用于黑启动的双极hvdc系统、控制器及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高压直流（HVDC)输电系统领域，更特别地，涉及用于在黑启动阶段控 制HVDC系统的方法及控制器。
【背景技术】
[000引意外事件(通常认为是停电)会导致任何AC网络彻底中断。电压源型变流器（VSC)HVDC线路(例如2003年8月14日美国东北部停电期间的&OSSSoundVSCHVDC线路） 已显现出了其用作稳定点在周围重建AC网络的较强的能力。例如，参见"CROSSSOUND CABLEPRCUECTSECONDGE肥RATIONVSCTECHNOLOGYFORHVDC" (L.RONSTROMet al.,CIGRESession2004, B4-102)0
[0003] 电流源型变流器（CSC)潜在地也可W用于黑启动。例如参见"SUPPLYINGDEAD LOADWITHACONVENTIONALHVDCSYSTEM" (M.Mohaddeset.al.，ProceedingsofCIGRE ColloquiumonRoleofHVDC,FACTSandEmergingTechnologiesinEvolvingPowerS ystems,Sep. 2005,Bangalore,India)，该文提出了可W向无源负荷（deadload)提供电力 的CSCHVDC系统，其中没有发电机可用于诸如黑启动的异常运行状态。特别地，如图1所 示，其描述了包括整流站和逆变站的单级HVDC系统；在黑启动期间，逆变器W关于HVDC系 统中的变量(例如AC总线线路电压)的独立脉冲图运行；在黑启动期间，逆变器不与AC总线 线路电压同相；此外，从位于整流器所处的站外面的逆变器产生对于整流器控制器的AC总 线线路的AC电压幅值的控制信号反馈，也就是说，其在被DC电力传输线所彼此分离的两站 之间需要站间通信。
[0004] 然而，关于用于任何站间信号交换的通信，该系统可能很慢；而且，两个变流器 站之间的信号中继站发生停电也会影响通信。此外，对于无源网络的黑启动(包括孤立的 (islanded)波动发电)，VSC是经过验证的技术，并且，具有HVDC传输的无源AC网络的启动 到目前为止仅就VSC是切实可行的。然而，VSC的一般缺点是高的成本和损耗。基于CSC的 线路换向变流器（LCC)和电容换向变流器（CCC)通常相比于VSC技术具有更低的成本和损 耗。用于黑启动的现行CSC解决方案的主要缺点是高阀压（valvestress),尤其是在低功 率水平的情况下。
【发明内容】
[0005] 因此，本发明的目的是提供一种用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的整流器 设备的控制器，在黑启动阶段，所述双极HVDC系统的第一极将电力输送到外部交流网络的 交流电压总线，并且所述双极HVDC系统的第二极的整流器设备从所述外部交流网络的所 述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二极的直流电力传输线路，所述控制器包 括：接收模块和控制模块，所述接收模块适于在所述黑启动阶段接收所述外部交流网络的 所述交流电压总线上的交流电压的测量结果，所述控制模块适于基于所述交流电压的测量 结果控制所述第二极的所述整流器设备，W在所述黑启动阶段调节所述交流电压总线上的 所述交流电压。通过使用所述控制器，在黑启动阶段，可w将电压幅值控制和电压频率控制 应用到位于双极HVDC系统的相同站内的多个变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
[0006] 根据本发明另一个方面，双极HVDC系统包括第一极、第二极W及控制器，所述第 一极适于在黑启动阶段将电力输送到外部交流网络的交流电压总线，所述第二极适于在所 述黑启动阶段从所述外部交流网络的所述交流电压总线获取电力并将其输送到所述第二 极的直流电力传输线路，所述控制器包括接收模块和控制模块，所述接收模块适于在所述 黑启动阶段接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的测量结果，所述控 制模块适于基于所述交流电压的测量结果控制所述整流器设备，W在所述黑启动阶段调节 所述外部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。通过使用所述控制器，可W将 电压幅值控制和电压频率控制应用到位于相同站内的多个变流器，因此，对站间通信的依 赖变得更少。通过具有双极HVDC系统的该种拓扑结构，在黑启动阶段，可W将电压幅值控 制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相同站内的变流器，因此，对站间通信的依 赖变得更少。
