基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構及啟動方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種混合直流輸電系統(tǒng)啟動方式的拓撲結構及啟動方法，尤其是涉及一種基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構及啟動方法。本發(fā)明針對一個雙端大電網混合直流輸電系統(tǒng)，其整流側采用VSC換流器，逆變側采用LCC換流器，在直流線路中間并聯(lián)一個由不控整流裝置構成的啟動電源。通過啟動電源首先建立直流電壓以完成系統(tǒng)的啟動過程。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：1.應用于實際兩端大電網混合直流輸電系統(tǒng)啟動過程中時，可以有效解決啟動直流電壓缺乏的問題2.該啟動方法可以有效減小啟動過程中系統(tǒng)電壓電流的沖擊，保護電力設備安全。
【專利說明】基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構及啟動方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及ー種混合直流輸電系統(tǒng)啟動方式的拓撲結構及啟動方法，尤其是涉及一種基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構及啟動方法。
【背景技術】
[0003]近年來，隨著高壓直流輸電技術的不斷發(fā)展，基于技術和經濟因素的考慮，LCC換流器與VSC換流器構成的混合直流輸電系統(tǒng)具有較好的應用前景。目前而言，混合直流輸電系統(tǒng)在風電并網、弱電網及無源網絡供電、向大城市等負荷中心輸電等領域具有突出的性價比優(yōu)勢，相信隨著國家風電的不斷發(fā)展及城市用電量的不斷増加，混合直流輸電系統(tǒng)將具有十分廣闊的應用前景。由于混合直流輸電系統(tǒng)的特殊性一包括潮流的單向流動和兩端換流站啟動條件不一致的問題，在連接交流系統(tǒng)時，目前大多數(shù)混合直流系統(tǒng)均優(yōu)先選擇VSC側為定直流電壓控制，這樣對混合直流輸電系統(tǒng)整體控制策略和應用領域均形成了極大的限制，而在LCC作為逆變站實現(xiàn)直流電壓控制(或者定熄弧角控制)時，其困難在于VSC和LCC的啟動條件相互矛盾，為了解決這ー瓶頸，必須解決在該應用場景下混合直流輸電系統(tǒng)的啟動問題。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:
ー種基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構，其特征在干，整流側為電網電源通過ー個第一換流變壓器接VSC換流器第一換流，第一換流變壓器一次側設置ー個第一交流斷路器，在VSC換流器的交流側并聯(lián)ー組對應于VSC換流器開關頻率下的特征諧波濾波器，同時在交流線路上串聯(lián)換流電抗器；所述特征諧波濾波器主要是6次、12次的特征諧波濾波器以濾除LCC換流器開關所產生的諧波并穩(wěn)定直流電流。
[0005]逆變側為兩并聯(lián)的六脈動LCC換流器且中間點接地后分別經第二換流變壓器和第三換流變壓器接入到電網，第二換流變壓器二次側和第三換流變壓器一次側同時與第二交流斷路器連接；
所述VSC換流器經過直流線路與LCC換流器連接，所述直流線路上還連接有啟動電路。
[0006]VSC換流器采用d_q解耦直接電流控制，其有功控制量為有功功率，無功控制量為無功功率，采用這種方式易于控制橋臂開斷，實現(xiàn)功率的靈活控制。LCC換流器采用定電壓控制。
[0007]在上述的基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構，所述直流線路包括并聯(lián)在整流側端VSC換流器出ロ的兩個穩(wěn)壓電容；兩個LCC換流器直流側出ロ端分別串聯(lián)ー個平波電抗后與在VSC換流器的整流側連接，直流線路兩極還分別并聯(lián)一組特征次諧波濾波器。
[0008]在上述的基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構，所述啟動電路包括ー啟動電源，所述啟動電源經第三交流斷路器接第三換流變壓器到三相橋式不控整流電路，然后并聯(lián)到直流線路兩極，在不控整流電路出口并聯(lián)ー個電容，與直流電路接ロ端設置直流斷路器。
[0009]一種基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)的啟動方法，其特征在于，包括以下步驟:
步驟I，將整個系統(tǒng)處于停機狀態(tài)，VSC換流器和LCC換流器分別通過第一換流變壓器和第二換流變壓器接交流系統(tǒng)處于閉鎖狀態(tài)。
[0010]步驟2，開始分別閉合不控整流直流側的直流斷路器與第三交流斷路器，通過輔助電源的充電回路使得直流線路上逐漸建立直流電壓達到額定直流電壓的0.95pu ；
步驟3，斷開輔助電源，即斷開不控整流回路的第三交流斷路器和直流斷路器；同時閉合整流側第一交流斷路器并啟動VSC換流器，設定有功功率指令值為0.lpu、無功功率指令值為Opu ;當直流電壓達到1.0pu吋，閉合逆變側第二交流斷路器然后啟動LCC換流器，系統(tǒng)完成啟動過程進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。應當注意的是，這里Pu是指標么值，根據(jù)用戶自行設定基準值。
