一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，所述高压直流三极输电系统包括整流站、直流线路和换流站，所述直流线路包括正极、负极和这调制极，所述正极和负极交替流过大电流和小电流，调制极流过正极和负极电流的差值，调制极电压电流的极性通过以下方法改变：稳态运行时，调制极的整流站为定电流控制，逆变站为定电压控制；当调制极电压电流极性需改变时，将整流站参考电流从正的额定值按照设定斜率逐渐减小到零，此时将逆变站参考电压减小到零，保持一定时间后，再将电压极性反转同时将电流按照设定斜率逐渐降为负的额定值。与现有技术相比，本发明具有控制稳定、防止系统瓦解和交流电压瞬变等优点。
【专利说明】一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及高压直流三极输电技术，尤其是涉及一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法。
【背景技术】
[0002]随着我国电力需求的高速增长和土地资源的缩减，人们开始关注对现有的交流输电线路进行改造来实现输电容量的提高。而高压直流三极输电技术(Tr1-pole HVDC)不仅可以充分的利用现有交流线路提高输电容量，而且其控制也更加快速、可靠。
[0003]高压直流三极输电技术是利用直流电流的调制控制，把交流输电线路转换为三极直流输电方式的技术。高压直流三极输电系统电路结构如图1所示。原交流输电线路的三相线路分别作为高压直流三极输电的正极、负极和调制极。其中，正、负极与常规两端式高压直流输电的正、负极完全相同，其工作原理均为12脉动换流器将交流电转变为直流电，通过直流极线输送到对侧12脉动换流器，将直流电逆变为交流电，送入受端交流系统。因此正、负极线及其对应的12脉动换流器、换流变压器、无功补偿设备以及控制保护系统已有十分成熟的设备制造和运行维护经验，不存在技术难题。调制极的电路结构与正负极的主要差别在于换流器具有双向性，而常规12脉动换流器仅具备单向导电的特性，因此，需要安装反向并联的12脉动换流器，整流侧为12脉动换流器Cl和C2反向并联，逆变侧为12脉动换流器C3和C4反向并联。其电路结构如图2所示，。调制极采用图2所示的联接方式的优势在于，每一组12脉动换流器由两个独立的控制保护系统组成，采用完全相同的控制保护策略，因此控制系统的实现比较方便。调制极在正常运行时电压和电流极性会发生改变，为了防止总潮流的瓦解和交流电压的瞬变，电压电流的反转应有一段过渡时间。本发明专利的目的就是提供一种调制极电压和电流极性改变的方法，使调制极能够安全稳定的切换。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，所述高压直流三极输电系统包括整流站、直流线路和换流站，所述直流线路包括正极、负极和这调制极，所述正极和负极交替流过大电流和小电流，调制极流过正极和负极电流的差值，调制极电压电流的极性通过以下方法改变:
[0007]稳态运行时，调制极的整流站为定电流控制，逆变站为定电压控制；当调制极电压电流极性需改变时，将整流站参考电流从正的额定值按照设定斜率逐渐减小到零，此时将逆变站参考电压减小到零，保持一定时间后，再将电压极性反转同时将电流按照设定斜率逐渐降为负的额定值。[0008]所述大电流为1.37p.u.,小电流为0.37p.u.。
[0009]参考电流从正的额定值减小到零或从零降为负的额定值所用的时间为I?2s。
[0010]所述过渡时间为I?2s。
[0011]调制极电压电流的极性所经历的过渡时间大于4s。
[0012]通过对调制极整流站和逆变站触发角的控制实现电压电流的极性反转。
[0013]与现有技术相比，本发明调制极电流极性的改变不是瞬时的，而是通过一定的斜率逐渐降为零，能安全平稳地实现电压电流极性的改变，防止系统瓦解和交流电压瞬变。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为高压直流三极输电系统原理图；
[0015]图2为调制极换流器结构图；
[0016]图3为高压直流三极输电正极电压电流波形图；
[0017]图4为高压直流三极输电负极电压电流波形图；
[0018]图5为高压直流三极输电调制极电压电流波形图；
[0019]图6为调制极极性改变流程图；
[0020]图7为调制极过渡过程波形图。
[0021]图中，C1、C2、C3和C4为12脉动换流器；11为正极电流，Ul为正极电压，12为负极电流，U2为负极电压，13为调制极电流，U3为调制极电压。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0023]如图1所示，高压直流三极输电系统主电路图包括整流站、直流线路、换流站、换流变压器和平波电抗器。该系统的特点在于:
