本发明涉及高压直流输电领域，特别是涉及一种具有接地极线路融冰功能的直流输电系统及其运行方法。
背景技术：
电力系统遭受的各种自然灾害中，冰灾是最严重的威胁之一。近年来，全球各类气象灾害更为频繁，极端天气气候事件更显异常，冰灾造成电力系统的损失和影响更趋严重，从而导致电力系统对冰灾的应对难度也越来越大。
高压直流输电(hvdc，highvoltagedirectcurrenttransmission)由于输送容量大且损耗小、功率调节灵活可靠、不存在同步运行的稳定问题、可实现电力系统之间的非同步联网等优点，在远距离大容量直流输电、背靠背直流联网、跨海峡直流海底电缆输电、交直流系统混联等方面都得到了广泛应用。
直流输电系统融冰控制模式：在覆冰季节，为使得直流线路中流过的电流增加，减缓和防止线路结冰，采用直流融冰控制的运行模式。是否能够到达该目的，取决于直流电流是否能够到达直流线路的保线电流或者融冰电流。直流融冰控制的运行模式包括：过负荷运行、两极功率异向传输、单换流站两极背靠背运行、双12脉动阀组并联运行等。
双极高压直流输电系统采用双极平衡运行方式，正常运行时接地极线路无电流通过，在覆冰期更易结冰。虽然理论上可以采用单极大地回线运行方式对接地极线路进行融冰，但受多种因素限制，实际工程中高压直流输电系统单极大地回线运行方式允许运行时间很短，无法满足融冰需要。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种能够满足接地极线路融冰需求的直流输电系统及其运行方法。
一种具有接地极线路融冰功能的直流输电系统，包括第一极换流阀组、第二极换阀组、第一极输电线路和第二极输电线路和接地极线路；所述第一极换阀组的第一端连接在所述第一极输电线路的一端；所述第二极换阀组的第一端连接在所述第二极输电线路的一端；所述第一极换流阀组的第二端通过第一断路器和第一刀闸与所述接地极线路连接；所述第二极换流阀组的第二端通过第二断路器和第二刀闸与所述接地极线路连接；所述双极高压直流输电系统还包括第三断路器、第三刀闸、第四刀闸；所述第三刀闸的第一端连接在所述第二刀闸和所述第二断路器之间，所述第三刀闸的第二端与所述第三断路器的第一端连接；所述第三断路器的第二端与所述第四刀闸的第一端连接；
所述接地极线路包括第四断路器、第五刀闸、第六刀闸、第七刀闸、第八刀闸和两相导线；所述第五刀闸的第一端连接在所述第一刀闸和所述第二刀闸之间，所述第五刀闸的第二端与所述第四断路器的第一端连接，所述第四断路器的第二端与所述第六刀闸的第一端连接，所述第六刀闸的第二端与所述两相导线的第一端连接，所述两相导线的第二端接地；所述第七刀闸设置在所述两相导线中的其中一相上，所述第七刀闸的第一端连接所述第六刀闸的第二端；所述第八刀闸的第一端连接所述第七刀闸的第二端，所述第八刀闸的第二端连接所述第四刀闸的第二端。
在另一个实施例中，双极高压直流输电系统还包括第一连接线；所述第一连接线的第一端连接所述第一极输电线路，第二端连接所述第二极输电线路；所述第一连接线上设置有第九刀闸和第十刀闸；所述第九刀闸的第一端连接所述第一极输电线路；所述第九刀闸的第二端连接所述第四刀闸的第二端；所述第十刀闸的第一端设置在所述第八刀闸和所述第四刀闸之间；所述第十刀闸的第二端连接所述第二极输电线路。
在另一个实施例中，双极高压直流输电系统还包括第五断路器和第十一刀闸；所述第五断路器的第一端接地，第二端连接所述第十一刀闸的第一端；所述第十一刀闸的第二端连接在所述第一刀闸和所述第五刀闸之间。
在另一个实施例中，双极高压直流输电系统还包括第十二刀闸，其第一端连接在所述第三刀闸和所述第三断路器之间；所述第十二刀闸的第二端连接在所述第一断路器和第一刀闸之间。
在另一个实施例中，双极高压直流输电系统还包括第十三刀闸，所述第十三刀闸的第一端与所述第五刀闸的第一端连接；所述第十三刀闸的第二端连接在所述第六刀闸和第七刀闸之间。
在另一个实施例中，双极高压直流输电系统还包括设置在所述第一极输电线路的第十四刀闸。
