一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法，多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)，包括第一VSC單元，第二VSC單元，第一LCC單元，第二LCC單元和若干個(gè)直流切換開關(guān)；所述直流切換開關(guān)通過不同的開關(guān)狀態(tài)使所述多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)形成單極LCC?VSC混合系統(tǒng)、單極VSC?LCC混合系統(tǒng)、LCC?VSC混合雙極系統(tǒng)和LCC+VSC?VSC+LCC混合雙極系統(tǒng)。通過拓?fù)渲虚_關(guān)的靈活組合便可以形成三類混合系統(tǒng)，通過一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三類混合系統(tǒng)的試驗(yàn)，從而可以節(jié)約工程占地面積，還能節(jié)約成本。
【專利說明】
一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及柔性直流輸電領(lǐng)域，特別是一種混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)及其試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]20世紀(jì)50年代以來，傳統(tǒng)高壓直流輸電系統(tǒng)(又稱電網(wǎng)換相換流器高壓直流輸電系統(tǒng)，Line Commutated Converter Based High Voltage Direct Current，LCC_HVDC)以其遠(yuǎn)距離大容量輸電、有功功率快速可控等特點(diǎn)在世界范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展，目前已被廣泛地應(yīng)用于海底電纜送電、大容量遠(yuǎn)距離輸電以及異步電網(wǎng)背靠背互聯(lián)等場(chǎng)合。但LCC-HVDC由于采用無自關(guān)斷能力的普通晶閘管作為換流元件，需要借助一定強(qiáng)度的交流系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)換相，這使其存在著逆變站有換相失敗風(fēng)險(xiǎn)、無法對(duì)弱交流系統(tǒng)供電、不能作為電網(wǎng)大停電的恢復(fù)電源，且運(yùn)行中需要消耗大量無功功率等缺陷，一定程度上制約了它的發(fā)展。
[0003]近年來以全控型器件為基礎(chǔ)的電壓源換流器高壓直流輸電(Voltage SourceConverter Based High Voltage Direct Current，VSC_HVDC)因其可獨(dú)立控制有功無功功率、不存在換相失敗、可為無源孤島供電等諸多優(yōu)點(diǎn)得到學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的青睞。然而，與LCC相比，現(xiàn)有常用的VSC拓?fù)淦毡榇嬖谥圃斐杀靖摺p耗大，且無直流故障穿越能力等缺陷，而針對(duì)直流故障穿越能力提出的新型拓?fù)湟埠艽蟪潭壬咸岣吡酥圃斐杀竞图夹g(shù)復(fù)雜度，這使得VSC-HVDC在長(zhǎng)距離大容量輸電場(chǎng)合的運(yùn)行受到制約。
[0004]為了取長(zhǎng)補(bǔ)短，結(jié)合LCC-HVDC技術(shù)成熟、成本低廉和VSC-HVDC技術(shù)調(diào)節(jié)性能優(yōu)良的特點(diǎn)，混合直流輸電技術(shù)成為新的研究熱點(diǎn)。混合直流輸電技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)LCC-HVDC技術(shù)成熟、成本低、容量高的特點(diǎn)以及VSC-HVDC無換相失敗，控制靈活，拓展性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)輸電的同時(shí)，能夠有效改善目前常規(guī)直流輸電受端換相失敗等問題，在柔性直流尚不具備與常規(guī)直流相當(dāng)?shù)妮旊娙萘康默F(xiàn)狀下，是一種具備較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化配置方案。
[0005]目前，根據(jù)調(diào)研成果，混合直流輸電系統(tǒng)根據(jù)LCC、VSC換流器的不同組合構(gòu)成了多種拓?fù)湫问剑瑥亩_(dá)到不同的應(yīng)用目的，其主要包括三類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，第一類為直流端混合系統(tǒng)，此拓?fù)錇橐欢巳嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)和一端傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)在直流側(cè)連接得到的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);第二類為交流端混合系統(tǒng)，此拓?fù)錇橛扇嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)與傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)在交流側(cè)連接得到;第三類為直流極混合系統(tǒng)，此拓?fù)涫窃谝欢藫Q流器中同時(shí)含有LCC換流單元和VSC換流單元。根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，三類混合系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合各有側(cè)重?？傮w而言，由于VSC可獨(dú)立快速調(diào)節(jié)無功功率，實(shí)現(xiàn)交流電壓支撐，改善交流系統(tǒng)強(qiáng)度，因此當(dāng)VSC為送端換流器時(shí)，其可以為大規(guī)?？