[0024]a)由三条直流线路组成，正极和负极交替流过大电流和小电流，调制极流过正极和负极电流的差值以消除大地回流，大电流为1.37p.u.，小电流为0.37p.u.。对正极和负极整流站采用定电流控制，正极和负极逆变站采用定电压控制。正极和负极的电压电流波形如图3、图4所示。
[0025]b)三个极的整流站采用定电流控制，三个极的逆变站采用定电压控制；
[0026]c)由于流过调制极的电流为正负交替的，为了保持功率按照一定方向传输，需要同时改变电压的极性，如图5所示。
[0027]如图6所示，调制极电压电流的极性通过以下方法改变:
[0028]稳态运行时，调制极的整流站为定电流控制，逆变站为定电压控制；当调制极电压电流极性需改变时，将整流站参考电流从正的额定值按照设定斜率逐渐减小到零，此时将逆变站参考电压减小到零，保持一定时间(I?2s)后，再将电压极性反转同时将电流按照设定斜率逐渐降为负的额定值，通过对调制极整流站和逆变站触发角的控制实现电压电流的极性反转。参考电流从正的额定值减小到零或从零降为负的额定值所用的时间为I?2s0[0029]以一个周期为例，当正极流过大电流，负极流过小电流时，此时调制极的电流为从右向左流，规定从左向右为正方向，则调制极的电流为-1.0p.u.，换流器C3、C2导通，Cl、C4闭锁。经过4?5min，正、负极电流交替变化，调制极电流极性的改变不是瞬时的，首先整流侧换流器C2定电流控制将电流由-1.0p.u.经过一段斜率逐渐减小到零，对应的变化时间为U1 —般为Is或2s，由逆变侧换流器C3定电压控制将电压降为零，然后保持电流为零一段时间T2(l?2s)，将换流器Cl、C4解锁，在此期间由逆变侧换流器C4定电压控制将电压完成反转，再通过整流侧的换流器Cl定电流控制以一定的斜率将电流升为l.0p.u.。调制极在转换阶段电压电流都要反转，过渡时间Tall最好不少于4s，如图7所示，以防止系统瓦解和交流电压的瞬变。经过对高压直流三极输电的具体仿真表明，图7所示的转换很容易实现，且能维持传送功率的恒定。
[0030]本发明明确了高压直流三极输电系统调制极电压电流极性改变的实现方法，按照该方法，高压直流三极输电系统可以在恒定功率传输的条件下，平稳、安全的实现调制极电压电流极性的改变，防止系统瓦解和交流电压瞬变。
【权利要求】
1.一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，所述高压直流三极输电系统包括整流站、直流线路和换流站，所述直流线路包括正极、负极和这调制极，所述正极和负极交替流过大电流和小电流，调制极流过正极和负极电流的差值，其特征在于，调制极电压电流的极性通过以下方法改变: 稳态运行时，调制极的整流站为定电流控制，逆变站为定电压控制；当调制极电压电流极性需改变时，将整流站参考电流从正的额定值按照一定斜率逐渐减小到零，此时将逆变站参考电压减小到零，保持一定时间后，再将电压极性反转同时将电流按照一定斜率从零逐渐降为负的额定值。
2.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，其特征在于，所述大电流为1.37p.u.，小电流为0.37p.u.。
3.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，其特征在于，参考电流从正的额定值减小到零或从零降为负的额定值所用的时间为I~2s0
4.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，其特征在于，所述一定时间为I~2s。
5.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，其特征在于，调制极电压电流的极性所经历的过渡时间大于4s。
6.根据权利要求1所述的一种高压直流三极输电系统调制极电压电流极性控制方法，其特征在于，通过对调制 极整流站和逆变站触发角的控制实现电压电流的极性反转。
【文档编号】H02J3/36GK104022523SQ201410261514
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月12日 优先权日:2014年6月12日
【发明者】马为民, 鲍伟, 张宗鑫, 崔勇, 张涛, 石岩 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司, 北京网联直流工程技术有限公司