一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法及系统与流程

本发明的实施例涉及电力系统直流输电领域，尤其涉及一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法及系统。

背景技术：

柔性直流输电具有改善电网结构、无换相失败风险、提高运行安全稳定性等优点，常规直流输电具有损耗低、造价低、过流能力强等优点。送端采用常规直流、受端采用柔性直流的特高压混合直流输电系统可同时结合常规直流与柔性直流两者的优点，在远距离输电场合中有较好的应用前景。

为了降低一次设备的电压应力，在特高压直流输电系统中需采用高、低阀组串联的接线形式。当一极的某个阀组由于故障或检修而退出时，该极需要由全压运行转换为半压运行。由于柔性直流换流阀与常规直流换流阀在控制特性上有很大差别，因此现有特高压常规直流输电系统中采用全压转半压转换方法并不适用。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法及系统，能够在混合直流输电系统中实现全压转半压运行的平稳、快速转换。

为了达成上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法，包括：

当确定一极需要进行全压转半压运行时，通过站间通讯向送受两端需退出的阀组发送转换命令；

第一阀组在接收到所述转换命令后降压运行至零，所述第一阀组为受端需退出的阀组；指示所述第一阀组对应的高速旁路开关闭合，在确定所述第一阀组对应的高速旁路开关闭合后，指示闭锁所述第一阀组；

第二阀组在接收到所述转换命令后移相，所述第二阀组为送端需退出的阀组；在确定所述第二阀组移相到位后，导通所述第二阀组的旁通对，并指示所述第二阀组对应的高速旁路开关闭合，在确定所述第二阀组对应的高速旁路开关闭合后，指示闭锁所述第二阀组。

第二方面，提供一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换系统，用于执行第一方面所提供的方法。

本发明的实施例所提供的混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法及系统，在某一极需要进行全压转半压运行时，受端的柔性直流换流器依次快速降压运行、闭合高速旁路开关、闭锁阀组；送端的常规直流换流器依次快速移相、投入旁通对、闭合高速旁路开关、闭锁阀组；实现了混合直流输电系统中全压转半压运行的平稳、快速转换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为特高压混合直流输电系统的说明示意图；

图2为特高压混合直流输电系统半压运行时的示意图；

图3为特高压混合直流输电系统中LCC与旁路电路的连接示意图；

图4为特高压混合直流输电系统中MMC与旁路电路的连接示意图；

图5为本发明的实施例所提供的混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法流程示意图；

图6为本发明的实施例中对全压转半压运行的控制时序示意图；

图7为本发明的实施例所提供的混合直流输电系统中全压转半压运行的转换系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合本发明附图对本发明的技术方案做具体说明。

本发明的实施例提供一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法，本实施例中以混合直流输电系统为特高压混合直流输电系统的情况为例进行说明。图1是特高压混合直流输电系统示意图，直流输电电压等级为特高压。送端A每一极由两个十二脉动电网换相换流器(英文全称：line commutated converter，英文简称：LCC)串联构成，靠近直流输电线路101的LCC102称为高端阀组，靠近接地极103-1的LCC104称为低端阀组；每一个十二脉动LCC由两个六脉动LCC串联构成，两个六脉动LCC通过交流侧的变压器105与交流系统联接。受端B每一极由两个模块化多电平换流器(英文全称：modular multilevel converter，英文简称：MMC)串联构成，靠近直流输电线路101的MMC106称为高端阀组，靠近接地极103-2的MMC107称为低端阀组；每一个MMC由数量众多的子模块串联构成；两个MMC通过交流侧的变压器108与交流系统联接。

图2是特高压混合直流输电系统半压运行下的示意图。以正极为例，当正极的某个阀组由于故障或检修而退出时，正极只剩下一个阀组102投入运行，即由全压运行转换为半压运行。

图3是特高压混合直流输电系统中LCC与旁路电路连接示意图。变压器105连接有交流断路器109。为了实现阀组的退出，需要为每个阀组配置旁路电路，该旁路电路与现有特高压常规直流输电工程中的旁路电路基本一致。旁路电路主要由高速旁路开关301(英文全称：Bypass Switch，英文简称：BPS)、隔离刀闸302、旁路刀闸303构成。BPS的作用是快速旁路需退出的阀组，并在全压转半压的转换过程中提供电流通路。旁路刀闸的作用是在全压转半压完成后，将电流由BPS转移到旁路刀闸。隔离刀闸的作用是隔离已退出的阀组。

图4是特高压混合直流输电系统中MMC与旁路电路连接示意图。变压器108连接有交流断路器110。为了实现阀组的退出，需要为每个阀组配置旁路电路，该旁路电路与现有特高压常规直流输电工程中的旁路电路基本一致。旁路电路主要由高速BPS401、隔离刀闸402、旁路刀闸403构成。高速BPS的作用是快速旁路需退出的阀组，并在全压转半压的转换过程中提供电流通路。旁路刀闸的作用是在全压转半压完成后，将电流由高速BPS转移到旁路刀闸。隔离刀闸的作用是隔离已退出的阀组。

