一種多端高壓直流輸電系統技術方案

本發明專利技術涉及一種多端高壓直流輸電系統，所述系統包括特高壓整流站和特高壓逆變站，其特征在于，所述系統為用于高壓大容量遠距離輸電和向弱交流系統或無源系統負荷中心供電的電網換相換流器LCC與電壓源換流器VSC構成的六端串并聯混合型單極直流輸電系統。通過LCC-VSC串聯支路整體并聯接入到LCC并聯多端系統的形式，完成了對VSC換流站的均壓和分流，在實現高壓大容量遠距離送電的同時，VSC換流站又能向弱系統或無源系統送電，從而能將兩種換流器的優勢綜合利用，既能給電力需求高的大型工業中心、人口密集城市供電，而VSC換流站的接入，又能實現向弱交流系統或者孤島等無源系統送電。

【技術實現步驟摘要】
一種多端高壓直流輸電系統
本專利技術屬于直流輸電領域，具體涉及一種多端高壓直流輸電系統。
技術介紹
傳統直流輸電的換流器采用由晶閘管構成、基于電網換相的換流器(LCC)，由LCC構成的多端直流輸電系統能實現多電源供電和多落點受電，但由于該技術需要所連接的交流系統提供相對穩定的換相電壓，與兩端LCC直流系統一樣，只適用于具有一定短路比的電力系統，不能向弱交流系統和無源負荷中心供電。隨著電力電子技術的高速發展，基于電壓源換流器的高壓直流輸電(VSC-HVDC)的研究日趨成熟，并投入商業運行。與傳統基于LCC的直流輸電比較，VSC-HVDC可以工作在無源逆變狀態，向弱交流系統和無源系統供電，實現有功功率和無功功率的傳輸，提高交流系統穩定性，輸出電壓波形好、功率因數高、諧波小。但VSC電壓等級和額定電流受制于IGBT器件的發展，目前仍無法滿足超高壓大容量長距離輸電需求。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種由LCC與VSC構成的串并聯混合型多端高壓直流輸電系統，其中存在LCC與VSC串聯支路，而該串聯支路與其余LCC端為并聯關系，從而對VSC實現了均壓和分流，滿足VSC電壓和電流限制條件。本系統能綜合LCC高壓大容量遠距離輸電的優勢及VSC向弱系統及無源系統供電的優勢，為多端直流輸電系統提供了一種嶄新的思路。本專利技術提供一種多端高壓直流輸電系統，所述系統為用于高壓大容量遠距離輸電和向弱交流系統或無源系統負荷中心供電的電網換相換流器LCC與電壓源換流器VSC構成的六端串并聯混合型單極直流輸電系統。所述多端高壓直流輸電系統包括特高壓整流站1、特高壓整流站2、特高壓逆變站1、特高壓逆變站2、超高壓逆變站3和VSC逆變站4；所述特高壓整流站1、特高壓整流站2、特高壓逆變站1、特高壓逆變站2和超高壓逆變站3為基于晶閘管的換流器；所述VSC逆變站4為基于IGBT全控可關斷器件的換流器；所述特高壓整流站1、2和特高壓逆變站1、2并聯組成四端特高壓直流輸電系統；所述超高壓逆變站3與VSC逆變站4串聯后，作為一個整體與特高壓逆變站2并聯，用于為VSC逆變站4分壓和均流；所述特高壓整流站1、2和特高壓逆變站1、2用于高壓大容量遠距離輸電；所述VSC逆變站4用于向弱交流系統或無源系統負荷中心供電；所述特高壓整流站1、2與兩個特高壓逆變站之一均采用定直流電流控制；另一個所述特高壓逆變站采用定熄弧角控制，作為電壓控制站；所述超高壓逆變站3采用定直流電流控制，用于控制和調整流經所述超高壓逆變站3和VSC逆變站4的直流電流；所述VSC逆變站4采用定直流電壓和定交流電壓控制；所述VSC逆變站4通過改變調制波的調制系數控制交流電壓；通過改變調制波的相位控制直流電壓。與現有技術比，本專利技術達到的有益效果是：本專利技術提出了一種直流輸電系統，通過LCC-VSC串聯支路整體并聯接入到LCC并聯多端系統的形式，完成了對VSC換流站的均壓和分流，在實現高壓大容量遠距離送電的同時，VSC換流站又能向弱系統或無源系統送電，從而能將兩種換流器的優勢綜合利用，為未來多端直流輸電系統的發展提供了一個嶄新的思路。兩個特高壓整流站具有很大的輸送容量，能將鄰近的大型能源基地的電能集中起來送往遠方負荷中心；逆變站1和逆變站2同樣作為特高壓換流站，既能給電力需求高的大型工業中心、人口密集城市供電，而VSC換流站的接入，又能實現向弱交流系統或者孤島等無源系統送電。本專利技術提出的一種高壓直流輸電系統可以應用的場合包括：(1)從能源基地輸送電力到遠方的幾個負荷中心；(2)在大城市和工業中心，由于架空線路走廊不能解決而必須使用電纜，或短路容量受到限制不宜采用交流供電時，利用直流輸電向這些地方的若干個換流站供電；(3)直流輸電線路中間分別接入負荷或電源；(4)利用直流線路實現幾個孤立交流系統的非同期聯絡；(5)連接分布式發電系統等。