一种混合直流输电的快速潮流反转控制方法
【专利摘要】本发明公开了输配电领域的混合直流输电的快速潮流反转控制方法。该混合直流输电的整流侧由电网换相换流器构成，逆变侧为模块化多电平换流器构成，逆变测的模块化多电平换流器结构采用全桥子模块拓扑，整流侧电网换相换流器采用12脉动换流器，逆变侧模块化多电平换流器采用全桥型子模块的拓扑结构，整流侧采用定直流电流控制，逆变测采用定直流电压控制，混合直流输电系统接收到潮流反转信号后，逆变侧模块化多电平换流器通过定直流电压控制以设定的速率降低直流电压，再瞬时将采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压由“正极”模式调到“负极”模式，本发明无需通过开通、关断机械开关，通过所提出的控制策略能快速控制混合直流输电的潮流反转。
【专利说明】一种混合直流输电的快速潮流反转控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于输配电【技术领域】，尤其涉及混合直流输电一种快速潮流反转控制方 法。
【背景技术】 传统直流输电工程输送容量大、电压等级高得到了广泛认可，而目前在建柔性直流输 电工程的最高输送容量和最高电压等级也分别达到了 2X1000MW和500kV，虽然二者的容 量和电压等级还有一定差距，但是考虑到柔性直流输电的发展现状和前景，结合传统直流 输电和柔性直流输电的混合直流输电将具有工程应用前景。本发明涉及的整流侧为电网换 相换流器、逆变侧为模块化多电平换流器的混合直流输电，是一种具有广泛前景的混合结 构。该系统结合了传统直流输电损耗小、运行技术成熟以及模块化多电平换流器可以向无 源网络供电、不会发生换相失败的优点。
[0002] -般将直流输电输送功率方向的变化称为潮流反转，也称为功率反送。当发生潮 流反转时，两端的换流站的运行工况会发生变化，即原本的整流站变为逆变运行，而原本的 逆变站则变为整流状态。然而传统直流潮流反转时只能改变电压极性、不能改变直流电流 方向，两电平换流器、半桥型模块化多电平换流器潮流反转时只能改变直流电流方向、不能 改变直流电压极性，因此整流侧采用电网换相换流器、逆变测采用两电平换流器或半桥型 模块化多电平换流器的混合直流输电不具备潮流反转能力。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种混合直流输电的快速潮流反转控制 方法。本发明针对整流侧为电网换相换流器、逆变侧为采用全桥子模块拓扑的模块化多电 平换流器的混合直流输电系统快速潮流反转进行研究，本发明无需通过开通、关断机械开 关，通过控制策略就能快速控制混合直流输电的潮流反转，并且避免了直流电压下降到接 近0时控制系统无法起到作用的情况。
[0004] 本发明的技术方案是：本发明的混合直流输电的快速潮流反转控制方法，该混合 直流输电的整流侧由电网换相换流器构成，逆变侧为模块化多电平换流器构成，逆变测的 模块化多电平换流器结构采用全桥子模块拓扑，该拓扑具备输出正负电容电压的能力，其 中整流侧电网换相换流器采用12脉动换流器，逆变侧模块化多电平换流器采用全桥型子 模块的拓扑结构，整流侧采用定直流电流控制，逆变测采用定直流电压控制，混合直流输电 系统接收到潮流反转信号后，逆变侧模块化多电平换流器通过定直流电压控制以设定的速 率降低直流电压，再瞬时将采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压由"正极" 模式调到"负极"模式，即可改变采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压极 性，此后再继续以设定的速率升高直流电压到反向额定电压值。
[0005] 本发明的混合直流输电的快速潮流反转控制方法，具体包括以下步骤： 步骤1 :当混合直流输电系统的控制系统接收到潮流反转信号后，先由采用全桥子模 块拓扑的模块化多电平换流器的直流电压调节器将直流电压按预先设定的速率降至设定 的允许值； 步骤2 :采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器侧接到瞬时反转电压命令后，瞬 时切换改变采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压极性； 步骤3 :由采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器的直流电压调节器按一定的速 率升高系统直流电压到反向额定电压值，从而完成了整个潮流反转过程。
[0006] 上述整流侧采用电流源换流器，只能改变直流电压极性，不能改变直流电流方向， 逆变测采用模块化多电平换流器，采用具有输出负电平能力的子模块，通过改变混合直流 输电的直流电压极性来实现潮流反转。
[0007] 上述整流侧电网换相换流器采用定直流电流控制，逆变测模块化多电平换流器采 用定直流电压控制，当混合直流输电接收到潮流反转信号时，逆变测模块化多电平换流器 通过定直流电压控制方式的改变来实现混合直流输电系统电压极性的改变。
[0008] 本发明在整流侧采用电网换相换流器，逆变侧采用采用全桥子模块拓扑的模块化 多电平换流器的混合直流输电的拓扑结构上，设计了混合直流输电的快速潮流反转控制方 法，当混合直流输电系统接收到潮流反转信号后，逆变侧采用全桥子模块拓扑的模块化多 电平换流器通过定直流电压控制以一定的速率降低直流电压，再瞬时将采用全桥子模块拓 扑的模块化多电平换流器直流电压由"正极"模式调到"负极"模式，即可改变采用全桥子 模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压极性，此后再继续以一定的速率升高直流电压到 反向额定电压值。本发明的混合直流输电快速潮流反转控制无需通过开通、关断机械开关， 能快速控制混合直流输电的潮流反转，并且避免了直流电压下降到接近〇时控制系统无法 起到作用的情况。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是本发明提供的整流侧为电网换相换流器逆变侧为采用全桥子模块拓扑的 模块化多电平换流器的混合直流输电系统图； 图2是全桥子模块拓扑结构； 图3是本发明的混合直流输电的快速潮流反转控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是下述说明仅仅是示例性 的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