结合图5所示，混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法包括以下步骤：

501、当确定一极需要进行全压转半压运行时，通过站间通讯向送受两端需退出的阀组发送转换命令。

502、启动受端转换时序。

本实施例中，将受端需退出的阀组称为第一阀组。受端转换时序包括：第一阀组在接收到转换命令后降压运行至零。然后指示第一阀组对应的高速旁路开关闭合，在确定第一阀组对应的高速旁路开关闭合后，指示闭锁第一阀组。

受端由高端阀组和低端阀组在直流侧串联形成一极，受端的高端阀组和低端阀组为MMC，第一阀组具体为MMC。高速旁路开关为阀组直流侧并联的高速断路器，用于旁路需退出的阀组，并提供电流通路。其功能和性能要求与现有特高压常规直流输电工程中高速旁路开关基本一致。

503、启动送端转换时序。

本实施例中，将送端需退出的阀组称为第二阀组。送端转换时序包括：第二阀组在接收到转换命令后移相，在确定第二阀组移相到位后，导通第二阀组的旁通对，并指示第二阀组对应的高速旁路开关闭合，在确定第二阀组对应的高速旁路开关闭合后，指示闭锁第二阀组。

送端由高端阀组和低端阀组在直流侧串联形成一极，送端的高端阀组和低端阀组为LCC，第二阀组具体为LCC。旁通对为LCC中连接到同一交流相的一对晶闸管阀，其定义与现有特高压常规直流输电工程一致。

结合图6所示，以退出正极高端阀组为例，对全压转半压运行的时序进行说明。图6中标出的具体时间刻度仅为示意，用于区分事件发生的先后次序。

在一种具体的实施方式中，由站控或极控下发指示退出正极高端阀组指令。

受端接收到该指令，立即将正极高端阀组的直流电压控制为零，并向该阀组的BPS发出闭合指令。随后送端将正极高端阀组紧急移相从而迅速将送端正极高端阀组的直流电压降低至零附近。待送端正极高端阀组移相至较大角度，如80°，则立即导通旁通对，并给该阀组的BPS发出闭合指令。

待送端正极高端阀组BPS完全闭合后，闭锁送端正极高端阀组。

待受端正极高端阀组BPS完全闭合后，闭锁受端正极高端阀组。

至此送受两端正极高端阀组成功退出。然后闭合旁路刀闸，待旁路刀闸闭合后，断开BPS，直流电流由BPS转移至旁路刀闸。待BPS断开后，断开隔离刀闸，从而隔离已退出的阀组。至此送受两端正极全压转半压的转换过程全部完成。

本发明的实施例所提供的混合直流输电系统中全压转半压运行的转换方法，在某一极需要进行全压转半压运行时，受端的柔性直流换流器依次快速降压运行、闭合高速旁路开关、闭锁阀组；送端的常规直流换流器依次快速移相、投入旁通对、闭合高速旁路开关、闭锁阀组；实现了混合直流输电系统中全压转半压运行的平稳、快速转换。

本发明的实施例还提供一种混合直流输电系统中全压转半压运行的转换系统，用于执行上述实施例中所描述的转换方法，结合图7所示，该转换系统包括：控制器701、第一阀组702、第二阀组703以及第一阀组702和第二阀组703各自对应的高速旁路开关。其中第一阀组702为受端需退出的阀组，第二阀组703为送端需退出的阀组。图7中第一阀组702对应的高速旁路开关704用704标识，第二阀组703对应的高速旁路开关用705标识。

控制器701，用于在确定一极需要进行全压转半压运行时，通过站间通讯向送受两端需退出的阀组发送转换命令。

第一阀组702，用于在接收到转换命令后降压运行至零，第一阀组702为受端需退出的阀组。

控制器701，还用于指示第一阀组702对应的高速旁路开关704闭合，在确定第一阀组702对应的高速旁路开关704闭合后，指示闭锁第一阀组702。

第二阀组703，用于在接收到转换命令后移相，第二阀组703为送端需退出的阀组。

控制器701，还用于在确定第二阀组703移相到位后，导通第二阀组703的旁通对，并指示第二阀组703对应的高速旁路开关705闭合，在确定第二阀组703对应的高速旁路开关705闭合后，指示闭锁第二阀组703。

可选的，第一阀组具体为MMC，第二阀组具体为LCC。

可选的，送受两端由高端阀组和低端阀组在直流侧串联形成一极。其中送端的高端阀组和低端阀组为LCC，受端的高端阀组和低端阀组为MMC。

可选的，高速旁路开关为阀组直流侧并联的高速断路器，用于旁路需退出的阀组，并提供电流通路。

可选的，旁通对为LCC中连接到同一交流相的一对晶闸管阀。

本发明的实施例所提供的混合直流输电系统中全压转半压运行的转换系统，在某一极需要进行全压转半压运行时，受端的柔性直流换流器依次快速降压运行、闭合高速旁路开关、闭锁阀组；送端的常规直流换流器依次快速移相、投入旁通对、闭合高速旁路开关、闭锁阀组；实现了混合直流输电系统中全压转半压运行的平稳、快速转换。

以上，仅为本发明的具体实施方式，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以权利要求的保护范围为准。