一种多端柔性直流输电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多端柔性直流输电系统，该系统包括用于输送电能的直流输电线路电路以及换流站计算电路，其中：所述直流输电线路电路的每一输入/输出端口均分别与换流站计算电路的正极和负极相连，且所述换流站计算电路的负极接地；其中，所述换流站计算电路包括：三组并联的RLV支路；每一所述RLV支路包括依次串联的电压源、电感和电阻；通过本实用新型的多端柔性直流输电系统能够确定直流线路上的最大过电压，且本实用新型中的换流站计算电路与现有技术中的换流站相比，结构简单，节省了资源。
【专利说明】一种多端柔性直流输电系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力【技术领域】，更具体的说是涉及一种多端柔性直流输电系统。【背景技术】
[0002]随着能源短缺的日益严重、环境问题的不断加剧以及石化资源的日益枯竭，使得人们对可再生资源的需求日益增加，而多端柔性直流输电系统以其经济、灵活、可靠等特点在可再生资源等领域的发展潜力日益显现。
[0003]目前，实际应用中的多端柔性直流输电系统均采用伪双极结构，在发生直流线路单级接地故障时，健全极会承受非常大的电压，由于现有的多端柔性直流输电系统通常采用直流电缆或者直流架空线作为直流输电线路，因此，若直流输电线路上承受的电压过大时，会发生不可逆的损坏，因此，多端柔性直流输电系统中的换流站会在直流故障后的几毫秒内闭锁。为了确定故障前后多端柔性直流输电系统的稳定运行以及直流输电线路的安全，必须在工程设计阶段明确直流输电线路上可能出现的最大过电压。
[0004]现有技术中，通过采用搭建多端柔性直流输电系统计算直流输电线路上的最大过电压，具体可以基于电磁仿真平台，如PSCAD/EMTDC，来搭建多端柔性直流输电系统。多端柔性直流输电系统包括交流系统、换流站、以及直流输电线路电路；其中，换流站至少包括:换流变压器、接地装置、换流器、平波电抗器以及相关的控制系统，由此可见，现有技术中所搭建的多端柔性直流输电系统的结构非常复杂，浪费了资源。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型提供一种多端柔性直流输电系统，以解决现有技术中的多端柔性直流输电系统结构复杂，浪费资源的问题。
[0006]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0007]—种多端柔性直流输电系统，包括用于输送电能的直流输电线路电路以及换流站计算电路，其中:
[0008]所述直流输电线路电路的每一输入/输出端口均分别与换流站计算电路的正极和负极相连，且所述换流站计算电路的负极接地；
[0009]其中，所述换流站计算电路包括:三组并联的RLV支路；
[0010]每一所述RLV支路包括依次串联的电压源、电感和电阻。
[0011]优选的，所述直流输电线路电路包括第一直流输电线路组、第二直流输电线路组、第三直流输电线路组，其中:
[0012]串联的所述第二直流输电线路组和所述第三直流输电线路组与所述第一直流输电线路组并联；
[0013]所述第一直流输电线路组与所述第二直流输电线路组的公共端、所述第一直流输电线路组与所述第三直流输电线路组的公共端、所述第二直流输电线路组与所述第三直流输电线路组的公共端均为所述直流输电线路电路的输入/输出端。[0014]优选的，还包括第一平波电抗器和第二平波电抗器，所述第一平波电抗器连接在所述直流输电线路电路的每一输入/输出端口与所述换流站计算电路正极之间，所述第二平波电抗器连接在所述直流输电线路电子的每一输入/输出端口与所述换流站计算电路的负极之间。
[0015]优选的，所述换流站计算电路中所述电阻的阻值R=NRtl ;其中，N为与所述换流站计算电路等效的换流站的每一桥臂上串联的换流子模块的个数，R0为所述换流子模块的通态电阻；
[0016]所述换流站计算电路中所述电感的电感值L=ZLci ；L0为与所述换流站计算电路等效的换流站的桥臂电抗；
[0017]所述换流站计算电路中所述电压源的电压V为与所述换流站计算电路等效的换流站稳态运行时正负极之间的电压。
[0018]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种多端柔性直流输电系统，多端柔性直流输电系统包括用于输送电能的直流输电线路电路以及换流站计算电路，其中:所述直流输电线路电路的每一输入/输出端口均分别与换流站计算电路的正极和负极相连，且所述换流站计算电路的负极接地；其中，所述换流站计算电路包括:三组并联的RLV支路；每一所述RLV支路包括依次串联的电压源、电感和电阻，通过本实用新型的多端柔性直流输电系统能够确定直流线路上的最大过电压，且本实用新型中的换流站计算电路与现有技术中的换流站相比，结构简单，节省了资源。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本实用新型公开的一种多端柔性直流输电系统的一个实施例的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型公开的一种多端柔性直流输电系统的另一个实施例的结构示意图；
