[发明专利]基于辅助电源的混合直流输电系统拓扑结构及启动方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种混合直流输电系统启动方式的拓扑结构及启动方法，尤其是涉及一种基于辅助电源的混合直流输电系统拓扑结构及启动方法。

背景技术

近年来，随着高压直流输电技术的不断发展，基于技术和经济因素的考虑，LCC换流器与VSC换流器构成的混合直流输电系统具有较好的应用前景。目前而言，混合直流输电系统在风电并网、弱电网及无源网络供电、向大城市等负荷中心输电等领域具有突出的性价比优势，相信随着国家风电的不断发展及城市用电量的不断增加，混合直流输电系统将具有十分广阔的应用前景。由于混合直流输电系统的特殊性－包括潮流的单向流动和两端换流站启动条件不一致的问题，在连接交流系统时，目前大多数混合直流系统均优先选择VSC侧为定直流电压控制，这样对混合直流输电系统整体控制策略和应用领域均形成了极大的限制，而在LCC作为逆变站实现直流电压控制（或者定熄弧角控制）时，其困难在于VSC和LCC的启动条件相互矛盾，为了解决这一瓶颈，必须解决在该应用场景下混合直流输电系统的启动问题。

发明内容

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种基于辅助电源的混合直流输电系统拓扑结构，其特征在于，整流侧为电网电源通过一个第一换流变压器接VSC换流器第一换流，第一换流变压器一次侧设置一个第一交流断路器，在VSC换流器的交流侧并联一组对应于VSC换流器开关频率下的特征谐波滤波器，同时在交流线路上串联换流电抗器；所述特征谐波滤波器主要是6次、12次的特征谐波滤波器以滤除LCC换流器开关所产生的谐波并稳定直流电流。

逆变侧为两并联的六脉动LCC换流器且中间点接地后分别经第二换流变压器和第三换流变压器接入到电网，第二换流变压器二次侧和第三换流变压器一次侧同时与第二交流断路器连接； 

所述VSC换流器经过直流线路与LCC换流器连接，所述直流线路上还连接有启动电路。 

VSC换流器采用d-q解耦直接电流控制，其有功控制量为有功功率，无功控制量为无功功率，采用这种方式易于控制桥臂开断，实现功率的灵活控制。LCC换流器采用定电压控制。

在上述的基于辅助电源的混合直流输电系统拓扑结构，所述直流线路包括并联在整流侧端VSC换流器出口的两个稳压电容；两个LCC换流器直流侧出口端分别串联一个平波电抗后与在VSC换流器的整流侧连接，直流线路两极还分别并联一组特征次谐波滤波器。

在上述的基于辅助电源的混合直流输电系统拓扑结构，所述启动电路包括一启动电源，所述启动电源经第三交流断路器接第三换流变压器到三相桥式不控整流电路，然后并联到直流线路两极，在不控整流电路出口并联一个电容，与直流电路接口端设置直流断路器。

一种基于辅助电源的混合直流输电系统的启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将整个系统处于停机状态，VSC换流器和LCC换流器分别通过第一换流变压器和第二换流变压器接交流系统处于闭锁状态。

步骤2，开始分别闭合不控整流直流侧的直流断路器与第三交流断路器，通过辅助电源的充电回路使得直流线路上逐渐建立直流电压达到额定直流电压的0.95pu；

步骤3，断开辅助电源，即断开不控整流回路的第三交流断路器和直流断路器；同时闭合整流侧第一交流断路器并启动VSC换流器，设定有功功率指令值为0.1pu、无功功率指令值为0pu；当直流电压达到1.0pu时，闭合逆变侧第二交流断路器然后启动LCC换流器，系统完成启动过程进入稳态运行状态。应当注意的是，这里pu是指标幺值，根据用户自行设定基准值。

因此，本发明具有如下优点：1. 应用于实际两端大电网混合直流输电系统启动过程中时，对于VSC换流器启动需要直流电压、LCC换流器启动需要功率馈入，但启动之前二者都不能相互给予各自所需的条件这一矛盾，可以提供一个很好的解决方法2.该种启动方法可以有效减小启动过程中系统电压电流的冲击，从而保护电力设备、延长其使用寿命。

附图说明

图1为本发明的总体拓扑示意图。

图2为本发明中涉及的整流器的控制框图。

图3为本发明中涉及的逆变器的控制框图。

图4为本发明中涉及的启动过程流程图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：