使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法
【专利摘要】本发明是一种使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法。是一种在正常运行的多端柔性直流输电系统中，通过直流隔离开关在线接入其余端的方法，属于多端柔直输电系统带电接入停运站的方法。该方法通过控制隔离开关阀侧的直流电压，使其达到刀闸网侧电压和换流阀闭锁后电压衰减量的代数和，同时不超过换流阀模块电压允许的最大值。刀闸合闸过程中，在计算的时间点闭锁换流阀，使换流阀电容电压在刀闸闭合瞬间恰好衰减至近似网侧电压，确保刀闸不因两侧电压差过大而无法闭合。闭合后，待接入端在定有功和无功功率控制模式下解锁。本方法既保证了换流阀不受合闸电流冲击，同时解决了闭锁后模块电容电压放电过快的问题，具备便于操作，运行稳定的特点。
【专利说明】使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种多端柔直输电系统在不停电的情况下，使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，属于多端柔性直流输电系统带电接入方法的创新技术。
[0002]【背景技术】
柔直系统中单换流站的主接线图如图4所示，由交流断路器，换流变压器，充电电阻，旁路开关，换流阀，直流隔刀和直流线路组成。其启动过程主要包括以下几个阶段:经过充电电阻，利用交流系统电压对换流器子模块电容充电；通过定直流电压和有功功率(有功功率目标值=0)来抬升直流母线电压至额定直流电压值；对换流站解锁，并按照相应控制模式提升功率。
[0003]多端柔直系统包括一个主换流站和多个从换流站。以一个四端系统为例，直流接线如图5所示，交流接线如图6所示，在正常运行模式下(换流站A、B、D运行在三端模式)，主换流站A采取定直流电压控制模式，以维持直流系统中的直流电压稳定，而从换流站B、D可根据其所连接的交流类型选择相应控制模式。例如，当连接的交流系统为有源系统时，可采用定有功功率和无功功率控制模式(PQ模式)等；当连接的交流系统为无源系统时，则可以选取相应的无源控制模式，如定交流电压和交流系统频率(VF模式)等。在多端柔直系统运行中进行换流站C带电接入时，应保持原有系统运行不受影响，同时C站在接入后应调整到有源控制模式下。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，本发明在多端柔性直流输电系统正常运行的状态下，带电接入多端柔性直流输电系统余端，而不使系统进行停电再投运。使用特定的方案操作待接入端，实现在现有系统不停电情况下使用隔离开关接入其余端，
本发明的技术方案是:本发明的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其中多端柔性直流输电系统的换流站包括交流断路器CB、换流变压器、充电电阻、旁路开关、换流阀、直流隔刀DS、直流线路，使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法包括以下步骤:
I)现有系统保持正常运行状态，待接入端与柔性直流输电系统隔离；
2 )合上待接入端的交流断路器CB，通过充电电阻给待接入端充电，充电到合适值后，合上充电电阻的旁路开关；
3)跟踪汇流母线的直流电压值，并计算待接入端直流电压的抬升目标值％；
4)解锁待接入端运行在STATCOM模式，采用定电压控制方式给待接入端充电，使换流站的直流电压升至％ ;5)操作待接入端和运行系统之间的直流隔刀DS至合闸状态，在刀闸闭合过程中，f/de从下发直流隔刀DS闭合指令至换流阀闭锁前维持在CZt,并在换流阀闭锁，即刀闸燃弧前至刀闸完全闭合的过程中进行模块电容电压放电，使得刀闸闭合瞬间恰好放电至&,避
免因刀闸两侧电压差过大导致无法闭合；
6)当检测到直流正负极隔离刀闸闭合后，将待接入端的运行模式从STATCOM切换到PQ模式，并解锁换流阀；
7)多端柔直系 统转入稳态运行，换流站在线并列流程完毕。
[0005]本发明的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其特征在于使用相对廉价的隔离开关而非直流断路器、负荷开关实现多端柔性直流输电系统的带电接入。
[0006]本发明待并列站先由交流侧充电启动至STATCOM运行模式，即定直流电压和无功功率，并由STATCOM提供无功补偿，将直流电压控制在略高于汇流母线直流电压的水平，留有一定裕量用于抵消换流阀闭锁后模块的电容电压衰减。
[0007]本发明估算换流阀闭锁时间，在刀闸闭合过程中进行闭锁操作，使得直流刀闸在合闸瞬间两侧的电压大致相等。
[0008]本发明在待接入端换流阀解锁前切换其控制模式至PQ模式，即定有功功率和无功功率模式。
[0009]上述步骤3)中，计算待接入端直流电压的抬升目标值的方法是:
J1应高于? ,留有一定裕量用于抵消换流阀闭锁后电容电压的衰减量WdeKiv,即'
Ut — Uja -f- Udecay ;其中换流阀闭锁仏eea_y秒后％ecay的值根据1?块电各等效放电电
路及下式中电容电压J7和换流阀闭锁时间t的关系计算得出;而选取的rdeea_v和相应
应满足:i) Tdeeav.大于隔刀闭合过程中从开始燃弧到完全闭合的时间间隔；ii) ?