[0011]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1.應用于實際兩端大電網混合直流輸電系統(tǒng)啟動過程中時，對于VSC換流器啟動需要直流電壓、LCC換流器啟動需要功率饋入，但啟動之前ニ者都不能相互給予各自所需的條件這ー矛盾，可以提供一個很好的解決方法2.該種啟動方法可以有效減小啟動過程中系統(tǒng)電壓電流的沖擊，從而保護電カ設備、延長其使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的總體拓撲示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明中涉及的整流器的控制框圖。
[0014]圖3為本發(fā)明中涉及的逆變器的控制框圖。
[0015]圖4為本發(fā)明中涉及的啟動過程流程圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進ー步具體的說明。
[0017]實施例:
如圖1為整個混合直流輸電啟動系統(tǒng)拓撲圖，其中I為兩端交流系統(tǒng)，2.1為第一交流斷路器，2.2為第二交流斷路器，2.3為第二交流斷路器，3.1為第一換流變壓器，3.2為第二換流變壓器，3.3為第三換流變壓器，3.4為第四換流變壓器，4為交流濾波器，4.5為換流電抗器，5為VSC換流器，6為LCC換流器，7為穩(wěn)壓電容，8為直流斷路器，9為直流濾波器，10為平波電抗，11為啟動電源，12為不控整流電路。
[0018]圖2、3分別為整流側VSC換流器與逆變側LCC換流器的基本控制框圖。其中VSC換流器采用d_q解耦的直接電流控制方式用以定傳輸有功功率，LCC換流器則采用PI環(huán)控制定直流電壓。
[0019]圖4給出了兩端大電網混合直流輸電系統(tǒng)啟動過程的基本流程，其【具體實施方式】為首先啟動不控整流電源并分別合上啟動電路中的直流斷路器與交流斷路器，此時啟動電源開始為直流電容充電逐漸建立直流電壓，當直流電壓達到0.95pu時閉合整流側交流斷路器并啟動VSC換流器，啟動指令值有功功率為0.1pu,無功功率為Opu。在啟動VSC換流器的同時切斷啟動電源電路的交流斷路器與直流斷路器以達到退出啟動電源電路的目的。此時，依靠VSC的定有功功率控制可以繼續(xù)為直流電容充電，直流電壓繼續(xù)上升。當直流電壓達到Ipu吋，閉合逆變側交流斷路器且啟動LCC換流器，功率逐漸由整流側交流系統(tǒng)開始傳輸?shù)侥孀儌冉涣飨到y(tǒng)，此時逐漸增加VSC換流器有功功率指令值到1.0pu，傳輸功率亦將逐漸升高達到額定功率，整個啟動過程基本完成。
[0020]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術領域】的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
【權利要求】
1.一種基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構，其特征在于，整流側為電網電源通過ー個第一換流變壓器接VSC換流器，第一換流變壓器一次側設置ー個第一交流斷路器，在VSC換流器的交流側并聯(lián)ー組對應于VSC換流器開關頻率下的特征諧波濾波器，同時在交流線路上串聯(lián)換流電抗器； 逆變側為兩并聯(lián)的六脈動LCC換流器且中間點接地后分別經第二換流變壓器和第三換流變壓器接入到電網，第二換流變壓器二次側和第三換流變壓器一次側同時與第二交流斷路器連接； 所述VSC換流器經過直流線路與LCC換流器連接，所述直流線路上還連接有啟動電路。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構，其特征在干，所述直流線路包括并聯(lián)在整流側端VSC換流器出ロ的兩個穩(wěn)壓電容；兩個LCC換流器直流側出ロ端分別串聯(lián)一個平波電抗后再與VSC換流器的整流側連接，直流線路兩極還分別并聯(lián)ー組特征次諧波濾波器。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)拓撲結構，其特征在干，所述啟動電路包括ー啟動電源，所述啟動電源經第三交流斷路器接第四換流變壓器到三相橋式不控整流電路，然后并聯(lián)到直流線路兩極，在不控整流電路出口并聯(lián)ー個電容，與直流電路接ロ端設置直流斷路器。
4.一種基于輔助電源的混合直流輸電系統(tǒng)的啟動方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，將整個系統(tǒng)處于停機狀態(tài)，VSC換流器和LCC換流器分別通過第一換流變壓器和第二換流變壓器接交流系統(tǒng)處于閉鎖狀態(tài)； 步驟2，開始分別閉合不控整流直流側的直流斷路器與第三交流斷路器，通過輔助電源的充電回路使得直流線路上逐漸建立直流電壓達到額定直流電壓的0.95pu ； 步驟3，斷開輔助電源，即斷開不控整流回路的第三交流斷路器和直流斷路器；閉合整流側第一交流斷路器并啟動VSC換流器，設定有功功率指令值為0.lpu、無功功率指令值為Opu ;當直流電壓達到1.0pu吋，閉合逆變側第二交流斷路器然后啟動LCC換流器，系統(tǒng)完成啟動過程進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。
【文檔編號】H02M1/36GK103532161SQ201310434080
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】劉開培, 秦亮, 楊潔, 陳灝澤 申請人:武漢大學