稍偕茉刺峁┎⒕W(wǎng)電壓；當(dāng)VSC為受端換流器時(shí)，其可以向弱交流系統(tǒng)甚至無源網(wǎng)絡(luò)供電，并實(shí)現(xiàn)失電地區(qū)的黑啟動(dòng)；當(dāng)VSC交流側(cè)同時(shí)接入LCC換流器時(shí)，其可以為L(zhǎng)CC提供無功支撐，改善LCC換相失敗問題，提高系統(tǒng)可靠性。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，在工程應(yīng)用之前，需要對(duì)各種類型的換流系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)性的試驗(yàn)。通常，對(duì)于特定的類型，需要搭建對(duì)于的試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。如果為了對(duì)三類換流系統(tǒng)都進(jìn)行試驗(yàn)，則必須搭建三個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，那么就需要大量的占地面積，而且成本也很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種新型的混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)，主要是其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用以解決搭建多個(gè)現(xiàn)有試驗(yàn)系統(tǒng)占地面積大、成本高的問題。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括:
[0009]—種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)，包括第一 VSC單元，第二 VSC單元，第一 LCC單元，第二 LCC單元和若干個(gè)直流切換開關(guān);所述直流切換開關(guān)通過不同的開關(guān)狀態(tài)使所述多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)形成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)、單極VSC-LCC混合系統(tǒng)、LCC-VSC混合雙極系統(tǒng)和LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極系統(tǒng)。
[0010]所述直流切換開關(guān)包括:第一LCC單元與第一 VSC單元連接形成單極運(yùn)行的第一直流切換開關(guān)(QKl);第二LCC單元與第二VSC單元連接形成單極運(yùn)行的第二直流切換開關(guān)(QK2);第二LCC單元與第二VSC單元反向連接形成單極運(yùn)行的第三直流切換開關(guān)(QK3);用于第二VSC單元接地的第四直流切換開關(guān)(QK4);用于第二LCC單元接地的第五直流切換開關(guān)(QK5);用于第一VSC單元與第二VSC單元正端連接的第六直流切換開關(guān)(QK6);用于第一VSC單元與第二VSC單元負(fù)端連接的第七直流切換開關(guān)(QK7);用于第一LCC單元與第二LCC單元串聯(lián)的第八直流切換開關(guān)(QK8)。
[0011]本發(fā)明還提供了一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，包括步驟:
[0012]I)實(shí)現(xiàn)單極LCC-VSC混合系統(tǒng)的步驟:第一 LCC單元、第一 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合，第一直流切換開關(guān)(QKl)閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行，第一 LCC單元，第一 VSC單元組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)；
[0013]第二LCC單元、第二 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合，第二直流切換開關(guān)(QK2)閉合，第五直流切換開關(guān)(QK5)閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行，第一LCC單元、第一VSC單元組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)；
[0014]2)實(shí)現(xiàn)單極VSC-LCC混合系統(tǒng)的步驟:第二 LCC單元、第二 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合，第三直流切換開關(guān)QK3閉合，第五直流切換開關(guān)(QK5)閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行時(shí)，第二 LCC單元、第二 VSC單元組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)；
[0015]3)實(shí)現(xiàn)LCC-VSC混合雙極系統(tǒng)的步驟:第一 LCC單元、第一 VSC單元、第二 LCC單元、第二VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合;第四、第五、第六、第七直流切換開關(guān)(QK4、QK5、QK6、QK7、QK8)閉合，其余開關(guān)均斷開;正極送端第一LCC單元，正極受端是第二LCC單元，負(fù)極送端是第二 VSC單元，負(fù)極受端是第一 VSC單元；
[0016]4)實(shí)現(xiàn)LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極系統(tǒng):第一LCC單元、第一VSC單元、第二LCC單元、第二 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合;第一、第三、第四直流切換開關(guān)(QK1、QK3、QK4)閉合，其它開關(guān)斷開;送端正極是第一 LCC單元，送端負(fù)極是第二 VSC單元;受端正極是第一 VSC單元，受端負(fù)極是第二 LCC單元。