[0007] 根据本发明的另一个方面，用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法包括：通 过第一极将电力输送到外部交流网络的交流电压总线；通过第二极从所述外部交流网络的 所述交流电压总线获取电力；接收所述外部交流网络的所述交流电压总线上的交流电压的 测量结果；并基于所述交流电压的测量结果控制所述第二极的整流器设备，W调节所述外 部交流网络的所述交流电压总线上的所述交流电压。通过使用用于双极HVDC系统的控制 方法，在黑启动阶段，可W将电压幅值控制和电压频率控制应用到位于双极HVDC系统的相 同站内的变流器，因此，对站间通信的依赖变得更少。
【附图说明】
[0008] 下文将参考附图所示的优选示例性实施例对本发明的主题进行更详细地说明，其 中：
[0009] 图1示出用于黑启动的传统单极HVDC系统；
[0010] 图2示出根据本发明实施例的在黑启动阶段的双极HVDC系统；
[0011] 图3示出根据本发明实施例的控制器的框图；
[0012] 图4示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[0013] 图5示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[0014] 图6示出根据本发明另一个实施例的控制器的框图；
[001引图7示出根据本发明实施例的另一个控制器的框图拟及
[0016] 图8是示出根据本发明实施例的用于在黑启动阶段控制双极HVDC系统的方法流 程图。
[0017] 附图中所使用的附图标记及其含义在附图标记列表中W总结的形式列出。一般而 言，附图中相同的部件使用同一附图标记。
【具体实施方式】
[001引图2示出了根据本发明实施例的在黑启动阶段的双极HVDC系统。如图2所示，双 极HVDC系统2包括第一极P1和第二极P2。第一极P1的第一端通过第一变压器T1连接到 第一交流网络20,第一极PI的第二端通过第二变压器T2连接到第二交流网络21。第二极P2的第一端通过第四变压器T4连接到第一交流网络20,第二极P2的第二端通过第H变压 器T3连接到第二交流网络21。第一交流网络20和第二交流网络21在双极HVDC2的外部。
[0019] 本领域技术人员应当理解，通过调整触发角（firingangle),变流器的操作模式 可W在逆变器和整流器之间进行切换，例如，可W控制用于双极HVDC系统2的第一极P1和 第二极P2的变流器，W在黑启动操作或正常操作的情况下进行操作。第一极P1具有第一 变流器S1P1 (在此为黑启动阶段的整流器变流器)，第一变流器S1P1在第一极P1的第一 端通过第一可选的换相电容器CA连接到第一变压器T1。第一变压器T1连接到第一交流 网络20的第一交流电压总线22。还存在第二变流器S2P1 (在此为黑启动阶段的逆变器变 流器)，第二变流器S2P1在第一极P1的第二端通过第二可选的换相电容器CB连接到第二 变压器T2。第二变压器T2进一步连接到第二交流网络21的第二交流电压总线23。该两 个变流器S1P1和S2P1继而通过第一直流电力传输线路24 (即HVDC传输线路）彼此连接。 第二极P2具有第H变流器S2P2 (在此为黑启动阶段的整流器变流器)，第H变流器S2P2在 第二极P2的第二端通过第H可选的换相电容器CC连接到第H变压器T3。第H变压器T3 连接到第二交流网络21的第二交流电压总线22。还存在第四变流器S1P2 (在此为黑启动 阶段的逆变器变流器)，第四变流器S1P2在第二极P2的第一端通过第四可选的换相电容器 CD连接到第四变压器T4。第四变压器T4进一步连接到第一交流网络20的第一交流电压 总线22。该两个变流器S1P1和S2P2继而通过第二直流电力传输线路25 (即HVDC传输线 路)彼此连接。在实体上，第一变流器S1P1和第四变流器S1P2位于第一站S1中巧日左侧所 示)，第二变流器S2P1和第H变流器S2P2位于第二站S2中巧日右侧所示)。在第一站中，第 一变流器S1P1和第四变流器S1P2级联线接，它们共同的中性点在此接地；在第二站中，第 二变流器S2P1和第H变流器S2P2级联线接，它们共同的中性点在此接地。关于根据本发 明的双极HVDC传输2,期望进行远距离传输。两个站之间的线路由第一直流电力传输线路 24和第二直流电力传输线路25构成，也就是说，第一站和第二站通过长直流电力传输线路 彼此分离。最后，图2中包含控制器，该控制器在实体上靠近第二站S2或位于第二站S2内 部。控制器26用于控制第H变流器S2P2。关于控制器26,图3示出根据本发明实施例的 控制器的框图，包括接收模块260和控制模块261。接收模块260用于接收第二交流电压总 线23上的交流电压的测量结果，控制模块261用于基于接收模块260接收到的交流电压的 测量结果控制第H变流器S2P2 (在此为整流器变流器)，W调节第二交流电压总线23上的 交流电压。
[0020] 现在对根据本发明实施