附圖說明圖1為本專利技術提供的六端串并聯混合型單極直流輸電系統具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作進一步的詳細說明。實施例如圖1所示，本專利技術提出的一種高壓直流輸電系統中，包括：兩組十二脈動換流器串聯的特高壓整流站1、2和特高壓逆變站1、2中，每組十二脈動換流器額定直流電壓400kV，每個站額定直流電壓800kV。超高壓逆變站3為一組十二脈動換流器，額定直流電壓660kV。VSC逆變站4額定直流電壓140kV。特高壓整流站1、2額定電流2000A，特高壓逆變站1、2額定電流1500A，超高壓逆變站3和VSC逆變站4額定電流1000A。特高壓整流站1、2和特高壓逆變站1、2并聯組成四端特高壓直流輸電系統，660kV超高壓逆變站3以及VSC逆變站4互為串聯后，作為一個整體與特高壓逆變站2并聯，通過這種串聯和并聯的方法，達到了為VSC逆變站4分壓和均流的效果，實現了VSC的接入。混合多端直流輸電系統的控制思路與傳統多端直流輸電相同，在并聯方式下選擇一個換流站維持系統正常運行的直流電壓，其他換流站控制直流電流；在串聯方式下由一個換流站維持系統正常運行的直流電流，其余換流站控制直流電壓。對于本系統，穩態運行時特高壓整流站1、2和特高壓逆變站1均采用定直流電流控制，特高壓逆變站2采用定熄弧角控制，作為電壓控制站，在這種方式下4端特高壓直流輸電系統可以穩定運行；超高壓逆變站3和VSC逆變站4相當于串聯方式，兩個站電流相等，超高壓逆變站3采用定直流電流控制，通過它的控制能調整流經所述超高壓逆變站3和VSC逆變站4的直流電流。VSC逆變站4采用定直流電壓和交流電壓控制方式，其中，交流電壓相位的控制可以通過改變調制波的調制系數來實現；直流電壓的控制可以通過改變調制波的相位來實現。本專利技術設計的輸電系統，并聯系統中由一個換流站控制直流電壓，串聯支路中由LCC換流站控制直流電流，VSC換流站控制直流電壓，無論是串聯支路還是并聯系統均能維持直流電壓和直流電流的穩定性。這種結構的優點在于：兩個特高壓整流站具有很大的輸送容量，能將鄰近的大型能源基地的電能集中起來送往遠方負荷中心；逆變站1和逆變站2同樣作為特高壓換流站，能給電力需求高的大型工業中心、人口密集城市供電；而VSC換流站的接入，能實現向弱交流系統或者孤島等無源系統送電。本專利技術也可以根據具體工程進行調整，各換流站均配置換流變壓器、交流濾波器、直流濾波器、平波電抗器。最后應當說明的是：以上實施例僅用以說明本專利技術的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本專利技術進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本專利技術的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本專利技術精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本專利技術的權利要求范圍當中。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多端高壓直流輸電系統，所述系統包括特高壓整流站和特高壓逆變站，其特征在于，所述系統為用于高壓大容量遠距離輸電和向弱交流系統或無源系統負荷中心供電的電網換相換流器LCC與電壓源換流器VSC構成的六端串并聯混合型單極直流輸電系統。

【技術特征摘要】
1.一種多端高壓直流輸電系統，其特征在于，所述系統包括第一特高壓整流站、第二特高壓整流站、第一特高壓逆變站、第二特高壓逆變站、超高壓逆變站和VSC逆變站；所述第一特高壓整流站、第二特高壓整流站、第一特高壓逆變站、第二特高壓逆變站和超高壓逆變站為電網換相換流器LCC，即為基于晶閘管的換流器；所述VSC逆變站為基于IGBT全控可關斷器件的換流器；所述第一特高壓整流站、第二特高壓整流站、第一特高壓逆變站和第二特高壓逆變站均包括兩組十二脈動換流器，所述兩組十二脈動換流器串聯連接；所述超高壓逆變站包括一組十二脈動換流器；所述第一、第二特高壓整流站和第一、第二特高壓逆變站并聯組成四端特高壓直流輸電系統...

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷霄，王華偉，李新年，孫栩，謝國平，王明新，劉耀，吳婭妮，楊鵬，王薇薇，胡濤，王晶芳，王亮，董鵬，朱藝穎，劉翀，陳凌芳，龐廣恒，張晉華，楊萬開，蔣衛平，
申請(專利權)人：國家電網公司，中國電力科學研究院，
類型：發明
國別省市：