[發明專利]一種多端模塊化多電平直流輸電系統及其接地極確定方法

有效

• 申請號: 201210424514.0
• 申請日: 2012-10-30
• 公開（公告）號: CN102931674A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 徐政;張哲任;薛英林;唐庚;劉昇
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J1/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于電力系統輸電技術領域，具體涉及一種多端模塊化多電平直流輸電系統及其接地極確定方法。

背景技術

模塊化多電平直流輸電系統(Modular?Multilevel?Converter-HVDC，MMC-HVDC)采用可控關斷型電力電子器件，與基于晶閘管的傳統直流輸電系統相比，具有靈活、經濟、環保、高效的特點，在光伏、風電和潮汐等新能源并網，超大規模城市輸配電，偏遠海島、孤立負荷和無源網絡送電等場合比傳統直流輸電系統有更強的競爭力，已經成為了直流輸電系統發展的主流趨勢。多端模塊化多電平直流輸電系統(Multi-Terminal?MMC-HVDC，MMC-MTDC)指的含有兩個以上模塊化多電平換流站的高壓直流輸電系統，這些換流站之間通過直流線路相互聯系。相對于交流輸電或者傳統直流輸電，MMC-MTDC更為靈活、經濟效應更高。可以預見，MMC-MTDC在分布式新能源并網等領域將具有廣闊的應用前景。

然而目前的MMC-MTDC接地方式的安裝、設計方面仍存在以下不足和待改進之處：

就接地極安裝方面而言，在現有的MMC-MTDC中，每個換流站站內都必須采用專用的接地裝置接地。每個換流站站內都裝設專用接地裝置，會直接增大換流站占地面積和其相應的建設、維護費用，進而降低了多端柔性直流系統的經濟效益。

就接地極設計方面而言，現有技術主要有兩種，一種是在MMC閥側安裝三相星形連接的電抗支路為換流站提供參考電位的技術，該技術電抗參數選擇較為困難，并且極大地影響了換流器本身無功功率運行范圍，甚至需要考慮安裝附加無功補償設備確保系統的正常運行；另外一種是直流側大電阻箝位接地方式，但該接地方式與電阻參數選取密切相關，當電阻取得過小則穩態運行損耗較大，當電阻取得過大則整個系統近似不接地，對系統絕緣配合要求較高。

發明內容

針對現有技術所存在的上述技術缺陷，本發明提供了一種多端模塊化多電平直流輸電系統及其接地極確定方法，在保證系統可靠性的前提下，減少了系統的接地極數目，降低了系統的設計、安裝難度以及建設費用。

一種多端模塊化多電平直流輸電系統，包括：m個與交流電網連接的換流站，m個換流站接入同一直流輸電網架中；m個換流站中有n個換流站安裝有接地極，m和n均為大于0的自然數，且n＜m。

所述的換流站包括有換流器，所述的換流器的三相交流端通過換流變壓器與交流電網連接，所述的換流器正負直流端分別通過兩個平波電抗器接入直流輸電網架。

所述的接地極安裝于換流器的直流側或交流側：

若所述的接地極安裝于換流器的直流側，則其由兩個分壓器件組成，兩個分壓器件串聯后接于換流器正負直流端之間且串聯接點接地，所述的分壓器件為電容或電阻；

若所述的接地極安裝于換流器的交流側，則其由三個電抗和一電阻組成，三個電抗的一端分別與換流器的三相交流端連接，三個電抗的另一端均與電阻的一端相連，電阻的另一端接地。

優選地，采用定直流電壓控制策略的換流站以及采用后備定直流電壓控制策略的換流站安裝有接地極。對于采用這兩種控制策略的換流站而言，控制信號需要根據電壓大小來調整，若沒有在這些換流站安裝接地極，那么其電壓大小只能由其它有接地極的換流站經過直流輸電線路來確定。考慮到直流線路的非理想特性，必定會使測得的電壓信號不準確，特別是在故障情況下的影響更為明顯，造成這些沒有接地極的換流站的電壓過大，甚至會影響到其它換流站。

上述直流輸電系統的接地極確定方法，包括如下步驟：

(1)確定直流輸電系統的各種接地極安裝方案；

(2)對任一安裝方案的系統中任一換流站施加各類故障，依此遍歷各換流站各安裝方案，進而采集各安裝方案的系統中各換流站在各故障狀況下的各關鍵點電壓；

(3)根據所述的關鍵點電壓，對各安裝方案的系統進行過電壓標準判斷，保留符合過電壓標準的安裝方案；

(4)采用關鍵點電壓比較法對保留下來的安裝方案進行篩選，以確定出最優安裝方案。

所述的步驟(1)中，確定直流輸電系統各種接地極安裝方案的過程如下：

(a)對直流輸電系統中的n個換流站安裝接地極；

(b)使直流輸電系統以各種組合確定該n個換流站，得到多種安裝方案；

(c)根據步驟(a)和(b)，依次使n為1至m-1的任一自然數，遍歷得到所有安裝方案。