流器直流电压随时间变化波形，图4(b)显示的是电流源型换流器直流电流随时间变化波形，图4(c)显示的是电流源型换流器注入到交流系统B的有功功率随时间变化波形，图4(d)显示的是电流源型换流器交流电压随时间变化波形。从上述图启动过程中的仿真图，可以看出混合直流输电系统正送时，直流系统启动正常，运行平稳，各项电气量都能达到给定值。
[0068]功率反送仿真结果如图5所示:其中图5(a)显示的是电流源型换流器交流电压随时间变化波形；图5(b)显示的是电流源型换流器直流电压随时间变化波形；图5(c)显示的是电流源型换流器直流电流随时间变化波形；图5(d)显示的是电压源型换流器注入到交流系统A的有功功率随时间变化波形；图5(0显示的是电流源型换流器触发超前角随时间变化波形；图5(f)显示的是电流源型换流器关断角随时间变化波形；
[0069]从图5(a)、(b)、(f)中分别可看出，直流电压稳定在l.0p.u.、直流功率稳定在800MW、关断角运行平稳、最终达到17度的额定值，表明混合直流系统反送运行稳态正常。
[0070]本发明还给出了电流源型换流器在反送启动过程中交流出口处发生单相接地故障(发生在3.0秒)情况下，系统的动态响应过程，如图5 (e)所示。从图5 (b)、(d)和(f)中可以看出:当交流出口处发生单相接地故障时，直流电压和直流功率波动很小，关断角由于控制的作用，发生跌落，但是随着故障的消除，马上恢复正常。以上仿真结果证明混合直流通过配置附加开关，完全具备功率反送的功能。
[0071]以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种可实现功率反送的混合直流输电系统，所述混合直流输电系统包括整流侧的电流源型换流器和逆变侧的电压源型换流器，所述电流源型换流器和所述电压源型换流器对应的直流母线的正负极两端分别串联有极隔离开关L8、L9和极隔离开关Y8、Y9 ;所述极隔离开关L8和Y8、以及所述隔离开关L9和Y9分别通过直流输电线路连接；其特征在于:所述极隔离开关L8和L9之间交叉并联有功率反送转换开关LlO和L11，使得所述极隔离开关L8的两端分别与所述功率反送转换开关LlO的一端和所述功率反送转换开关Lll的一端连接、所述极隔离开关L9的两端分别与所述功率反送转换开关LlO的另一端和所述功率反送转换开关Lll的另一端连接。
2.如权利要求1所述的混合直流输电系统，其特征在于:所述电流源型换流器包括: 换流变压器A:其一侧绕组通过进线开关与交流系统A连接，另一侧绕组与晶闸管换流器相连，当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将交流系统A提供的三相交流电进行电压等级变换；当所述混合直流输电系统功率反送时，用于将晶闸管换流器输出的三相交流电进彳丁电压等级变换； 晶闸管换流器:当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将电压等级变换后的三相交流电转化为直流电；当所述混合直流输电系统功率反送时，晶闸管换流器转为逆变状态运行，用于将直流母线侧的直流电转化为三相交流电； 平波电抗器:分别串联在所述电流源型换流器对应的直流母线的正负极两端，用于平抑直流电中的波纹； 直流滤波器:并联在所述电流源型换流器对应的直流母线的正负极之间，用于滤除直流电流的12k低次谐波，其中k = 1，2，3…N，N为整数； 交流滤波器:并联在交流系统A的进站高压三相母线上，用于滤除交流电流的12k±l低次谐波，其中k = 1，2，3…N，N为整数。
3.如权利要求1所述的混合直流输电系统，其特征在于:所述电压源型换流器包括: 换流变压器B:其一侧绕组通过进线开关与交流系统B连接，另一侧绕组通过换相电抗器与多电平换流器连接；当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将所述多电平换流器输出的三相交流电进行电压等级变换，当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将交流系统B提供的三相交流电进行电压等级变换； 换相电抗器:接于多电平换流器与换流变压器B之间，是多电平换流器与换流变压器B之间的功率传输纽带，其两端的相角差决定了传输有功功率的多少，此外还用于抑制故障电流的上升速率； 多电平换流器:当所述混合直流输电系统功率正送时，用于将所述电流源型换流器输出的直流电转换为三相交流电；当所述混合直流输电系统功率反送时，多电平换流器转为整流状态运行，用于将交流系统B提供的三相交流电转化为直流电； 高频交流滤波器:接于换相电抗器和换流变压器B之间，用于滤除交流电流中的高低次谐波，谐波次数与开关频率或者换流器电平数有关； 直流电容:接于电压源型换流器对应的直流母线的正负极之间，用于维持直流电压的稳定。
