本發(fā)明涉及電力傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種用于特高壓直流輸電的多端饋入系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國能源分布與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平極不均衡，為將電能從經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較為落后的西北、西南地區(qū)輸送至用電需求較高的華東、華南地區(qū)，特高壓直流輸電以其在遠(yuǎn)距離、大容量輸送電能上的明顯優(yōu)勢而獲得快速發(fā)展與應(yīng)用。目前大多數(shù)的特高壓直流輸電工程為傳統(tǒng)線路換相換流器(LCC)型兩端系統(tǒng)，如已經(jīng)投運(yùn)的向家壩-上海、錦屏-蘇南、哈密-鄭州±800kV特高壓直流輸電工程。

傳統(tǒng)的特高壓直流輸電雙端系統(tǒng)僅能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的直流功率傳送，當(dāng)電能輸送容量過大時會對受端電網(wǎng)的支撐能力提出很高要求，特別是目前我國多條高壓直流輸電線路的受端落點(diǎn)電氣距離很近，形成多饋入直流輸電系統(tǒng)的時候，一次故障可能引起多個逆變站同時或相繼發(fā)生換相失敗，甚至導(dǎo)致直流功率傳輸?shù)闹袛?，給整個直流輸電系統(tǒng)帶來巨大沖擊，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成巨大威脅。

當(dāng)輸送容量超過5000MW時，通常一個受端落點(diǎn)可能無法消納如此大的電能，所以采用多個分散式的受端來消納直流功率成為必要，在故障條件下對交流系統(tǒng)的沖擊影響也會變小，為解決多落點(diǎn)受電的問題，對特高壓直流輸電多端饋入的研究具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種用于特高壓直流輸電的多端饋入系統(tǒng)，針對目前國內(nèi)特高壓直流輸電傳輸功率過大對受端交流系統(tǒng)產(chǎn)生較大沖擊的問題進(jìn)行分析，從電網(wǎng)結(jié)構(gòu)上提出一種分極接入方式，解決特高壓直流輸電多落點(diǎn)受電的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種用于特高壓直流輸電的多端饋入系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

整流站，用于將來自于送端交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

直流輸電線路，用于將所述直流電傳輸給逆變站；

逆變站，用于將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并傳輸給受端交流電網(wǎng)；

控制系統(tǒng)，用于對整流站和逆變站進(jìn)行控制。

所述整流站與逆變站均采用每極兩個12脈動換流器串聯(lián)的主接線方式。

所述逆變站包括第一逆變站和第二逆變站；

所述直流輸電線路包括極I直流輸電線路和極II直流輸電線路；

所述受端交流電網(wǎng)包括第一受端交流電網(wǎng)和第二受端交流電網(wǎng)。

所述整流站的的正極輸出端通過極I直流輸電線路連接第一逆變站，其負(fù)極輸出端通過極II直流輸電線路連接第二逆變站。

所述第一逆變站通過第一換流母線連接第一受端交流電網(wǎng)，所述第二逆變站通過第二換流母線連接第二受端交流電網(wǎng)；

所述第一換流母線和第二換流母線之間通過互聯(lián)變壓器和互聯(lián)阻抗連接。

所述控制系統(tǒng)包括主控制單元、極控制單元和閥組控制單元；

所述極控制單元包括位于整流站的極控制單元和位于逆變站的極控制單元；

所述閥組控制單元包括位于整流站的閥組控制單元和位于逆變站的閥組控制單元。

所述主控制單元通過位于整流站的極控制單元連接位于整流站的閥組控制單元，所述位于整流站的閥組控制單元控制整流站的換流閥；

所述主控制單元通過位于逆變站的極控制單元連接位于逆變站的閥組控制單元，所述位于逆變站的閥組控制單元控制逆變站的換流閥。

所述位于整流站的極控制單元和位于逆變站的極控制單元通過通訊線路進(jìn)行通信。

所述極控制單元包括極功率控制模塊、低壓限流控制模塊、電流控制放大器、換相失敗預(yù)測控制模塊、電壓控制放大器、最大觸發(fā)角限制控制模塊、整流側(cè)最小觸發(fā)角限制控制模塊和熄弧角零啟動控制模塊。