[0022]图3为本实用新型公开的一种多端柔性直流输电系统的又一个实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0024]本实用新型实施例公开了一种多端柔性直流输电系统，如图1所示，该系统包括直流输电线路电路100以及换流站计算电路200，其中:
[0025]直流输电线路电路100用于输送电能，且具有至少一个输入/输出端口，图1所示的直流输电线路电路具有三个输入/输出端口，即第一输入/输出端口 101、第二输入/输出端口 102以及第三输入/输出端口 103 ；
[0026]需要说明的是，在现有技术中，直流输电线路电路的输入/输出端口用于与换流站相连，本实用新型将与直流输电线路电路的输入/输出端口相连的换流站等效为换流站计算电路。
[0027]在本实用新型中，直流输电线路电路的输入/输出端口用于与换流站计算电路相连，即，换流站计算电路的个数与直流输电线路的输入/输出端口的个数相同，具体的，每一输入/输出端口均分别与换流站计算电路的正极和负极相连，且换流站计算电路的负极接地。
[0028]如图1所不,直流输电线路电路的第一输入/输出端口 101、第二输出/输出端口102以及第三输入/输出端口 103分别与换流站计算电路200相连。
[0029]换流站计算电路200包括三组并联的RLV支路，每一 RLV支路包括依次串联的电压源V、电感L以及电阻R，其中，电压源V的一端为换流站计算电路的正极，电压R的一端为换流站计算电路的负极，且，换流站计算电路的负极接地。
[0030]直流输电线路电路与换流站计算电路相连具体为，直流输电线路电路的每一输入/输出端口均分别与换流站计算电路的正极和负极相连。
[0031]其中，通过同时将换流站计算电路的负极线路施加接地故障，能够检测到各个换流站计算电路负极处的最大直流电压。
[0032]本实施例中的多端柔性直流输电系统能够确定直流线路上的最大过电压，且本实用新型中的换流站计算电路与现有技术中的换流站相比，结构简单，节省了资源。
[0033]如图2所示，为本实用新型另一实施例公开的一种多端柔性直流输电系统的结构示意图，该系统包括直流输电线路电路100以及换流站计算电路200 ;其中:
[0034]换流站计算电路200包括三组并联的RLV支路，每一 RLV支路包括依次串联的电压源V、电感L以及电阻R，其中，电压源V的一端为换流站计算电路的正极，电压R的一端为换流站计算电路的负极，且，换流站计算电路的负极接地。
[0035]直流输电线路电路100可以包括第一直流输电线路组110、第二直流输电线路组120以及第三直流输电线路组130，其中:
[0036]第二直流输电线路组120和第三直流输电线路组130串联，并并联在第一直流输电线路组110的两端；
[0037]第一直流输电线路组110与第二直流输电线路组120的公共端为直流输电线路电路的输入/输出端，与换流站计算电路200相连；
[0038]第一直流输电线路组110与第三直流输电线路组130的公共端为直流输电线路电路的输入/输出端，与换流站计算电路200相连；
[0039]第二直流输电线路组120与第三直流输电线路组130的公共端为直流输电线路电路的输入/输出端，与换流站计算电路200相连。
[0040]需要说明的是，对于多端柔性直流输电系统中的直流输电线路电路可以根据实际情况进行设定，上述实施例只是一种具体的实现形式；作为另一种实现形式，若实际应用中的多端柔性直流输电系统采用直流电缆作为输电线路且其长度小于等于80km或者多端柔性直流输电系统采用架空线作为输电线路且其长度小于等于300km，可以采用π型等效电路作为直流输电线路电路的等效电路；若实际应用中的多端柔性直流输电系统采用直流电缆作为输电线路且其长度超过80km或者多端柔性直流输电系统采用架空线作为输电线路且其长度超过300km，则可以采用时域仿真软件中的线路计算模型作为直流输电线路电路的等效，其中，线路计算模型一般可以采用Bergeron模型或者频率相关模型。
[0041]需要说明的是，π型等效电路以及线路计算模型均为现有技术中的电路模型，在此不再详细赘述。
[0042]本实用新型还公开了一种多端柔性直流输电系统，如图3所示，该系统可以包括:直流输电线路电路100、换流站计算电路200、第一平波电抗器301以及第二平波电抗器302 ;其中:
[0043]直流输电线路电路100用于输送电能，且具有至少一个输入/输出端口，图3所示的直流输电线路电路具有三个输入/输出端口，即第一输入/输出端口 101、第二输入/输出端口 102以及第三输入/输出端口 103。
[0044]第一平波电抗器301连接在直流输电线路电路100的每一输出/输出端口与换流站计算电路200的正极之间，具体的，换流站计算电路200的正极为电压源V的一端；第二平波电抗器302连接在直流输电线路电路100的每一输入/输出端口与换流站计算电路负极之间，具体的，换流站计算电路200的负极为电阻R的一端。
[0045]通过第一平波电抗器和第二平波电抗器可以抑制直流电压中的纹波，以使输出直流接近于理想直流。
[0046]换流站计算电路200包括三组并联的RLV支路，每一 RLV支路包括依次串联的电压源V、电感L以及电阻R，其中，电压源V的一端为换流站计算电路的正极，电阻R的一端为换流站计算电路的负极，且，换流站计算电路的负极接地。
[0047]换流站计算电路中电阻的阻值R=NR0 ；
[0048]其中，N为与所述换流站计算电路等效的换流站的每一桥臂上串联的换流子|旲块的个数，R0为所述换流子模块的通态电阻。
[0049]需要说明的是，由于本实用新型中的换流站计算电路是替换了现有技术中换流站，因此，每一换流站计算电路均具有与其等效的换流站，现有技术中的多端柔性直流输电系统的结构复杂，且需要对直流线路的多个位置分别施加单极接地故障，位置多，仿真速度慢。而本实用新型只需将换流站计算电路的负极接地即可，仿真速度快。
[0050]换流站计算电路中电感的电感值L=2Lq ；
[0051 ] 其中，Ltl为与所述换流站计算电路等效的换流站的桥臂电抗。
[0052]换流站计算电路中电压源的电压V为与换流站计算电路等效的换流站稳态运行时正负极之间的电压。
[0053]在本实用新型实施例中，可以采用以下方式来计算换流站计算电路等效的换流站稳态运行时正负极之间的电压；
[0054]首先，假设第一换流站采用定直流电压控制，其直流电压为U1 ;第二换流站至第N换流站采用定功率控制，且其分别向直流输电网输入的直流功率分别为P2?PN。
[0055]需要说明的是，由于本实用新型中的换流站计算电路是替换了现有技术中换流站，因此，每一换流站计算电路均具有与其等效的换流站，即换流站与换流站计算电路一一对应。[0056]其次，可以确定第一换流站至第N换流站之间的直流电压与直流功率之间的非线性方程；
[0057]具体的，第一换流站至第N换流站之间的直流电压与直流功率的直流网络电压方
程如下所示:
【权利要求】
1.一种多端柔性直流输电系统，其特征在于，包括用于输送电能的直流输电线路电路以及换流站计算电路，其中: 所述直流输电线路电路的每一输入/输出端口均分别与换流站计算电路的正极和负极相连，且所述换流站计算电路的负极接地； 其中，所述换流站计算电路包括:三组并联的RLV支路； 每一所述RLV支路包括依次串联的电压源、电感和电阻。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流输电线路电路包括第一直流输电线路组、第二直流输电线路组、第三直流输电线路组，其中: 串联的所述第二直流输电线路组和所述第三直流输电线路组与所述第一直流输电线路组并联； 所述第一直流输电线路组与所述第二直流输电线路组的公共端、所述第一直流输电线路组与所述第三直流输电线路组的公共端、所述第二直流输电线路组与所述第三直流输电线路组的公共端均为所述直流输电线路电路的输入/输出端。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第一平波电抗器和第二平波电抗器，所述第一平波电抗器连接在所述直流输电线路电路的每一输入/输出端口与所述换流站计算电路正极之间，所述第二平波电抗器连接在所述直流输电线路电子的每一输入/输出端口与所述换流站计算电路的负极之间。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述换流站计算电路中所述电阻的阻值R=NRtl ;其中，N为与所述换流站计算电路等效的换流站的每一桥臂上串联的换流子模块的个数，R0为所述换流子模块的通态电阻； 所述换流站计算电路中所述电感的电感值L=ZLci ；L0为与所述换流站计算电路等效的换流站的桥臂电抗； 所述换流站计算电路中所述电压源的电压V为与所述换流站计算电路等效的换流站稳态运行时正负极之间的电压。
【文档编号】H02J1/00GK203761043SQ201420093829
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】裘愉涛, 徐政, 潘武略, 张哲任, 王悦, 姜健宁, 方愉冬, 盛海华, 周芳, 徐灵江 申请人:国家电网公司, 国网浙江省电力公司, 浙江大学