一种多端高压直流输电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多端高压直流输电系统，所述系统包括特高压整流站和特高压逆变站，其特征在于，所述系统为用于高压大容量远距离输电和向弱交流系统或无源系统负荷中心供电的电网换相换流器LCC与电压源换流器VSC构成的六端串并联混合型单极直流输电系统。通过LCC-VSC串联支路整体并联接入到LCC并联多端系统的形式，完成了对VSC换流站的均压和分流，在实现高压大容量远距离送电的同时，VSC换流站又能向弱系统或无源系统送电，从而能将两种换流器的优势综合利用，既能给电力需求高的大型工业中心、人口密集城市供电，而VSC换流站的接入，又能实现向弱交流系统或者孤岛等无源系统送电。

【技术实现步骤摘要】
一种多端高压直流输电系统
本专利技术属于直流输电领域，具体涉及一种多端高压直流输电系统。
技术介绍
传统直流输电的换流器采用由晶闸管构成、基于电网换相的换流器(LCC)，由LCC构成的多端直流输电系统能实现多电源供电和多落点受电，但由于该技术需要所连接的交流系统提供相对稳定的换相电压，与两端LCC直流系统一样，只适用于具有一定短路比的电力系统，不能向弱交流系统和无源负荷中心供电。随着电力电子技术的高速发展，基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)的研究日趋成熟，并投入商业运行。与传统基于LCC的直流输电比较，VSC-HVDC可以工作在无源逆变状态，向弱交流系统和无源系统供电，实现有功功率和无功功率的传输，提高交流系统稳定性，输出电压波形好、功率因数高、谐波小。但VSC电压等级和额定电流受制于IGBT器件的发展，目前仍无法满足超高压大容量长距离输电需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种由LCC与VSC构成的串并联混合型多端高压直流输电系统，其中存在LCC与VSC串联支路，而该串联支路与其余LCC端为并联关系，从而对VSC实现了均压和分流，满足VSC电压和电流限制条件。本系统能综合LCC高压大容量远距离输电的优势及VSC向弱系统及无源系统供电的优势，为多端直流输电系统提供了一种崭新的思路。本专利技术提供一种多端高压直流输电系统，所述系统为用于高压大容量远距离输电和向弱交流系统或无源系统负荷中心供电的电网换相换流器LCC与电压源换流器VSC构成的六端串并联混合型单极直流输电系统。所述多端高压直流输电系统包括特高压整流站1、特高压整流站2、特高压逆变站1、特高压逆变站2、超高压逆变站3和VSC逆变站4；所述特高压整流站1、特高压整流站2、特高压逆变站1、特高压逆变站2和超高压逆变站3为基于晶闸管的换流器；所述VSC逆变站4为基于IGBT全控可关断器件的换流器；所述特高压整流站1、2和特高压逆变站1、2并联组成四端特高压直流输电系统；所述超高压逆变站3与VSC逆变站4串联后，作为一个整体与特高压逆变站2并联，用于为VSC逆变站4分压和均流；所述特高压整流站1、2和特高压逆变站1、2用于高压大容量远距离输电；所述VSC逆变站4用于向弱交流系统或无源系统负荷中心供电；所述特高压整流站1、2与两个特高压逆变站之一均采用定直流电流控制；另一个所述特高压逆变站采用定熄弧角控制，作为电压控制站；所述超高压逆变站3采用定直流电流控制，用于控制和调整流经所述超高压逆变站3和VSC逆变站4的直流电流；所述VSC逆变站4采用定直流电压和定交流电压控制；所述VSC逆变站4通过改变调制波的调制系数控制交流电压；通过改变调制波的相位控制直流电压。与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是：本专利技术提出了一种直流输电系统，通过LCC-VSC串联支路整体并联接入到LCC并联多端系统的形式，完成了对VSC换流站的均压和分流，在实现高压大容量远距离送电的同时，VSC换流站又能向弱系统或无源系统送电，从而能将两种换流器的优势综合利用，为未来多端直流输电系统的发展提供了一个崭新的思路。两个特高压整流站具有很大的输送容量，能将邻近的大型能源基地的电能集中起来送往远方负荷中心；逆变站1和逆变站2同样作为特高压换流站，既能给电力需求高的大型工业中心、人口密集城市供电，而VSC换流站的接入，又能实现向弱交流系统或者孤岛等无源系统送电。本专利技术提出的一种高压直流输电系统可以应用的场合包括：(1)从能源基地输送电力到远方的几个负荷中心；(2)在大城市和工业中心，由于架空线路走廊不能解决而必须使用电缆，或短路容量受到限制不宜采用交流供电时，利用直流输电向这些地方的若干个换流站供电；(3)直流输电线路中间分别接入负荷或电源；(4)利用直流线路实现几个孤立交流系统的非同期联络；(5)连接分布式发电系统等。