所述主控制單元輸出極功率指令給極功率控制模塊，所述極功率控制模塊接收極功率指令，并將極功率指令轉(zhuǎn)換為電流指令I(lǐng)_ORD，所述電流指令I(lǐng)_ORD經(jīng)過低壓限流控制模塊限幅后得到經(jīng)過限幅的電流指令I(lǐng)_{ORD_LIM}，所述經(jīng)過限幅的電流指令I(lǐng)_{ORD_LIM}傳輸給電流控制放大器，所述電流控制放大器將I_{ORD_LIM}轉(zhuǎn)換為換流閥觸發(fā)角α_ORD并輸出；所述換相失敗預(yù)測控制模塊、電壓控制放大器、最大觸發(fā)角限制控制模塊、整流側(cè)最小觸發(fā)角限制控制模塊和熄弧角零啟動控制模塊對α_ORD起限幅作用。

所述換相失敗預(yù)測控制模塊通過對交流電壓的監(jiān)測判斷逆變站是否發(fā)生換相失?。?/p>

所述電壓控制放大器對直流系統(tǒng)在降壓運(yùn)行方式下起定電壓控制的作用；

所述最大觸發(fā)角限制控制模塊根據(jù)換相失敗預(yù)測控制模塊的判斷結(jié)果輸出保證直流系統(tǒng)安全運(yùn)行的最大觸發(fā)角；

所述整流側(cè)最小觸發(fā)角限制控制模塊判斷整流側(cè)發(fā)生故障的嚴(yán)重程度并保證電流控制放大器輸出最小觸發(fā)角；

所述熄弧角零啟動控制模塊將逆變側(cè)的熄弧角置于設(shè)定的熄弧角最小值，以提升直流電壓，從而加快直流系統(tǒng)的恢復(fù)速度。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明利用特高壓直流輸電分極接入拓?fù)湫问綄⒋笕萘康闹绷鞴β瘦斔椭敛煌呢?fù)荷區(qū)域，并顯著提高受端交流系統(tǒng)對直流功率的接納能力，增強(qiáng)在進(jìn)行大功率傳輸時的功率穩(wěn)定性；在兩個受端交流電網(wǎng)為不同區(qū)域的異步交流電網(wǎng)時，如果單極發(fā)生故障，另一極受影響很小，具有良好的響應(yīng)特性，不影響該極的直流功率傳輸，實(shí)現(xiàn)對故障的極間隔離。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中用于特高壓直流輸電的多端饋入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中極控制單元結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供一種用于特高壓直流輸電的多端饋入系統(tǒng)，如圖1所示，所述系統(tǒng)包括：

整流站，用于將來自于送端交流電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)換為直流電；

直流輸電線路，用于將所述直流電傳輸給逆變站；

逆變站，用于將所述直流電轉(zhuǎn)換為交流電，并傳輸給受端交流電網(wǎng)；

控制系統(tǒng)，用于對整流站和逆變站進(jìn)行控制。

所述整流站與逆變站均采用每極兩個12脈動換流器串聯(lián)的主接線方式。

所述逆變站包括第一逆變站和第二逆變站；

所述直流輸電線路包括極I直流輸電線路和極II直流輸電線路；

所述受端交流電網(wǎng)包括第一受端交流電網(wǎng)和第二受端交流電網(wǎng)。

所述整流站的的正極輸出端通過極I直流輸電線路連接第一逆變站，其負(fù)極輸出端通過極II直流輸電線路連接第二逆變站。第一逆變站和第二逆變站可根據(jù)負(fù)荷需求建于兩個相距較遠(yuǎn)的地區(qū)，通過接地極線共用接地極，也可將第一逆變站和第二逆變站建于同一個站內(nèi)，由不同的換流母線通過較長的交流輸電線路將功率輸送受端。由于極I直流輸電線路和極II直流輸電線路電流相同，所以在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下接地極中并無明顯的不平衡電流流過。

