[发明专利]电流源型高压直流输电系统的控制及运行方法

说明书

本发明公开两种连接多个电力系统的电流源型多端直流输电系统和一种可向无源电网络供电的电流源型高压直流输电系统，包括：一种由两个送电端的电力系统和一个受电端的电力系统组成的电流源型多端直流输电系统；一种由两个送电端的海上风场和一个受电端的陆上电力系统组成的电流源型多端直流输电系统；一种由电流源型分布式电力系统组成的可向无源电网络供电的电流源型高压直流输电系统。本发明还公开了三种系统相应的控制技术，以及由多个电力系统组成的电流源型多端直流输电系统直流故障情况下不依赖于直流断路器的保护策略，使得系统可以有效运行。此种技术方案揭示了电流源型变换器用于多端直流输电以及向无源电网络供电的有效性。

技术领域

本发明属于多端高压直流输电系统领域，具体而言涉及几种电流源型多端高压直流输电系统及运行方法。

背景技术

为了解决传统能源的短缺和环境恶化不断加剧的问题，世界各国开始认识到清洁传统能源向清洁能源过渡的重要性。但受限于电力系统的消纳能力，大部分可再生能源未得到有效利用，甚至出现“弃风”以及“弃光”的现象。由于新能源发电的间歇性，交流电网无法直接完成新能源的接纳，高压直流输电和直流电网是解决这一问题的有效技术手段之一。

随着大功率电力电子器件、高压换流技术的发展，高压直流输电系统也得到了快速的发展。高压直流输电效率高、调节快速可靠、节省输电走廊的优势已经在大容量、远距离的输电中发挥了重要作用。然而传统的两端直流输电仅能实现点对点的直流功率传送，随着经济发展和电网的建设，必然要求电网能够实现多电源供电以及多落点受电，因此在两端直流输电系统上发展而来的多端直流输电系统和直流电网技术受到了越来越多的探讨和研究。

基于电压源型变换器的高压直流输电技术具有无功有功可独立控制、不需要交流侧提供无功功率，还能起到静止同步补偿器的电压支撑作用、可以向无源的受端交流系统进行供电、潮流翻转时电压极性不改变等优势，因此在高压直流输电中得到广泛的应用和快速的发展。然而，由于电压源型高压直流输电系统由于直流母线存在电容，因此短路故障给高压直流输电系统造成了巨大的挑战，特别是直流侧的短路电流大，上升速度快给快速切除或隔离短路故障造成了保护困难。与此不同，本文提出基于全控型器件的电流源型变换器构成的多端高压直流输电系统以及可向无源负载供电的电流源型不间断电源系统。基于电流源变流器由于直流母线有电感，因此容易实现短路电流保护。并且由于采用全控器件，本文提出的系统具有更强的控制灵活性，可实现多端直流输电和交流侧对无源负载供电。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种电流源型高压直流输电系统、一种连接海上风场和陆上电力系统的电流源型多端直流输电系统、一种可向无源电网络供电的电流源型高压直流输电系统，以及三种系统运行方法，该方案可以实现电流源型变换器在多端直流输电系统和向无源电网络供电的不间断电源系统中的应用。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种电流源型高压直流输电系统，其特征在于包括至少两个送电端的电力系统和一个受电端的电力系统或至少两个受电端的电力系统和一个送电端的电力系统；每个受电端电力系统或送电端电力系统至少包含一个由全控型开关器件组成的电流源型换流器，一个三相滤波电容，一个隔离变压器和一个交流电网；送电端电力系统和受电端电力系统之间通过直流母线电缆以并联环网式相互连接；每个换流器直流侧的出线端以及每条直流母线电缆的两端都含有快速开关。

上述受电端电力系统3的交流电网与隔离变压器一次侧连接；

所述隔离变压器二次侧与三相滤波电容并联，并与电流源逆变器串联；

所述电流源逆变器通过平波电抗器和两路直流母线电缆与送电端电力系统1的平波电抗器串联；

所述送电端电力系统1的平波电抗器与电流源整流器相连；

所述电流源整流器与三相滤波电容并联，并与隔离变压器的二次侧串联；