[發明專利]一種使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法

有效

• 申請號: 201310609324.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103618330A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 袁志昌;黎小林;付姣;李巖;宋強;趙曉斌;李笑倩;劉濤;王一振;楊文博
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;清華大學;張家港智能電力研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明是一種多端柔直輸電系統在不停電的情況下，使用隔離開關帶電接入其余端的方法，屬于多端柔性直流輸電系統帶電接入方法。

背景技術??

柔直系統中單換流站的主接線圖如圖2所示，由交流斷路器，換流變壓器，充電電阻，旁路開關，換流閥，直流隔刀和直流線路組成。其啟動過程主要包括以下幾個階段：經過充電電阻，利用交流系統電壓對換流器子模塊電容充電；通過定直流電壓和有功功率（有功功率目標值=0）來抬升直流母線電壓至額定直流電壓值；對換流站解鎖，并按照相應控制模式提升功率。

多端柔直系統包括一個主換流站和多個從換流站。以圖3（直流接線）及圖4（交流接線）所示的四端系統為例，在正常運行模式下（換流站A、B、D運行在三端模式），主換流站A采取定直流電壓控制模式，以維持直流系統中的直流電壓穩定，而從換流站B、D可根據其所連接的交流類型選擇相應控制模式。例如，當連接的交流系統為有源系統時，可采用定有功功率和無功功率控制模式（PQ模式）等；當連接的交流系統為無源系統時，則可以選取相應的無源控制模式，如定交流電壓和交流系統頻率（VF模式）等。在多端柔直系統運行中進行換流站C帶電接入時，應保持原有系統運行不受影響，同時C站在接入后應調整到有源控制模式下。

發明內容

本發明的目的是：在多端柔直系統正常運行的狀態下，帶電接入其余端，而不使系統進行停電再投運。

本發明的技術方案是：本發明使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法，其中多端柔性直流輸電系統的換流站包括交流斷路器CB、換流變壓器、充電電阻、旁路開關、換流閥、直流隔刀、直流線路，使用隔離開關帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法包括以下步驟:?

1）現有系統保持正常運行狀態，待接入端與柔直系統隔離；?

2）合上待接入端的交流斷路器CB，通過充電電阻給待接入端充電，充電到合適值后，合上充電電阻的旁路開關；

3）跟蹤匯流母線的直流電壓值???????????????????????????????????????????????；

4）解鎖待接入端運行在STATCOM模式，采用定電壓控制方式給待接入端充電，使直流隔刀閥側的電壓與相近；

5）操作待接入端和運行系統之間的隔刀至合閘狀態，并檢測直流極電流；當直流電流超過閾值時，自動閉鎖換流閥；

6）在檢測到直流正負極隔離刀閘閉合后，將待接入端的運行模式從STATCOM切換到定有功功率和無功功率模式，并解鎖換流閥；

7）多端柔直系統轉入穩態運行，換流站在線并列流程完畢。

本發明使用相對廉價的隔離開關而非直流斷路器、負荷開關實現多端柔性直流輸電系統的帶電接入。

本發明待并列站先由交流側充電啟動至STATCOM運行模式，即定直流電壓和無功功率，并由STATCOM提供無功補償，并控制直流電壓與匯流母線的直流電壓測量值相同。

本發明在直流隔刀閉合的過程中，對直流極電流進行檢測，在其超過閾值時立即閉鎖換流閥；當刀閘閉合完成后，待接入端切換至定有功功率和無功功率控制模式，并對該端解鎖。

本發明在帶電接入換流站時，采用了相對廉價的隔離開關刀閘代替直流斷路器。隔離開關一般用于隔離電路中的有電和無電部分，因其無滅弧能力，當切斷較大電流時，隔離開關的刀片與刀嘴間的電弧會導致空氣擊穿；而在帶電閉合時，若產生的浪涌電流超過開關可承載的額定電流，則會對刀閘及與其相連的換流閥造成過流沖擊。因此，隔離開關通常在斷路器斷開電路后配合使用。但是，隔離開關也有一定的自然滅弧能力，故而可以開、合較小負荷電流或電容電流的設備或電路。由于目前直流斷路器技術尚不成熟，因此可通過控制隔離開關兩側的電壓差，在無直流斷路器的情況下帶電閉合刀閘，來實現多端柔直系統中的換流站帶電接入。

因考慮到保護換流閥在隔刀合閘的瞬間不受合閘電流的沖擊，所以換流閥進行閉鎖，但因換流閥閉鎖后的模塊電容。

本發明的技術特點是：通過控制直流隔刀兩側的電壓差進行刀閘帶電閉合，實現待接入端在線并列而不影響原有系統運作。同時，在隔離開關合閘過程中，當檢測到的直流電壓超過閾值時，自動閉鎖換流閥。該方法即保證了換流閥不受合閘電流沖擊，又解決了電容電壓在閉鎖后因放電導致刀閘兩側電壓差過大而無法閉合的問題。

本發明的有益效果是：采用該方法能夠經濟有效的實現多端柔直系統中的換流站接入。尤其在直流斷路器技術尚不成熟的情況下，該方法具有實現簡單、性能穩定、經濟性強等特點，可應用于多端柔直輸電系統換流站再并列。