本發(fā)明中第一逆變站通過第一換流母線連接第一受端交流電網(wǎng)，所述第二逆變站通過第二換流母線連接第二受端交流電網(wǎng)；其不像傳統(tǒng)兩端直流輸電中需要對雙極功率進(jìn)行控制，在一極發(fā)生故障時由于電壓下降通過P_d/V_d單元計算得到的電流參考值將變大使健全極過負(fù)荷運(yùn)行以保證總功率傳輸，調(diào)控使該極電流過大還易引起換相失敗，所以為保證在發(fā)生單極故障時不會對健全極產(chǎn)生較大擾動，實(shí)現(xiàn)極間故障隔離，在分極接入的系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)中取消雙極控制。

所述第一換流母線和第二換流母線之間通過互聯(lián)變壓器和互聯(lián)阻抗連接。

如圖2所示，所述控制系統(tǒng)包括主控制單元、極控制單元和閥組控制單元；

所述極控制單元包括位于整流站的極控制單元和位于逆變站的極控制單元；

所述閥組控制單元包括位于整流站的閥組控制單元和位于逆變站的閥組控制單元。

所述主控制單元通過位于整流站的極控制單元連接位于整流站的閥組控制單元，所述位于整流站的閥組控制單元控制整流站的換流閥；

所述主控制單元通過位于逆變站的極控制單元連接位于逆變站的閥組控制單元，所述位于逆變站的閥組控制單元控制逆變站的換流閥。

所述位于整流站的極控制單元和位于逆變站的極控制單元通過通訊線路進(jìn)行通信。

如圖3所示，所述極控制單元包括極功率控制模塊(PPC，pole power control)、低壓限流控制模塊(VDCOL，voltage dependent current order limiter)、電流控制放大器(CCA，current control amplifier)、換相失敗預(yù)測控制模塊(CFPRED，commutation failure prediction)、電壓控制放大器(VCA，voltage control amplifier)、最大觸發(fā)角限制控制模塊(AMAX，alpha max)、整流側(cè)最小觸發(fā)角限制控制模塊(RAML，Rectifier alpha min limiter)和熄弧角零啟動控制模塊(GAMMA0)。

所述主控制單元輸出極功率指令給極功率控制模塊，所述極功率控制模塊接收極功率指令，并將極功率指令轉(zhuǎn)換為電流指令I(lǐng)_ORD，所述電流指令I(lǐng)_ORD經(jīng)過低壓限流控制模塊限幅后得到經(jīng)過限幅的電流指令I(lǐng)_{ORD_LIM}，所述經(jīng)過限幅的電流指令I(lǐng)_{ORD_LIM}傳輸給電流控制放大器，所述電流控制放大器將I_{ORD_LIM}轉(zhuǎn)換為換流閥觸發(fā)角α_ORD并輸出；所述換相失敗預(yù)測控制模塊、電壓控制放大器、最大觸發(fā)角限制控制模塊、整流側(cè)最小觸發(fā)角限制控制模塊和熄弧角零啟動控制模塊對α_ORD起限幅作用。圖3中，I_DC為直流電流，ALPHA_MIN_REC表示整流側(cè)最小觸發(fā)角，ALPHA_MIN_INV表示逆變側(cè)最小觸發(fā)角，REC表示整流側(cè)，INV表示逆變側(cè)，ΔI表示電流裕度。

所述換相失敗預(yù)測控制模塊通過對交流電壓的監(jiān)測判斷逆變站是否發(fā)生換相失??；

所述電壓控制放大器對直流系統(tǒng)在降壓運(yùn)行方式下起定電壓控制的作用；

所述最大觸發(fā)角限制控制模塊根據(jù)換相失敗預(yù)測控制模塊的判斷結(jié)果輸出保證直流系統(tǒng)安全運(yùn)行的最大觸發(fā)角；

所述整流側(cè)最小觸發(fā)角限制控制模塊判斷整流側(cè)發(fā)生故障的嚴(yán)重程度并保證電流控制放大器輸出最小觸發(fā)角；

所述熄弧角零啟動控制模塊將逆變側(cè)的熄弧角置于設(shè)定的熄弧角最小值，以提升直流電壓，從而加快直流系統(tǒng)的恢復(fù)速度。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。