一种多端柔性直流输电系统技术方案

本实用新型专利技术是一种多端柔性直流输电系统。包括两个送端换流站及一个受端换流站，风电场接入两个送端换流站，两个送端换流站将电能转换成直流后通过直流线路传输到受端换流站，受端换流站逆变成交流后再接入大电网，且两个送端换流站中的第一送端换流站通过直流隔离开关Sdc1与第二送端换流站及受端换流站连接，第二送端换流站通过直流隔离开关Sdc2与第一送端换流站及受端换流站连接，受端换流站通过直流隔离开关Sdc3与第一送端换流站及第二送端换流站连接。本实用新型专利技术启动过程平稳，安全可靠性高，适用范围广，适用于采用模块化多电平拓扑结构的多端柔性直流输电工程,实现在多端换流站解锁的瞬间减小交直流侧的冲击电流，平稳建立直流电压到额定值。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是一种多端柔性直流输电系统，属于多端柔性直流输电系统的创新技术。
技术介绍
柔性直流输电基于电压源变流器(VSC)和脉冲宽度调制技术(PWM)将直流电压逆变为幅值和相位都可控的交流电压，并可以独立快速控制所传输的有功功率和无功功率，极大地增强了输电的灵活性，成为实现区域电网互联，大型风电场及交流弱电网与主网之间的稳定联结的最有潜质的电力传输方式。自ABB公司1997年第一个试验性的轻型直流输电工程在Hellsjon投运，迄今为止国际上已经有十几条轻型直流输电线路投入了运行。在国内，南方电网公司承担的863重大专项课题“大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发”及其南澳岛示范工程，即规划建成一个电压等级为±160kV，输送容量为200MW的4端柔性直流输电系统，服务于青澳、牛头岭、云澳和塔屿风电场。项目建成后,主要作用在于实现风电场通过柔性直流输电系统与南澳电网及汕头主网的联接，将电场电力安全送出，保障南澳岛供电安全，并减少风电功率的波动对当地薄弱电网的影响。多端柔性直流输电系统(MMC-MTDC)的启动控制，是系统正常运行的前提和重要基础。MMC-MTDC系统启动过程包括从交流侧电网合闸到额定直流电压建立一系列的动态过程。目前国内外的研究，研究重点普遍放在对VSC-HVDC稳态运行时的控制策略进行研究，此时的直流侧电压已达到额定值，而对启动过程的鲜有详细的分析。然而，该启动过程如控制不当，将在MMC换流阀交流侧和直流侧产生严重的过压和过流，甚至导致系统振荡，影响交流系统正常运行，危及设备及人身安全。
技术实现思路
本技术的目的在于考虑上述问题而提供一种设计合理，方便实用的多端柔性直流输电系统。本技术适用于采用模块化多电平拓扑结构的多端柔性直流输电工程，能实现在多端换流站解锁的瞬间，减小交直流侧的冲击电流，直流电压平稳建立到额定电压。本技术启动过程平稳，安全可靠性高，适用范围广。本技术的技术方案是:本技术的多端柔性直流输电系统，包括有第一送端换流站、第二送端换流站、受端换流站，风电场接入第一送端换流站及第二送端换流站，第一送端换流站及第二送端换流站将电能转换成直流后通过直流线路传输到受端换流站，受端换流站逆变成交流后再接入大电网，且第一送端换流站通过直流隔离开关Sdcl与第二送端换流站及受端换流站连接，第二送端换流站通过直流隔离开关Sdc2与第一送端换流站及受端换流站连接，受端换流站通过直流隔离开关Sdc3与第一送端换流站及第二送端换流站连接。上述第一送端换流站还连接有交流旁路开关Sbl，第二送端换流站还连接有交流旁路开关Sb2，受端换流站还连接有交流旁路开关Sb3。上述交流旁路开关Sbl中设置有送端限流电阻Rxl，交流旁路开关Sb2中设置有送端限流电阻Rx2，交流旁路开关Sb3中设置有受端限流电阻Rx3。上述第一送端换流站还连接有交流断路器Sacl,第二送端换流站还连接有交流断路器Sac2，受端换流站还连接有交流断路器Sac3。上述第一送端换流站、第二送端换流站及受端换流站所用的换流器均是MMC换流器。上述MMC换流器的每个桥臂由#个功率模块SM级联构成，上下桥臂间分别串联一个电抗器Zs，同相上下两个桥臂构成一个相单元。上述功率模块SM包括有功率管兄和S2，二极管仏和久，电阻TP1和弋，功率模块电容G，快速旁路开关&，晶闸管&，其中D1和D2为相应的反并联二极管，功率管兄和S2串联后与功率模块电容G并联，快速旁路开关A和晶闸管A与功率管并联。本技术由于采用启动过程中先采用自励充电方式，然后通过启动控制策略的调整，实现了在多端换流站解锁的瞬间，减小交直流侧的冲击电流，直流电压平稳建立到额定电压的整个过程。本技术通过控制方式和辅助措施使多端柔性直流系统的直流电压快速上升到额定电压，但在交直流侧又不产生过大的电流冲击和电压过冲，启动过程平稳，安全可靠性高，适用范围广。本技术多端柔性直流输电系统启动方法具有如下优点:1)本技术采用交流侧通过限流电阻预充电方式结合换流器解锁过程的控制策略，极大的减小了交直流侧冲击电流；2)本技术适用于包括两端柔直系统的各种多端柔性直流输电系统的拓扑，特别是采用多点直流电压控制的拓扑结构，各换流站均可通过此种启动方式实现平稳启动。