在另一个实施例中，双极高压直流输电系统还包括设置在所述第二极输电线路的第十五刀闸。
一种双极高压直流输电系统的运行方法，包括以下步骤：
断开所述第七刀闸，闭合所述第八刀闸；
断开所述第二刀闸，闭合所述第三刀闸、所述第四刀闸和所述第三断路器；
确认所述第九刀闸、所述第十刀闸、所述第十一刀闸、所述第十二刀闸和所述第十三刀闸处于断开状态；
确认所述第一刀闸、所述第五刀闸、所述第六刀闸、所述第十四刀闸、所述第十五刀闸、所述第一断路器、所述第二断路器和所述第四断路器处于闭合状态。
按照双极运行方式启动所述双极高压直流输电系统，直流电流大于接地极线路一相导线的最小融冰电流，且小于接地极线路一相导线的最大允许电流，持续运行至接地极线路的冰全部脱落。
上述的具有接地极线路融冰功能的直流输电系统及其运行方法，通过在接地极线路的两相导线中的其中一相上设置第七刀闸以及与第七刀闸连接的第八刀闸，第七刀闸的第一端连接第六刀闸的第二端；第八刀闸的第一端连接第七刀闸的第二端，第八刀闸的第二端连接第四刀闸的第二端，因而，通过将第七刀闸断开，能够使两相导线中的另一相连接第一极换流阀组和第一极输电线路，通过闭合第八刀闸能够使两相导线设置了第七刀闸的那一相的其中一段连接第二极换阀组和第二极输电线路，并与两相导线中的另一相连接，从而使在启动高压直流输电系统后有直流电流通过接地极线路的两相线，并且直流电流大于接地极线路一相导线的最小融冰电流，且小于接地极线路一相导线的最大允许电流，持续运行至接地极线路的冰全部脱落。该双极高压直流输电系统结构简单，能够满足接地极线路融冰的需要。
附图说明
图1为一种实施例的具有接地极线路融冰功能的直流输电系统的接线示意图；
图2为如图1所示的具有接地极线路融冰功能的直流输电系统对接地极线路融冰时电流回路示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种具有接地极线路融冰功能的直流输电系统，包括第一极换流阀组11、第二极换阀组12、第一极输电线路21和第二极输电线路22。在具体的实施例中，第一极输电线路21为正极输电线路，第二极输电线路22为负极输电线路。
第一极换阀组11的第一端连接在第一极输电线路21的一端；第二极换阀组12的第一端连接在第二极输电线路22的一端；第一极换流阀组11的第二端通过第一断路器31和第一刀闸401与接地极线路23连接；第二极换流阀组12的第二端通过第二断路器32和第二刀闸402与接地极线路23连接。
双极高压直流输电系统还包括第三断路器33、第三刀闸403、第四刀闸404；第三刀闸403的第一端连接在第二刀闸402和第二断路器32之间，第三刀闸403的第二端与第三断路器33的第一端连接；第三断路器33的第二端与第四刀闸404的第一端连接。
接地极线路23包括第四断路器34、第五刀闸405、第六刀闸406、第七刀闸407、第八刀闸408和两相导线231；第五刀闸405的第一端连接在第一刀闸401和第二刀闸402之间，第五刀闸405的第二端与第四断路器34的第一端连接，第四断路器34的第二端与第六刀闸406的第一端连接，第六刀闸406的第二端与两相导线231的第一端连接，两相导线231的第二端接地；第七刀闸407设置在两相导线231的其中一相上，第七刀闸407的第一端连接第六刀闸406的第二端；第八刀闸408的第一端连接第七刀闸407的第二端，第八刀闸408的第二端连接第四刀闸404的第二端。
进一步地，双极高压直流输电系统还包括第一连接线51；第一连接线51的第一端连接第一极输电线路21，第二端连接第二极输电线路22；第一连接线51上设置有第九刀闸409和第十刀闸410；第九刀闸409的第一端连接第一极输电线路21；第九刀闸409的第二端连接第四刀闸404的第二端；第十刀闸410的第一端设置在第八刀闸408和第四刀闸404之间；第十刀闸410的第二端连接第二极输电线路22。
