英 申请人:南京南瑞继保电气有限公司, 南京南瑞继保工程技术有限公司