[0011] 本发明的混合直流输电的快速潮流反转控制方法，该混合直流输电的整流侧由电 网换相换流器构成，逆变侧为模块化多电平换流器构成，如图1所示；逆变测的模块化多电 平换流器结构采用全桥子模块拓扑，该拓扑具备输出正负电容电压的能力，如图2所示。其 特征在于在整流侧电网换相换流器采用12脉动换流器，逆变侧模块化多电平换流器采用 全桥型子模块的拓扑结构上，整流侧采用定直流电流控制，逆变测采用定直流电压控制。混 合直流输电系统接收到潮流反转信号后，逆变侧模块化多电平换流器通过定直流电压控制 以设定的速率降低直流电压，再瞬时将采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电 压由"正极"模式调到"负极"模式，即可改变采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器 直流电压极性，此后再继续以设定的速率升高直流电压到反向额定电压值。
[0012] 本发明设计的提供的混合直流输电快速潮流反转控制方法的流程图如图3所示， 具体包括以下步骤： 步骤1 :当混合直流输电系统的控制系统接收到潮流反转信号后，先由采用全桥子模 块拓扑的模块化多电平换流器的直流电压调节器将直流电压按预先设定的速率降至设定 的允许值； 步骤2 :采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器接到瞬时反转电压命令后，瞬时 切换改变采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压极性； 步骤3 :由采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器的直流电压调节器按一定的速 率升高系统直流电压到反向额定电压值，从而完成了整个潮流反转过程。
[0013] 上述整流侧采用电流源换流器，只能改变直流电压极性，不能改变直流电流方向， 逆变测采用模块化多电平换流器，采用具有输出负电平能力的子模块。通过改变混合直流 输电的直流电压极性来实现潮流反转。
[0014] 上述整流侧电网换相换流器采用定直流电流控制，逆变测模块化多电平换流器采 用定直流电压控制，当混合直流输电接收到潮流反转信号时，逆变测模块化多电平换流器 通过定直流电压控制方式的改变来实现混合直流输电系统电压极性的改变。
[0015] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围 为准。
【权利要求】
1. 一种混合直流输电的快速潮流反转控制方法，该混合直流输电的整流侧由电网换相 换流器构成，逆变侧为模块化多电平换流器构成，逆变测的模块化多电平换流器结构采用 全桥子模块拓扑，该拓扑具备输出正负电容电压的能力，其特征在于整流侧电网换相换流 器采用12脉动换流器，逆变侧模块化多电平换流器采用全桥型子模块的拓扑结构，整流侧 采用定直流电流控制，逆变测采用定直流电压控制，混合直流输电系统接收到潮流反转信 号后，逆变侧模块化多电平换流器通过定直流电压控制以设定的速率降低直流电压，再瞬 时将采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压由"正极"模式调到"负极"模式， 即可改变采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压极性，此后再继续以设定的 速率升高直流电压到反向额定电压值。
2. 根据权利要求1所述的混合直流输电的快速潮流反转控制方法，其特征在于具体包 括以下步骤： 步骤1 :当混合直流输电系统的控制系统接收到潮流反转信号后，先由采用全桥子模 块拓扑的模块化多电平换流器的直流电压调节器将直流电压按预先设定的速率降至设定 的允许值； 步骤2 :采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器侧接到瞬时反转电压命令后，瞬 时切换改变采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器直流电压极性； 步骤3 :由采用全桥子模块拓扑的模块化多电平换流器的直流电压调节器按一定的速 率升高系统直流电压到反向额定电压值，从而完成了整个潮流反转过程。
3. 根据权利要求1所述的混合直流输电的快速潮流反转控制方法，其特征在于上述整 流侧采用电流源换流器，只能改变直流电压极性，不能改变直流电流方向，逆变测采用模块 化多电平换流器，采用具有输出负电平能力的子模块，通过改变混合直流输电的直流电压 极性来实现潮流反转。
4. 根据权利要求1所述的混合直流输电的快速潮流反转控制方法，其特征在于上述整 流侧电网换相换流器采用定直流电流控制，逆变测模块化多电平换流器采用定直流电压控 制，当混合直流输电接收到潮流反转信号时，逆变测模块化多电平换流器通过定直流电压 控制方式的改变来实现混合直流输电系统电压极性的改变。
【文档编号】H02J3/36GK104104101SQ201410264802
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】李凌飞, 黄莹, 黎小林, 赵成勇, 徐洁, 俞露杰, 郭春义 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 华北电力大学