[发明专利]串联型多端直流输电系统及损耗补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及串联型多端直流输电系统及损耗补偿方法。 

背景技术

多端直流输电系统常见为两类：并联型多端直流输电系统和串联型多端直流输电系统。并联型多端直流输电系统的各个换流站的直流侧通过传输线并联连接在一起；而串联型多端直流输电系统的各个换流站的直流侧通过直流传输线串联连接在一起。多端直流输电系统在换流站间距离短和电压绝缘设计困难情况下，相比并联型多端直流输电系统具有一定的技术优势。 

串联型多端直流输电系统的各个换流站直流侧依次串联连接，因此各站直流侧电流唯一，但各站直流电压不同。因此，在该控制系统设计中，通常设定某一换流站(通常为整流站)控制直流电流，称为定电流设定端；而其它换流站控制各自的直流侧电压，称为电压设定端。在定电流设定端换流站控制直流电流下，各电压设定端换流站通过控制直流电压调整各换流站的有功功率。 

串联型多端直流输电系统中直流传输线路的参数变化对该直流输电系统尤其是定电流设定端换流站存在较大影响。特别地，直流传输线路的电阻值会随环境变化发生改变，例如温度变化。在此情况下，电流设定端为了维持直流电流实际值与直流电流指令一致，将相应调整输出电流设定端的直流电压。然而，在直流电阻增加的情形下，电流设定端的直流电压也会增加，这增加了该换流站有功和无功功率需求变化，也需要加大站内设备设计裕量。例如，在800kV／3200MW单极串联型四端直流输电系统(两个整流站，两个逆变站)中，总的直流输电线路每增加1Ω，电流设定端换流站直流电压将增加4kV，其触发角大约变化1.73度，这将造成有功／无功功率大的波动。通常直流输电线路有数Ω的电阻值变化，换流站设备设计裕量会因此增大，在控制中换流站有功／无功功率的波动也会增加系统的不稳定性。 

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种串联型多端直流输电系统，包括：第一换流站单元组，包括依次串联的至少一个第一换流站单元；第二换流站单元组，包括依次串联的多个第二换流站单元；包括第一端和第二端的高压直流极线；和控制器；其中：第一换流站单元组的一直流端和第二换流站单元组的一直流端分别与高压直流极线的第一端和第二端电气耦合；第一换流站单元组的另一直流端和第二换流站单元组的另一直流端分别与接地极电气耦合；并且控制器，其可控制第一换流站单元组和第二换流站单元组分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式、可控制所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的一个换流站单元作为一个电流控制端以保持直流电流恒定，并且可获得所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元的直流电压值和高压直流极线的电流值的信息并且基于所述信息调节所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的至少一个非定电流端换流站单元的直流电压以便补偿高压直流极线的功率损耗。 

根据本发明的另一个方面，提供一种串联型多端直流输电系统的损耗补偿方法，该串联型多端直流输电系统包括：第一换流站单元组，包括依次串联的至少一个第一换流站单元；第二换流站单元组，包括依次串联的多个第二换流站单元；包括第一端和第二端的高压直流极线；和控制器；其中：第一换流站单元组的一直流端和第二换流站单元组的一直流端分别与高压直流极线的第一端和第二端电气耦合；第一换流站单元组的另一直流端和第二换流站单元组的另一直流端分别与接地极电气耦合；该方法包括：控制第一换流站单元组和第二换流站单元组分别工作于整流模式和逆变模式中的彼此不同的模式；控制所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的一个换流站单元作为一个电流控制端以保持直流电流恒定；获得所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元的直流电压值和高压直流极线的电流值的信息；以及基于所述信息调节所述至少一个第一换流站单元和所述多个第二换流站单元中的至少一个非定电流端换流站单元的直流电压以便补偿高压直流极线的功率损耗。 

通过采用上述的系统和方法，可以补偿高压直流极线的功率损耗，并且 减小电流设定端的直流电压的增加，从而降低该换流站有功和无功功率需求变化和站内设备设计裕量。 

附图说明

图1示出根据本发明的一个实施例的串联型多端直流输电系统； 

图2示出换流站单元的结构； 

图3示出基于图1所示串联型多端直流输电系统的控制模块图；和 

图4示出图3中的功率平衡控制模块的结构图。 

具体实施方式