[发明专利]一种多端柔性直流输电系统及其启动方法

说明书

技术领域

本发明是一种多端柔性直流输电系统及其启动方法，属于多端柔性直流输电系统的启动方法的创新技术。

背景技术

柔性直流输电基于电压源变流器（VSC）和脉冲宽度调制技术（PWM）将直流电压逆变为幅值和相位都可控的交流电压，并可以独立快速控制所传输的有功功率和无功功率，极大地增强了输电的灵活性，成为实现区域电网互联，大型风电场及交流弱电网与主网之间的稳定联结的最有潜质的电力传输方式。自ABB公司1997年第一个试验性的轻型直流输电工程在Hellsjon投运，迄今为止国际上已经有十几条轻型直流输电线路投入了运行。

在国内，南方电网公司承担的863重大专项课题“大型风电场柔性直流输电接入技术研究与开发”及其南澳岛示范工程，即规划建成一个电压等级为±160kV，输送容量为200MW的4端柔性直流输电系统，服务于青澳、牛头岭、云澳和塔屿风电场。项目建成后，主要作用在于实现风电场通过柔性直流输电系统与南澳电网及汕头主网的联接，将电场电力安全送出，保障南澳岛供电安全，并减少风电功率的波动对当地薄弱电网的影响。

多端柔性直流输电系统（MMC-MTDC）的启动控制，是系统正常运行的前提和重要基础。MMC-MTDC系统启动过程包括从交流侧电网合闸到额定直流电压建立一系列的动态过程。目前国内外的研究，研究重点普遍放在对VSC-HVDC稳态运行时的控制策略进行研究，此时的直流侧电压已达到额定值，而对启动过程的鲜有详细的分析。然而，该启动过程如控制不当，将在MMC换流阀交流侧和直流侧产生严重的过压和过流，甚至导致系统振荡，影响交流系统正常运行，危及设备及人身安全。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种设计合理，方便实用的多端柔性直流输电系统。本发明适用于采用模块化多电平拓扑结构的多端柔性直流输电工程,能实现在多端换流站解锁的瞬间，减小交直流侧的冲击电流，直流电压平稳建立到额定电压。

本发明的另一目的在于提供一种启动过程平稳，安全可靠性高，适用范围广的多端柔性直流输电系统的启动方法。

本发明的技术方案是：本发明的多端柔性直流输电系统，包括有第一送端换流站、第二送端换流站、受端换流站，风电场接入第一送端换流站及第二送端换流站，第一送端换流站及第二送端换流站将电能转换成直流后通过直流线路传输到受端换流站，受端换流站逆变成交流后再接入大电网，且第一送端换流站通过直流隔离开关Sdc1与第二送端换流站及受端换流站连接，第二送端换流站通过直流隔离开关Sdc2与第一送端换流站及受端换流站连接，受端换流站通过直流隔离开关Sdc3与第一送端换流站及第二送端换流站连接。

上述第一送端换流站还连接有交流旁路开关Sb1，第二送端换流站还连接有交流旁路开关Sb2，受端换流站还连接有交流旁路开关Sb3。

上述交流旁路开关Sb1中设置有送端限流电阻Rx1，交流旁路开关Sb2中设置有送端限流电阻Rx2，交流旁路开关Sb3中设置有受端限流电阻Rx3。

上述第一送端换流站还连接有交流断路器Sac1，第二送端换流站还连接有交流断路器Sac2，受端换流站还连接有交流断路器Sac3。

上述第一送端换流站、第二送端换流站及受端换流站所用的换流器均是MMC换流器。

上述MMC换流器的每个桥臂由N个功率模块SM级联构成，上下桥臂间分别串联一个电抗器Ls，同相上下两个桥臂构成一个相单元。

上述功率模块SM包括有功率管S₁和S₂，二极管D₁和D₂，电阻R₁和R₂，功率模块电容C₀，快速旁路开关K₁，晶闸管K₂，其中D₁和D₂为相应的反并联二极管，功率管S₁和S₂串联后与功率模块电容C₀并联，快速旁路开关K₁和晶闸管K₂与功率管S₂并联。

本发明多端柔性直流输电系统的启动方法，包括如下步骤：