[0017]本發(fā)明提供了一種新型多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，僅通過拓?fù)渲虚_關(guān)的靈活組合便可以形成三類混合系統(tǒng)，通過一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)三類混合系統(tǒng)的試驗(yàn)，從而可以節(jié)約工程占地面積，還能節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的試驗(yàn)系統(tǒng)拓?fù)洹?br>【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0020]混合直流輸電技術(shù)結(jié)合了傳統(tǒng)LCC-HVDC技術(shù)成熟、成本低、容量高的特點(diǎn)以及VSC-HVDC無換相失敗，控制靈活，拓展性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)輸電的同時(shí)，能夠有效改善目前常規(guī)直流輸電受端換相失敗等問題，在柔性直流尚不具備與常規(guī)直流相當(dāng)?shù)妮旊娙萘康默F(xiàn)狀下，是一種具備較高技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)化配置方案。
[0021 ]如圖1的一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)，包括第一VSC單元，第二VSC單元，第一 LCC單元，第二 LCC單元和若干個(gè)直流切換開關(guān);所述直流切換開關(guān)通過不同的開關(guān)狀態(tài)使所述多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)形成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)、單極VSC-LCC混合系統(tǒng)、LCC-VSC混合雙極系統(tǒng)和LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極系統(tǒng)。
[0022]具體的，所述直流切換開關(guān)包括:第一LCC單元與第一VSC單元連接形成單極運(yùn)行的第一直流切換開關(guān)(QKl);第二LCC單元與第二VSC單元連接形成單極運(yùn)行的第二直流切換開關(guān)(QK2);第二LCC單元與第二VSC單元反向連接形成單極運(yùn)行的第三直流切換開關(guān)(QK3);用于第二VSC單元接地的第四直流切換開關(guān)(QK4);用于第二LCC單元接地的第五直流切換開關(guān)(QK5);用于第一VSC單元與第二VSC單元正端連接的第六直流切換開關(guān)(QK6);用于第一VSC單元與第二VSC單元負(fù)端連接的第七直流切換開關(guān)(QK7);用于第一LCC單元與第二LCC單元串聯(lián)的第八直流切換開關(guān)(QK8)。
[0023]本文所述的第一 VSC單元、第二 VSC單元為VSC-HVDC柔性直流輸電換流器單元;第一LCC單元、第二LCC單元為L(zhǎng)CC-HVDC晶閘管直流輸電換流器單元。結(jié)合圖1，第一VSC單元、第二 VSC單元、第一 LCC單元、第二 LCC單元分別寫做IVSC、2VSC、ILCC、2LCC。
[0024]關(guān)于試驗(yàn)方法實(shí)施例，各類混合直流試驗(yàn)系統(tǒng)拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)方式如下:
[0025]一，單極LCC-VSC混合試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式:
[0026]I)圖1中IQSl，1QS2閉合，QKl閉合；其余開關(guān)均退出運(yùn)行時(shí)，1LCC，IVSC組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)；
[0027]2)圖1中2QS1，2QS2電源進(jìn)線開關(guān)閉合，QK2閉合，QK5閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行時(shí)，2LCC，2VSC組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)。
[0028]該模式下監(jiān)控裝置必須對(duì)上述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，如果任意一個(gè)開關(guān)狀態(tài)錯(cuò)誤，監(jiān)控裝置必須拒絕解鎖。
[0029]二，單極VSC-LCC混合試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式:圖1中2QS1，2QS2閉合，QK3閉合;QK5閉合;其余開關(guān)均退出運(yùn)行時(shí)，2LCC，2VSC組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)。
[0030]該模式下監(jiān)控裝置必須對(duì)上述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，如果任意一個(gè)開關(guān)狀態(tài)錯(cuò)誤，監(jiān)控裝置必須拒絕解鎖。
[0031]三兒(:(^^(:混合雙極試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式:圖1中1031、1032、2031、2032閉合;開關(guān)QK4、QK5、QK6、QK7、QK8閉合;其余開關(guān)均斷開時(shí)，此模式組成LCC-VSC混合雙極系統(tǒng)。此模式下，正極送端ILCC單元，正極受端是2LCC單元，負(fù)極送端是2VSC單元，負(fù)極受端是IVSC單元。
[0032]該模式下監(jiān)控裝置必須對(duì)上述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，如果任意一個(gè)開關(guān)狀態(tài)錯(cuò)誤，監(jiān)控裝置必須拒絕解鎖。
[0033]四，LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極試驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式:
[0034]圖1中IQSl、1QS2、2QS1、2QS2閉合;直流切換開關(guān)QKl、QK4、QK3閉合，其它開關(guān)斷開時(shí)，可實(shí)現(xiàn)LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極系統(tǒng)。
[0035]該模式送端的正極是1LCC，負(fù)極是2VSC;受端的正極是1VSC，負(fù)極是2LCC。
[0036]該模式下監(jiān)控裝置不允許受端的2LCC處于整流狀態(tài)，否則拒絕解鎖；
[0037]監(jiān)控裝置必須對(duì)上述轉(zhuǎn)換開關(guān)的輔助觸點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，如果任意一個(gè)開關(guān)狀態(tài)錯(cuò)誤，監(jiān)控裝置必須拒絕解鎖；
[0038]監(jiān)控裝置必須判斷，在可能出現(xiàn)把2LCC設(shè)置成整流模式時(shí)，必須拒絕解鎖。
[0039]以上給出了本發(fā)明涉及的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。在本發(fā)明給出的思路下，采用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言容易想到的方式對(duì)上述實(shí)施例中的技術(shù)手段進(jìn)行變換、替換、修改，并且起到的作用與本發(fā)明中的相應(yīng)技術(shù)手段基本相同、實(shí)現(xiàn)的發(fā)明目的也基本相同，這樣形成的技術(shù)方案是對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行微調(diào)形成的，這種技術(shù)方案仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括第一 VSC單元，第二 VSC單元，第一 LCC單元，第二 LCC單元和若干個(gè)直流切換開關(guān)； 所述直流切換開關(guān)通過不同的開關(guān)狀態(tài)使所述多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)形成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)、單極VSC-LCC混合系統(tǒng)、LCC-VSC混合雙極系統(tǒng)和LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述直流切換開關(guān)包括:第一LCC單元與第一VSC單元連接形成單極運(yùn)行的第一直流切換開關(guān)(QKl); 第二 LCC單元與第二 VSC單元連接形成單極運(yùn)行的第二直流切換開關(guān)(QK2); 第二 LCC單元與第二 VSC單元反向連接形成單極運(yùn)行的第三直流切換開關(guān)(QK3); 用于第二VSC單元接地的第四直流切換開關(guān)(QK4); 用于第二LCC單元接地的第五直流切換開關(guān)(QK5); 用于第一 VSC單元與第二 VSC單元正端連接的第六直流切換開關(guān)(QK6); 用于第一 VSC單元與第二 VSC單元負(fù)端連接的第七直流切換開關(guān)(QK7); 用于第一 LCC單元與第二 LCC單元串聯(lián)的第八直流切換開關(guān)(QK8)。3.如權(quán)利要求1所述的一種多功能混合直流輸電試驗(yàn)系統(tǒng)的試驗(yàn)方法，其特征在于，包括步驟: 1)實(shí)現(xiàn)單極LCC-VSC混合系統(tǒng)的步驟:第一LCC單元、第一 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合，第一直流切換開關(guān)(QKl)閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行，第一 LCC單元，第一 VSC單元組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)； 第二 LCC單元、第二 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合，第二直流切換開關(guān)(QK2)閉合，第五直流切換開關(guān)(QK5)閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行，第一 LCC單元、第一 VSC單元組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)； 2)實(shí)現(xiàn)單極VSC-LCC混合系統(tǒng)的步驟:第二LCC單元、第二 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合，第三直流切換開關(guān)QK3閉合，第五直流切換開關(guān)(QK5)閉合，其余開關(guān)均退出運(yùn)行時(shí)，第二LCC單元、第二 VSC單元組成單極LCC-VSC混合系統(tǒng)； 3)實(shí)現(xiàn)LCC-VSC混合雙極系統(tǒng)的步驟:第一LCC單元、第一 VSC單元、第二 LCC單元、第二VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合;第四、第五、第六、第七直流切換開關(guān)(QK4、QK5、QK6、QK7、QK8)閉合，其余開關(guān)均斷開;正極送端第一LCC單元，正極受端是第二LCC單元，負(fù)極送端是第二VSC單元，負(fù)極受端是第一 VSC單元； 4)實(shí)現(xiàn)LCC+VSC-VSC+LCC混合雙極系統(tǒng):第一LCC單元、第一 VSC單元、第二 LCC單元、第二 VSC單元電源進(jìn)線開關(guān)閉合;第一、第三、第四直流切換開關(guān)(QK1、QK3、QK4)閉合，其它開關(guān)斷開;送端正極是第一 LCC單元，送端負(fù)極是第二 VSC單元;受端正極是第一 VSC單元，受端負(fù)極是第二 LCC單元。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK105891630SQ201610202783
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】范彩云, 何青連, 付艷花, 洪波
【申請(qǐng)人】許繼集團(tuán)有限公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司, 許繼電氣股份有限公司