一种混合直流输电系统、控制方法及潮流反转控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合直流输电领域，尤其涉及一种混合直流输电系统、控制方法及潮流反转控制方法。
【背景技术】
[0002]高压直流输电系统可分为两种类型:基于晶闸管技术的传统直流输电系统(LCC-HVDC);基于全控型电力电子器件技术的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)。传统直流输电系统(LCC-HVDC)成本低，损耗小，运行技术成熟，目前，世界上正在运行的直流输电系统几乎都是LCC-HVDC系统，但传统直流输电系统(LCC-HVDC)存在逆变侧易换相失败，对交流系统的依赖性强；吸收大量无功，换流站占地面积大等缺点。而新一代的柔性直流输电系统(Flexible-HVDC)则能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在换相失败故障等优点，但也存在成本高昂，无法有效的处理直流侧故障等缺陷。因此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。本发明涉及的混合直流输电系统一端为基于晶闸管技术的LCC-HVDC，一端为全控型电力电子器件构成的电压源型换流器，目前混合两端直流输电系统的拓扑结构主要有如图1所示的对称单极接线的混合两端直流输电系统和图2所示的对称双极接线的混合两端直流输电系统，图1或图2中的电压源型换流器与LCC-HVDC的位置可以互换。该系统结合了传统直流输电损耗小、运行技术成熟以及柔性直流输电可以向无源网络供电、不会发生换相失败的优点，但也存在以下缺点:不能充分利用换流器，实现潮流的优化控制，如图1所示的系统中若一个晶闸管换流器故障，则由于缺乏电流通路，整个系统功率输送将被迫中断。由于传统直流的换流器均采用晶闸管换流器，电流方向不能改变，潮流反转时只能改变电压极性，而电压源型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，因此混合两端直流输电系统的潮流一般不能改变。此外当多个交流电网之间需要通过直流来交换功率时，若采用晶闸管换流器接入如图1所示的系统，形成三端系统，则需要额外增加两个晶闸管换流器，增加了额外投资。
【发明内容】
[0003]本发明的目的:在于提供一种混合直流输电系统、控制方法及潮流反转控制方法，结合了基于晶闸管换流器以及基于电压源换流器的直流输电拓扑的优点，可以充分利用换流器实现潮流的优化利用。
[0004]为了达成上述目的，本发明的解决方案是:一种混合直流输电系统，包括用于连接送端交流电网的送端换流站、用于连接收端交流电网的收端换流站以及用于连接送端换流站和收端换流站的直流输电线路；其特征在于:所述送端换流站为整流换流站，收端换流站为逆变换流站；所述整流换流站用于将送端交流电网的三相交流电转换为直流电后通过直流输电线路传送给逆变换流站；所述逆变换流站用于将直流电转换为三相交流电后输送给收端交流电网；所述整流换流站包括相串联的第一组晶闸管换流器单元与第二组晶闸管换流器单元；第一组晶闸管换流器单元与第二组晶闸管换流器单元的串联节点连接接地极，或者不连接接地极；第一组晶闸管换流器单元和第二组晶闸管换流器单元分别通过变压器连接送端交流电网。同一个交流电网，或者分别连接一个交流电网；
[0005]逆变换流站通过变压器连接收端交流电网；逆变换流站由至少一组电压源型换流器组成，电压源型换流器正负两端分别装有第一开关元件SI和第四开关元件S4,同时在正负两端直流输电线路再分别通过第二开关元件S2和第三开关元件S3并联交叉接线到对端直流输电线路上。
[0006]作为本发明进一步改进的技术方案，第一组晶闸管换流器单元和第二组晶闸管换流器单元分别通过变压器连接同一个送端交流电网，或者分别连接不同的送端交流电网。
[0007]作为本发明进一步改进的技术方案，所述晶闸管换流器单元包括晶闸管阀组；或者包括晶闸管阀组与旁通开关并联连接；或者包括晶闸管阀组与旁通开关及刀闸组件，晶闸管阀组与旁通开关并联连接，并联后的单元两端分别和连接刀闸的一端相连，连接刀闸的另一端并联旁通刀闸。
[0008]作为本发明进一步改进的技术方案，所述晶闸管阀组为六脉动桥式电路，或者十二脉动桥式电路，或者双十二脉动桥式电路；所述电压源换流器为两电平换流器，或二极管箝位型三电平换流器，或模块化多电平换流器MMC，或混合多电平换流器HMC或级联式两电平换流器CTL。
[0009]作为本发明进一步改进的技术方案，当所述相串联的两组晶闸管换流器单元在其中一个发生故障时，另一个可以在线退出，或离线退出；在一个晶闸管换流器单元退出运行后，逆变换流站的电压源换流器保持运行模式不变，或者进入降压运行模式。
[0010]作为本发明进一步改进的技术方案，所述开关元件是指隔离刀闸，或直流断路器，或隔离刀闸与直流断路器两者的组合。
[0011]作为本发明进一步改进的技术方案，在电压源型换流器的正负两端均安装有平波电抗器；所述安装在正负两端直流输电线路的同一个位置的开关元件(S1，S4)既可以安装在平波电抗器与换流器之间，也可以安装在直流输电线路与平波电抗器之间。
[0012]为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为:一种采用上述的混合直流输电系统的混合直流输电系统控制方法，其特征在于:
[0013]根据运行需要，操作第一开关元件SI，第二开关元件S2第三开关元件S3，第四开关元件S4，形成由所述第一组晶闸管换流器单元和第二组晶闸管换流器单元所组成的第一输电系统，并且形成由所述电压源型换流器和至少一组晶闸管换流器单元所组成的第二输电系统；
[0014]第一组晶闸管换流器单元与第二组晶闸管换流器单元连接于不同交流电网；所述第一开关元件SI闭合与第二开关元件S2闭合，第三开关元件S3断开与第四开关元件S4断开形成第一电流通路；或者第一开关元件SI断开与第二开关元件S2断开，第三开关元件S3闭合与第四开关元件S4闭合形成第二电流通路；
[0015]所述第一组晶闸管换流器单元为整流单元或者逆变单元；
[0016]所述第二组晶闸管换流器单元为逆变单元或者整流单元；并且
[0017]有功功率从所述第一组晶闸管换流器单元所连交流电网经由所述第一组晶闸管换流器单元和所述第二组晶闸管换流器单元传输至所述第二组晶闸管换流器单元所连交流电网；或者有功功率从所述第二组晶闸管换流器单元所连交流电网经由所述第二组晶闸管换流器单元和所述第一组晶闸管换流器单元传输至所述第一组晶闸管换流器单元所连交流电网。
[0018]为实现上述技术目的，本发明采取的另一种技术方案为:一种采用上述的混合直流输电系统的混合直流输电系统潮流反转控制方法，其特征在于:
[0019]步骤一:降低直流系统的直流功率；
[0020]步骤二:将直流系统的直流电流降至零；
[0021]步骤三:断开正负两端直流线路上的第一开关元件SI，第四开关元件S4，同时闭合并联交叉接线到对端直流线路上的第二开关元件S2，第三开关元件S3，或者断开并联交叉接