[發明專利]一種將換流站帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法

有效

• 申請號: 201410128324.3
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103986176A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 陳名;袁志昌;黎小林;王一振;趙曉斌;付姣;李巖;黃瑩;許樹楷
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;張家港智能電力研究院有限公司;清華大學
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種將換流站帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法，屬于電力電子技術領域。?

背景技術

在中國，多端柔性直流輸電系統單站的拓撲結構如圖1所示，直流側包含相互串聯的隔離開關QS與直流母線相連，交流側包括相互串聯的交流進線開關Q1，換流變壓器等，其中換流變壓器采用Δ/Yn型接法，即換流變壓器網側繞組采用三角形聯接，閥側繞組采用星形聯接，閥側繞組的中性點經一個大電阻R接地。采用Δ/Yn型接法這種接地方式主要目的是使柔性直流輸電系統直流線路對地呈現出對稱的正、負極性，從而可以降低直流線路的絕緣水平，而接地電阻R很大是為了保證交流電網故障時傳遞到換流器側的零序電流很小。?

換流器是一種模塊化的多電平換流器(以下簡稱MMC)結構，如圖2所示，包括6個橋臂，每個橋臂串聯N個子模塊(以下簡稱SM)，每個子模塊包含一個由IGBT組成的半橋，并且每個IGBT管反并聯一個二極管，C0代表子模塊的直流側電容器。當IGBT管處于關斷狀態下，即換流器閉鎖，則直流側電容器只能充電。?

把電力元件帶電并入運行的系統中一般是通過斷路器進行操作，在交流系統中,電流每周波有兩次自然過零點,交流斷路器就是充分利用此時機熄滅電弧,完成介質恢復。但直流系統不存在自然過零點，因此，直流斷路器的開發比較困難，目前直流斷路器尚未推廣到工程應用中。隔離開關一般用于隔離電路中的有電和無電部分，由于其無滅弧能力，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。所以，在直流斷路器技術尚未成熟的前提下，一般采用將整個柔輸系統停運，不帶電地通過隔離開關將換流站接入多端柔性直流輸電系統，再重新起運的方法實現第三站并入。此方法有如下缺點：增加了多端柔性直流輸電系統的停運概率；如果運行系統與重要負荷相連，則為了并入換流站停運整個系統將會造成重大損失；如果運行系統與風電場（新能源）相連，則為了并入換流站停運整個系統將會導致新能源的退出并重新投入，減小了能源利用率；如果兩個非同步電網通過多端柔性直流輸電系統聯網，則?為了并入換流站停運整個系統將會導致兩個非同步電網內部功率不平衡，電網安穩控制保護動作，失去部分電源或者負荷，甚至導致連鎖故障，造成同步電網癱瘓；如果地區電網聯絡線由交流和多端柔性直流輸電系統組成，則為了并入換流站停運整個系統可能導致交流線路過載，甚至線路潮流超過其暫穩極限，造成電網安穩控制保護動作；并入所需較長，而且操作繁瑣，沒有充分發揮柔輸系統結構的優勢。?

發明內容

本發明的目的是提出一種將換流站帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法，通過降低系統直流運行電壓和隔離開關的順序操作，在不停運整個多端柔性直流輸電系統的前提下，實現多端柔性直流輸電系統單個換流站的接入。?

本發明提出的將換流站帶電接入多端柔性直流輸電系統的方法，包括以下步驟：?

（1）使多端柔性直流輸電系統中待并網的換流站閉鎖；?

（2）使待并網換流站中的換流變壓器與交流系統之間的交流斷路器閉合，交流系統對換流站進行不控整流充電，充電完成后的穩態下，換流站的每個橋臂電容電壓之和與交流系統的線電壓峰值相等，即其中V_CN(0)、V_CP(0)分別為換流站的每個橋臂的上、下橋臂電容電壓值之和，V_l-l為換流站的閥側交流線電壓的峰值；?

（3）使穩定運行中的柔性直流輸電系統的直流電壓下降到換流站閥側相電壓的峰值以下，并按照電壓下降比例，降低換流站的交換功率，使其中V_d′_c為柔性直流輸電系統的直流電壓，V_p為換流站閥側交流系統的相電壓，V_l-l為換流站的閥側交流線電壓的峰值；?

（4）使待并網換流站中的負極直流隔離開關閉合，以A相為例，交流系統的交流電壓源V_A和柔性直流輸電系統的直流電壓源V_dc’聯合通過接地電阻R，二極管D1對A相下橋臂電容進行充電；?

（5）負極直流隔離開關閉合的設定時間段后，使待并網換流站中的正極直流隔離開關閉合，以A相上橋臂為例，交流系統的交流電壓源V_A和柔性直流輸電系統的直流電壓源+V_d′_c通過接地電阻R對A相上橋臂電容C1充電，記充電電流為i₁；?