基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动回路及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动回路及方法，包括：换流变压器，配置在换流变压器阀侧的混合式电网换相换流装置以及配置在换流变压器网侧的启动回路；混合式电网换相换流装置包括晶闸管换流阀和SVG，且晶闸管换流阀和SVG的各相接线端子对应连接后与换流变压器的三相相连；启动回路包括第一交流断路器、第二交流断路器和启动电阻；第一交流断路器和第二交流断路器依次串联配置在换流变压器网侧进线处；启动电阻并联配置在第二交流断路器两端，且启动电阻与换流变压器连接处配置有隔离开关；启动电阻并联回路配置有旁路断路器。本发明专利技术可以广泛应用于直流输电技术领域。输电技术领域。输电技术领域。

【技术实现步骤摘要】
基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动回路及方法


[0001]本专利技术涉及一种基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动回路及方法，属于常规直流输电


技术介绍

[0002]由于具有技术成熟度高、造价低、容量大的优点，基于晶闸管和电网换相换流器(Line commutated converter，LCC)的常规直流输电系统(LCC
‑
HVDC)是目前特高压远距离直流输电的主流技术路线。
[0003]近期国内在大力推进光伏基地化开发，积极推进以沙漠、戈壁荒漠地区为重点的大型风电光伏基地开发。特高压直流输电技术是实现大规模荒漠风电光伏基地送出的重要技术路线，但面临如下技术问题：
[0004]1)晶闸管换流器是半控型器件，其换相依赖交流系统电压，不适合新能源大规模馈入场合；
[0005]2)直流需要适应新能源波动，受端交流将参与送端新能源调峰调频，直流负荷曲线变化较多，则晶闸管换流器调档频繁、交流滤波器断路器切合频繁，对关键设备运行安全影响较大；
[0006]3)常规晶闸管换流器需要配置大量无功补偿设备，占地面积大、设备造价高，且当发生直流闭锁情况时，极易引发交流过电压问题。
[0007]目前已有相关报道，通过在常规晶闸管换流器与换流变压器之间配置并联的高压大容量SVG，采用半控型器件与全控型器件相结合的方式，对现有晶闸管换流器进行改进，使得电网换相换流阀能够不依赖交流系统，可以实现新能源孤岛馈入，不需要额外配置无源滤波器，能够实现无功及谐波自补偿功能，大大减少换流站占地面积。但是，该混合式电网换相换流器的SVG部分，通常采用模块化多电平级联技术，每个桥臂都配置有全桥子模块，然而在混合式电网换相换流器启动初期，全桥子模块的电容电压为零，子模块无法正常触发。如果直接对换流器进行充电，则会造成较大的暂态冲击电流，进而可能损坏SVG桥臂IGBT，因此亟需设计相应的限流措施和合理启动策略。

技术实现思路

[0008]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动回路及方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动回路，包括：
[0011]换流变压器，配置在所述换流变压器阀侧的混合式电网换相换流装置以及配置在所述换流变压器网侧的启动回路；
[0012]所述混合式电网换相换流装置包括晶闸管换流阀和SVG，且所述晶闸管换流阀和
SVG的各相接线端子对应连接后与所述换流变压器的三相相连；
[0013]所述启动回路包括第一交流断路器、第二交流断路器和启动电阻；所述第一交流断路器和第二交流断路器依次串联配置在所述换流变压器网侧进线处；所述启动电阻并联配置在所述第二交流断路器两端，且所述启动电阻与所述换流变压器连接处配置有隔离开关；所述启动电阻并联回路配置有旁路断路器。
[0014]进一步，所述隔离开关采用带有双地刀的隔离开关。
[0015]进一步，所述SVG采用三相换流链星型连接形式，每相换流链由多个全桥型子模块级联并串接限流电抗器构成。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动方法，包括以下步骤：
[0017]启动前，使得启动回路里的所有开关均处于断开状态；
[0018]对启动回路进行控制，使得SVG依次进入不控充电阶段和分组有序轮换动态充电阶段，直至SVG每相换流链所有子模块电容电压充电到设定值；
[0019]SVG切换至正常控制模式，解锁晶闸管换流阀，启动整个直流输电系统。
[0020]进一步，所述对启动回路进行控制，使得SVG依次进入不控充电阶段和分组有序轮换动态充电阶段，直至SVG每相换流链所有子模块电容电压充电到设定值的方法，包括：
[0021]闭合隔离开关和第一交流断路器，进入不控充电阶段，交流系统通过启动电阻对SVG的各相换流链子模块电容进行不控充电；
[0022]判断SVG的换流链子模块电容电压平均值是否到达预设电容电压定值，若到达则进入下一步骤；
[0023]闭合第二交流断路器，将启动电阻旁路，然后将启动电阻串接的隔离开关断开，将启动电阻彻底断开；
[0024]解锁SVG换流链子模块IGBT触发脉冲，每相换流链进入分组有序轮换动态调整充电模式，逐步将每相换流链所有子模块电容电压充电到设定值。
[0025]进一步，所述判断SVG的换流链子模块电容电压平均值是否到达预设电容电压定值的公式为：
[0026]U
cavg
≥δ
[0027]其中，U
cavg
为桥臂子模块电容电压平均值，δ为预设电容电压定值。
[0028]进一步，所述启动电阻根据SVG单相换流链等值电容在不控充电阶段储存的最终能量确定，其最小耐受能量W2应满足：
[0029]W2≥2ηW1[0030]其中，η为充电裕度系数；W1为SVG单相换流链等值电容在不控充电阶段储存的最终能量。
[0031]进一步，所述分组有序轮换动态调整充电模式，包括：
[0032]将SVG每相换流链内所有子模块分为m个集合；
[0033]选取第一个集合，闭锁该集合中所有的子模块即进行充电，旁路其余集合内的子模块，使得第一个集合内的所有子模块电容充电到某一设定值；
[0034]重复上一步骤，采用相同方式对其他集合内的子模块依次进行充电，直至SVG每相换流链内所有子模块的电容电压均充电到设定值。
[0035]进一步，所述m为3。
[0036]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0037]1、本专利技术提出的基于混合式电网换相换流技术的直流输电系统启动电阻配置方案，配置在换流变压器网侧，其中启动电阻替代进线交流断路器合闸电阻，兼顾抑制启动时暂态冲击电流和励磁涌流，较常规思路节省了套管和重复配置设备，具有所需设备数量少、作用明晰、配置紧凑、占地面积优化、经济性较高等优点。
[0038]2、本专利技术给出的启动电阻选取原则，并给出了最小能量耐受计算方法，具有公式清晰、计算方便的特点。
[0039]3、本专利技术提出的启动控制方法和流程，具有步骤简单易行、清晰明了等特点，可以有效解决阀侧SVG模块电容有序充电问题。
[0040]因此，本专利技术可以广泛应用于直流输电

附图说明
[0041]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0042]图1是本专利技术实施例提供的直流输电系统启动回路结构示意图；
[0043]图2是本专利技术实施例提供的直流输电系统启动方法流程图；
[0044]图3是本专利技术实施例提供的每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
其中，η为充电裕度系数；W1为SVG单相换流链等值电容在不控充电阶段储存的最终能量。8.如权利要求5所述的基于混合式电网换相换流的直流输电系统启动方法，其特征在于，所述分组有序轮换动态调整充电模式，包括：将SVG每相换流链内所有子模块分为m个集合；选取第一个集合，闭锁该集合中所有的子模块即进行充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，李明，薛英林，张涛，马玉龙，王玲，祝全乐，吴方劼，申笑林，徐莹，贺立，郝致远，冮明泽，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：