进一步的，双极高压直流输电系统还包括第五断路器35和第十一刀闸411；第五断路器的第一端接地，第二端连接第十一刀闸411的第一端；第十一刀闸411的第二端连接在第一刀闸401和第五刀闸405之间。
进一步的，双极高压直流输电系统还包括第十二刀闸412，其第一端连接在第三刀闸403和第三断路器33之间；第十二刀闸412的第二端连接在第一断路器31和第一刀闸401之间。
进一步的，双极高压直流输电系统还包括第十三刀闸413，第十三刀闸413的第一端与第五刀闸405的第一端连接；第十三刀闸413的第二端连接在第六刀闸406和第七刀闸407之间。
进一步的，双极高压直流输电系统还包括设置在第一极输电线路21的第十四刀闸414，以及设置在第二极输电线路22的第十五刀闸415。
需要进行融冰工作时，具体操作如下：
1、在双极高压直流输电系统停运工况下，断开第七刀闸407，闭合第八刀闸408，断开第二刀闸402，闭合第三刀闸403、第四刀闸404和第三断路器33；
2、确认第九刀闸409、第十刀闸410、第十二刀闸412、第十三刀闸413、第五断路器35和第十一刀闸411断开；
3、确认第一刀闸401、第五刀闸405、第六刀闸406和第四断路器34闭合。
4、按照双极运行方式启动高压直流输电系统。
该双极高压直流输电系统运行时的通路示意图如图2所示，通过在接地极线路的两相导线中的其中一相上设置第七刀闸以及与第七刀闸连接的第八刀闸，第七刀闸的第一端连接所述第六刀闸的第二端；所述第八刀闸的第一端连接所述第七刀闸的第二端，所述第八刀闸的第二端连接所述第四刀闸的第二端，因而，通过将第七刀闸断开，能够使两相导线中的另一相连接第一极换流阀组和第一极输电线路，通过闭合第八刀闸能够使两相导线设置了第七刀闸的那一相的其中一段连接第二极换阀组和第二极输电线路，并与两相导线中的另一相连接，从而使在启动高压直流输电系统后有直流电流通过接地极线路的两相导线，并且直流电流大于接地极线路两相导线的最小融冰电流，且小于接地极线路一相导线的最大允许电流，持续运行至接地极线路的冰全部脱落。该双极高压直流输电系统结构简单，能够满足接地极线路融冰的需要。
可以理解的是，在双端双极直流输电系统中，包括两个上述结构的双极高压直流输电系统，二者通过第一极输电线路和第二极输电线路连接。
以一个±500kv、额定输送功率3000mw的双极高压直流输电工程接地极线路融冰为例，验证以本发明提出的接地极线路融冰方法。
该高压直流输电工程接地极线路采用两相导线结构，每相导线为双分裂结构，导线型号为lgj-720/50，子导线分裂间距为500mm。两相导线分别安装于杆塔两侧。表1给出了接地极线路的主要参数，表2给出了两相导线(2×acsr-720/50)在典型工况下的融冰参数。双极高压直流输电工程的额定电流为3000a，满足接地极线路融冰需要。
表1接地极线路主要参数
表22×acsr-720/50融冰参数
需要进行融冰工作时，具体操作如下：
1、在双极高压直流输电系统停运工况下，断开第七刀闸407，闭合第八刀闸408，2、断开第二刀闸402，闭合第三刀闸403、第四刀闸404和第三断路器33；
2、确认第九刀闸409、第十刀闸410、第十二刀闸412、第十三刀闸413、第五断路器35和第十一刀闸411断开；
3、确认第九刀闸409、第十刀闸410、第十一刀闸411、第十二刀闸412和第十三刀闸413处于断开状态；
4、确认第一刀闸401、第五刀闸405、第六刀闸406、第十四刀闸414、第十五刀闸415、第一断路器31、第二断路器32和第四断路器34处于闭合状态；
5、按照双极运行方式启动高压直流输电系统，使得直流电流为2800a，即大于接地极线路两相导线的最小融冰电流2627a，且小于接地极线路两相导线的最大允许电流3416a，电流通路如图2所示，持续运行约1小时，接地极线路上的覆冰将全部脱落。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。