4.如权利要求2所述的混合直流输电系统，其特征在于: 所述晶闸管换流器为十二脉动桥式晶闸管换流器，不能改变直流电流方向。
5.如权利要求2所述的混合直流输电系统，其特征在于: 所述多电平换流器为两电平电压源型换流器或半桥子模块结构电压源型换流器，不能改变电压极性。
6.如权利要求1所述的混合直流输电系统，其特征在于:所述混合直流输电系统通过如下步骤实现功率反送: Si，闭锁晶闸管换流器，使直流传输有功功率降为零，拉开电流源型换流器侧进线开关，此时多电平换流器仍继续运行，运行于定直流电压方式，即直流电容电压维持不变； S2，闭锁电压源型换流器，拉开电压源型换流器侧进线开关；检测直流电容电压，等待其降为零； S3，断开极隔呙开关L8和L9 ； S4，闭合功率反送转换开关LlO和Lll ; S5，合上电压源型换流器侧进线开关，解锁多电平换流器，使其运行于定直流电压方式，直到直流电容电压达到额定值； S6，合上电流源型换流器侧进线开关，解锁晶闸管换流器，逐步使有功功率达到给定值。
7.如权利要求4所述的功率反送方法，其特征在于: 所述极隔离开关L8和L9与所述功率反送转换开关LlO和Lll连锁运行，以防止所述极隔离开关L8和L9与所述功率反送转换开关LlO和Lll同时处于合位。
8.如权利要求4所述的功率反送方法，其特征在于: 当所述混合直流输电系统正常工作时，所述电流源型换流器将交流系统A提供的交流电转换为直流电，并通过所述电压源型换流器将直流电转换为交流电后输送给交流系统B ； 当所述混合直流输电系统实现功率反送时，所述电压源型换流器将交流系统B提供的交流电转换为直流电，并通过所述电流源型换流器将直流电转化为交流电后输送给交流系统A0
9.如权利要求5所述的混合直流输电系统，其特征在于: 所述两电平电压源型换流器包括三相六桥臂，每个桥臂包括绝缘栅双极型晶体管IGBT以及并联在所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极和集电极之间的二极管和压敏电阻，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极接收外部设备提供的控制信号。
10.如权利要求5所述的混合直流输电系统，其特征在于: 所述半桥子模块结构电压源型换流器包括三相六桥臂，每个桥臂包括依次串联的半桥子模块，所述半桥子模块包含两个串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT、与所述两个串联的绝缘栅双极型晶体管IGBT并联的直流电容、以及分别并联在所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的发射极和集电极之间的二极管，所述绝缘栅双极型晶体管IGBT的栅极接收外部设备提供的控制信号。
【专利摘要】本发明提供一种可实现功率反送的混合直流输电系统，该混合直流输电系统包括整流侧的电流源型换流器和逆变侧的电压源型换流器，电流源型换流器和电压源型换流器对应的直流母线的正负极两端分别串联有极隔离开关L8、L9和极隔离开关Y8、Y9；极隔离开关L8和Y8、以及隔离开关L9和Y9分别通过直流输电线路连接；极隔离开关L8和L9之间交叉并联有功率反送转换开关L10和L11，使得极隔离开关L8的两端分别与功率反送转换开关L10的一端和功率反送转换开关L11的一端连接、极隔离开关L9的两端分别与功率反送转换开关L10的另一端和功率反送转换开关L11的另一端连接。这种技术方案成本低，操作控制简单，扩展了混合直流输电系统的应用领域，提高了系统运行方式的灵活性。
【IPC分类】H02J3-36
【公开号】CN104753079
【申请号】CN201510142770
【发明人】孙栩, 印永华, 雷霄, 班连庚, 王华伟, 胡涛, 董鹏, 林少伯, 王亮, 吴军华, 卢萍
【申请人】国家电网公司, 国网湖北省电力公司, 中国电力科学研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月27日