一种特高压混合直流输电系统的启动方式

摘要

本发明提出了一种特高压混合直流输电系统的启动方式，整流站LCC采用由2组6脉动换流单元串联组成的十二脉动换流器，在直流线路出口处串联平波电抗器，系统侧并联接入滤波器。逆变站MMC的换流单元采用半桥子模块。平波电抗器连接在直流线路出口侧，交流滤波器安装在交流母线上，系统采用双极金属中线方式。启动时首先建立逆变侧直流电压，然后解锁整流侧LCC，通过调节触发角使电流达到额定值完成启动过程。详细分析了MMC启动过程，考虑了不可控充电和可控充电阶段的衔接，减小了启动过程中的过电压现象。考虑到不同阶段的不同特点，提出了各个启动阶段的开始时间及持续时间。

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种特高压混合直流输电系统的启动方式。

背景技术

近年来国家大力发展西电东送工程，将西部的清洁能源通过直流线路送往东南部沿海经济发达地区。传统直流输电容量大成本低但存在换相失败风险，柔性直流输电虽无换相失败风险但相对于同等级的传统直流输电其建设成本高，运行损耗大。结合两者优势的混合直流输电应运而生。混合直流输电工程的实现为电网安全经济运行提供了强有力的支撑，也为世界直流输电的发展注入了新的活力。但混合直流输电系统特有的拓扑结构也使得其启动过程也传统直流输电不同。

因此为了能更好地发挥混合直流输电系统的作用，对其启动策略的研究就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种特高压混合直流输电系统的启动方式，使得系统能够平滑稳定的实现启动。

启动时首先建立逆变侧直流电压，然后解锁整流侧LCC，通过调节触发角使电流达到额定值完成启动过程。

详细分析了MMC启动过程，考虑了不可控充电和可控充电阶段的衔接，减小了启动过程中的过电压现象。

考虑到不同阶段的不同特点，提出了各个启动阶段的开始时间及持续时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。

图1为逆变侧直流电压波形。

图2为MMC电容电压。

图3为LCC直流电流及指令值。

图4为LCC触发角。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

基本思路为先建立逆变侧直流电压，然后解锁整流侧LCC，通过调节触发角使电流达到额定值；详细步骤如下：(1) MMC闭锁，投入交流限流电阻，MMC进入不可控充电阶段，直到直流电压接近于换流变压器阀侧交流线电压峰值。

(2)解锁MMC，控制策略为定直流电压控制，进入可控充电阶段，设定值按照一定斜率上升至额定值 。

(3)解锁LCC，控制策略为定电流控制，电流设定值从0上升至额定值；启动过程完成。

LCC-MMC系统整流侧LCC采用定直流电流控制，逆变侧MMC采用定直流电压控制，基本思路为先在逆变侧建立一定的直流电压，然后解锁LCC，在系统建立直流电流，完成启动。

其中，MMC在0.3秒时投入系统，在此之前通过MMC模块的反并联二极管给电容充电，为不可控充电阶段，根据相关资料，可知不可控充电最大电压只能达到换流变压器阀侧线电压的幅值。从图1可以看出，在0.3秒前的阶段，电压在逐步上升，为了限制启动过程中的过电流，换流变压器阀侧加入了交流限流电阻，导致SM模块的充电速度减慢，因此设置0.3秒的不可控充电时间。从图2可以看到，MMC模块两侧的电压最终稳定在355KV即额定电压的71%左右。与理论相符合。

在0.3秒后投入MMC，开始采用定电压控制策略，可以看到在投入MMC的时刻会发生电压的波动，目前没有找到比较好的解决办法。MMC的定电压控制在LCC投入之前设定值选择为0.7p.u.，目的是为了减缓LCC投入时电流变化引起的电压波动造成过电压。

由图1可知在0.8秒投入LCC时，直流电压已经基本稳定。LCC投入时直流电压设定值为0，在接下来的0.1秒时间内设定值上升到额定值。设定值不采取阶跃变化是为了减小电流达到额定值时的过电流；不采用过小的电流变化率是为了减小电流上升过程对电压造成的影响，防止过电压的发生。电流的设定值及实际值变化轨迹如图3.可以看出电流较稳定的上升到额定值并且没有出现过电流现象。

直流电压在直流电流从0开始上升时会产生波动，除非直流电流变化率非常小，但启动过程没有足够的时间来保证不产生过电压。参考Cigre模型的启动过程，同样存在电压波动，但是由于电压是从0开始上升的，电压波动发生时电压的实际值较小，因此波动的幅值没有超出额定值，以此为启示，在LCC启动时将直流电压保持在0.7p.u.，这就是MMC侧可控充电阶段不直接建立额定直流电压而建立0.7p.u.的原因。

直流电流的上升速率如果设置较小，则在电压逐渐接近额定值的过程中会发生较大波动。最终,关断角稳定在15°左右，系统启动完成，如图4所示。