3)本技术换流器解锁瞬间的直流电压控制值较低，避免了在额定直流电压下解锁MMC换流器的电压及电流冲击。4)本技术不需要在直流侧配置额外的限流电路。本技术一种方便实用的多端柔性直流输电系统。附图说明图1为多端柔性直流输电系统的示意图。图2为三端柔直系统启动过程受端换流站交流侧电压实时仿真示意图。图3为三端柔直系统启动过程受端换流站交流侧电流实时仿真示意图。图4为三端柔直系统启动过程受端换流站直流侧电压实时仿真示意图。图5为三端柔直系统启动过程受端换流站直流侧电流实时仿真示意图。具体实施方式实施例:本技术的结构示意图如图1所示，本技术的多端柔性直流输电系统，包括有第一送端换流站1、第二送端换流站2、受端换流站3，风电场接入第一送端换流站I及第二送端换流站2，第一送端换流站I及第二送端换流站2将电能转换成直流后通过直流线路传输到受端换流站3，受端换流站3逆变成交流后再接入大电网，且第一送端换流站I通过直流隔离开关Sdcl与第二送端换流站2及受端换流站3连接，第二送端换流站2通过直流隔离开关Sdc2与第一送端换流站I及受端换流站3连接，受端换流站3通过直流隔离开关Sdc3与第一送端换流站I及第二送端换流站2连接。本实施例中，上述第一送端换流站I还连接有交流旁路开关Sbl,第二送端换流站2还连接有交流旁路开关Sb2，受端换流站3还连接有交流旁路开关Sb3。上述交流旁路开关Sbl中设置有送端限流电阻Rxl，交流旁路开关Sb2中设置有送端限流电阻Rx2，交流旁路开关Sb3中设置有受端限流电阻Rx3。上述第一送端换流站I还连接有交流断路器Sacl,第二送端换流站2还连接有交流断路器Sac2，受端换流站3还连接有交流断路器Sac3。本实施例中，上述第一送端换流站1、第二送端换流站2及受端换流站3所用的换流器均是MMC换流器。本实施例中，上 述MMC换流器的每个桥臂由#个功率模块SM级联构成，上下桥臂间分别串联一个电抗器Zs，同相上下两个桥臂构成一个相单元。本实施例中，上述功率模块SM包括有功率管兄和S2, 二极管仏和久，电阻TP1和弋，功率模块电容G，快速旁路开关4，晶闸管4，其中仏和久为相应的反并联二极管，功率管 和串联后与功率模块电容G并联，快速旁路开关&和晶闸管&与功率管并联。如图1所示，MMC换流器每个桥臂由#个功率模块SM级联构成。上下桥臂间分别串联一个电抗器Zs，同相上下两个桥臂构成一个相单元。D1和久为相应的反并联二极管。功率模块电容G的电压化。快速旁路开关A用于切除故障子模块，晶闸管A为保护晶闸管。如果功率模块直流电容电压已经被控制为Vc，MMC换流器的每个换流单元可以输出0和Kc两种电压，则桥臂输出电压的状态将在0，Vc, 2Kc,..NKc之间变化，即具有N+1个电平状态。多端柔性直流输电系统启动过程中，主要包括预充电以及换流器解锁启动过程本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端柔性直流输电系统，其特征在于包括有第一送端换流站（1）、第二送端换流站（2）、受端换流站（3），风电场接入第一送端换流站（1）及第二送端换流站（2），第一送端换流站（1）及第二送端换流站（2）将电能转换成直流后通过直流线路传输到受端换流站（3），受端换流站（3）逆变成交流后再接入大电网，且第一送端换流站（1）通过直流隔离开关Sdc1与第二送端换流站（2）及受端换流站（3）连接，第二送端换流站（2）通过直流隔离开关Sdc2与第一送端换流站（1）及受端换流站（3）连接，受端换流站（3）通过直流隔离开关Sdc3与第一送端换流站（1）及第二送端换流站（2）连接。

【技术特征摘要】
1.一种多端柔性直流输电系统，其特征在于包括有第一送端换流站(I)、第二送端换流站(2)、受端换流站(3)，风电场接入第一送端换流站(I)及第二送端换流站(2)，第一送端换流站(I)及第二送端换流站(2)将电能转换成直流后通过直流线路传输到受端换流站(3)，受端换流站(3)逆变成交流后再接入大电网，且第一送端换流站(I)通过直流隔离开关Sdcl与第二送端换流站(2)及受端换流站(3)连接，第二送端换流站(2)通过直流隔离开关Sdc2与第一送端换流站(I)及受端换流站(3)连接，受端换流站(3)通过直流隔离开关Sdc3与第一送端换流站(I)及第二送端换流站(2)连接。2.根据权利要求1所述的多端柔性直流输电系统，其特征在于上述第一送端换流站(I)还连接有交流旁路开关Sbl，第二送端换流站(2)还连接有交流旁路开关Sb2，受端换流站(3 )还连接有交流旁路开关Sb3。3.根据权利要求2所述的 多端柔性直流输电系统，其特征在于上述交流旁路开关Sbl中设置有送端限流电阻Rxl，交流旁路开关Sb2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱喆，陈俊，饶宏，黎小林，许树楷，
申请(专利权)人：南方电网科学研究院有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：