以及其对应的各模块电容电压小于直流电压允许最大值/保护阈值，
【权利要求】
1.一种使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其中多端柔性直流输电系统的换流站包括交流断路器CB、换流变压器、充电电阻、旁路开关、换流阀、直流隔刀DS、直流线路，其特征在于使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法包括以下步骤: 1)现有系统保持正常运行状态，待接入端与柔性直流输电系统隔离； 2)合上待接入端的交流断路器CB，通过充电电阻给待接入端充电，充电到合适值后，合上充电电阻的旁路开关； 3)跟踪汇流母线的直流电压值，并计算待接入端直流电压的抬升目标值％； 4)解锁待接入 端运行在STATCOM模式，采用定电压控制方式给待接入端充电，使换流站的直流电压升至％ ; 5)操作待接入端和运行系统之间的直流隔刀DS至合闸状态，在刀闸闭合过程中，Ude从下发直流隔刀DS闭合指令至换流阀闭锁前维持在Ut,并在换流阀闭锁，即刀闸燃弧前至刀闸完全闭合的过程中进行模块电容电压放电，使得刀闸闭合瞬间，Wd恰好放电至，避UL免因刀闸两侧电压差过大导致无法闭合； 6)当检测到直流正负极隔离刀闸闭合后，将待接入端的运行模式从STATCOM切换到PQ模式，并解锁换流阀； 7)多端柔直系统转入稳态运行，换流站在线并列流程完毕。
2.根据权利要求1所述的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其特征在于使用相对廉价的隔离开关而非直流断路器、负荷开关实现多端柔性直流输电系统的带电接入。
3.根据权利要求1所述的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其特征在于待并列站先由交流侧充电启动至STATCOM运行模式，即定直流电压和无功功率，并由STATCOM提供无功补偿，将直流电压控制在略高于汇流母线直流电压的水平，留有一定裕量用于抵消换流阀闭锁后模块的电容电压衰减。
4.根据权利要求1所述的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其特征在于估算换流阀闭锁时间，在刀闸闭合过程中进行闭锁操作，使得直流刀闸在合闸瞬间两侧的电压大致相等。
5.根据权利要求1所述的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其特征在于在待接入端换流阀解锁前切换其控制模式至PQ模式，即定有功功率和无功功率模式。
6.根据权利要求1所述的使用隔离开关带电接入多端柔性直流输电系统的方法，其特征在于上述步骤3)中，计算待接入端直流电压Ude的抬升目标值％的方法是:[/应高于g ,留有一定裕量用于抵消换流阀闭锁后电容电压的衰减量Uderay ,gp
【文档编号】H02J3/36GK103762612SQ201310609318
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】刘涛, 黎小林, 李岩, 赵晓斌, 宋强, 袁志昌, 付姣, 李笑倩, 王一振, 曹军威 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 张家港智能电力研究院有限公司, 清华大学