[发明专利]一种混合换流阀直流输电系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种混合换流阀直流输电系统及其控制方法，该系统在送端采用LCC作为换流器，受端采用串联的高压阀组和低压阀组；其中，高压阀组由背靠背并联的LCC组成；低压阀组由背靠背并联的MMC组成；高压阀组并联高压晶闸管，用于旁路高压阀组，低压晶闸管两条支路上串联有低压晶闸管，用于阻断低压阀组的支路电流；该直流输电系统的受端结构能够工作于多种工作模式，以适应实际工况的需要；该直流输电系统对受端大电网进行异步分区，能够在实现大容量、远距离、特高压直流输送的同时，解决多直流馈入带来的电网安全稳定问题，且该系统面向已建成的LCC工程，具有易于扩建，能够显著减小工程占地面积，且建设成本低的优点。

技术领域

本发明属于电力系统输配电技术领域，更具体地，涉及一种适用于受端电网互联的直流输电系统及控制方法。

背景技术

近年来，随着能源问题和环境问题的日益突出，为了减少碳排放、降低燃煤发电比例，优化国家能源结构，需大规模开发并利用可再生能源。由于我国新能源与负荷中心分布呈现极不均匀态势，为构建远距离、大容量、高效率的电力传输走廊，特高压直流输电在我国得到了广泛的应用。

常规特高压直流输电系统中电网换相换流器需要受端交流电网提供足够的无功功率和换相电压，且在换相失败后的功率恢复过程中还需吸收更多无功功率，因此，当受端系统某点发生交流故障时，可能引起多回直流线路同时发生换相失败，导致多回直流线路输送功率暂时中断，对送、受端交流系统的安全稳定性构成严重威胁。多直流落点集中馈入中部和东部电网带来的安全稳定问题将是未来我国电网发展面临的突出问题之一。

为解决上述问题，目前有两种方案。第一，采用电压源型换流器(VSC)作为受端换流器，优选的，采用模块化多电平换流器(MMC)替换常规的电网换相换流器，有自换相等优势，无换相失败问题，模块化多电平换流器具备dq解耦控制，可有效提供无功功率支撑；第二，利用特高压分层接入方式，提高受端系统电压支撑能力。

从改进受端换流器的角度，赵成勇等人提出了一种送端采用LCC，受端采用全桥型MMC的混合直流输电系统，采用全桥型MMC替代LCC，该系统可以穿越直流故障，且具备自换相能力。(J.Xu,C.Y.Zhao,T.Li,et al,‘The hybrid HVDC transmission using LineCommutated Converter and Full Bridge Modular Multilevel Converter,’2013 IETRenewable Power Generation Conference(IET RPG),2013,pp.1-4.)。

从提高受端系统电压支撑能力的角度，刘振亚等人提出特高压直流采用分层的方式接入交流电网，并对比了不同接入方式的系统特性，验证了特高压分层接入方式在提高受端系统电压支撑能力，引导直流功率合理馈入至各层级交流系统分布方面的优势。(刘振亚,秦晓辉,赵良,赵庆波.特高压直流分层接入方式在多馈入直流电网的应用研究[J].中国电机工程学报,2013,33(10):1-7+25.)。

上述赵成勇等人的方案，虽然能避免直流系统换相失败所带来的巨大影响，但由于多电平大容量MMC设备制造成本较高，且受限于IGBT的低耐压能力和高开关频率，高电压等级的MMC现阶段难以实现，同时对于已建成的LCC-HVDC系统，直接改变受端换流器类型的代价较大。针对上述刘振亚等人的方案，受系统等值阻抗和联系阻抗影响，不能从根本上杜绝LCC发生换相失败的可能性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种混合换流阀直流输电系统及控制方法，旨在实现特高电压大容量远距离直流输电的同时，解决现有交直流输电系统由于未实现受端交流系统异步分区，导致受端电网在多直流馈入下发生换相失败时，输电系统运行中断的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种混合换流阀直流输电系统，其特征在于，包括：位于送端的电网换相换流器和位于受端的混合换流阀，所述电网换相换流器的直流侧和所述混合换流阀的直流侧并联；