附图说明图1为本专利技术提供的六端串并联混合型单极直流输电系统具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。实施例如图1所示，本专利技术提出的一种高压直流输电系统中，包括：两组十二脉动换流器串联的特高压整流站1、2和特高压逆变站1、2中，每组十二脉动换流器额定直流电压400kV，每个站额定直流电压800kV。超高压逆变站3为一组十二脉动换流器，额定直流电压660kV。VSC逆变站4额定直流电压140kV。特高压整流站1、2额定电流2000A，特高压逆变站1、2额定电流1500A，超高压逆变站3和VSC逆变站4额定电流1000A。特高压整流站1、2和特高压逆变站1、2并联组成四端特高压直流输电系统，660kV超高压逆变站3以及VSC逆变站4互为串联后，作为一个整体与特高压逆变站2并联，通过这种串联和并联的方法，达到了为VSC逆变站4分压和均流的效果，实现了VSC的接入。混合多端直流输电系统的控制思路与传统多端直流输电相同，在并联方式下选择一个换流站维持系统正常运行的直流电压，其他换流站控制直流电流；在串联方式下由一个换流站维持系统正常运行的直流电流，其余换流站控制直流电压。对于本系统，稳态运行时特高压整流站1、2和特高压逆变站1均采用定直流电流控制，特高压逆变站2采用定熄弧角控制，作为电压控制站，在这种方式下4端特高压直流输电系统可以稳定运行；超高压逆变站3和VSC逆变站4相当于串联方式，两个站电流相等，超高压逆变站3采用定直流电流控制，通过它的控制能调整流经所述超高压逆变站3和VSC逆变站4的直流电流。VSC逆变站4采用定直流电压和交流电压控制方式，其中，交流电压相位的控制可以通过改变调制波的调制系数来实现；直流电压的控制可以通过改变调制波的相位来实现。本专利技术设计的输电系统，并联系统中由一个换流站控制直流电压，串联支路中由LCC换流站控制直流电流，VSC换流站控制直流电压，无论是串联支路还是并联系统均能维持直流电压和直流电流的稳定性。这种结构的优点在于：两个特高压整流站具有很大的输送容量，能将邻近的大型能源基地的电能集中起来送往远方负荷中心；逆变站1和逆变站2同样作为特高压换流站，能给电力需求高的大型工业中心、人口密集城市供电；而VSC换流站的接入，能实现向弱交流系统或者孤岛等无源系统送电。本专利技术也可以根据具体工程进行调整，各换流站均配置换流变压器、交流滤波器、直流滤波器、平波电抗器。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本专利技术进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本专利技术的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本专利技术精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本专利技术的权利要求范围当中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多端高压直流输电系统，所述系统包括特高压整流站和特高压逆变站，其特征在于，所述系统为用于高压大容量远距离输电和向弱交流系统或无源系统负荷中心供电的电网换相换流器LCC与电压源换流器VSC构成的六端串并联混合型单极直流输电系统。

【技术特征摘要】
1.一种多端高压直流输电系统，其特征在于，所述系统包括第一特高压整流站、第二特高压整流站、第一特高压逆变站、第二特高压逆变站、超高压逆变站和VSC逆变站；所述第一特高压整流站、第二特高压整流站、第一特高压逆变站、第二特高压逆变站和超高压逆变站为电网换相换流器LCC，即为基于晶闸管的换流器；所述VSC逆变站为基于IGBT全控可关断器件的换流器；所述第一特高压整流站、第二特高压整流站、第一特高压逆变站和第二特高压逆变站均包括两组十二脉动换流器，所述两组十二脉动换流器串联连接；所述超高压逆变站包括一组十二脉动换流器；所述第一、第二特高压整流站和第一、第二特高压逆变站并联组成四端特高压直流输电系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷霄，王华伟，李新年，孙栩，谢国平，王明新，刘耀，吴娅妮，杨鹏，王薇薇，胡涛，王晶芳，王亮，董鹏，朱艺颖，刘翀，陈凌芳，庞广恒，张晋华，杨万开，蒋卫平，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：