專利名稱：一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法
技術領域：
本發明涉及高壓直流輸電領域，特別是關于一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法。
背景技術：
我國已開發的火電基地多數處于負荷中心附近，這些地區的交流電網相對較完善，火電基地的發電機組可以直接接入交流電網，外送的高壓直流輸電系統也可以直接接入交流電網。但是亟待開發的某些地區沒有完善的交流電網，甚至沒有交流電網。當開發這些地區的火電基地并通過高壓直流輸電系統輸送到用電負荷中心時，火電基地的火力發電機組和高壓直流輸電系統都沒有可靠地交流電網作為支撐，火力發電機組需要和高壓直流輸電系統直接相聯。這種情況下，火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動問題成為制約這類火電基地開發的瓶頸。首先，火力發電機組的啟動過程極其復雜，需要鍋爐、汽輪機、發電機的密切配合，同時還需要可靠的交流電網作為支撐。其次，高壓直流輸電系統的啟動也需要可靠的交流電網作為支撐。這是因為高壓直流輸電系統中的晶閘管換流閥屬于半可控器件，其開通可控但關斷不可控，這使得高壓直流輸電系統的啟動和運行需要一定強度的交流系統，以滿足換流器換相的需要。所以，當送端沒有發電機組或者僅有極少量發電機組時，交流系統極弱，高壓直流輸電系統啟動和運行是不可行的。再次，火力發電機組帶高壓直流輸電系統零功率啟動還要解決低次諧振、自勵磁、濾波器投切電壓波動、頻率控制等一系列問題。因此火力發電機組帶高壓直流輸電系統零功率啟動被認為不具操作性。另外，火力發電廠和高壓直流輸電系統換流站的建設和調試期間需要可靠的廠用和站用電源作保障。柔性直流輸電技術是目前最為先進的輸電技術，在孤島供電、城市供電等方面具有一系列的優勢。它利用全可控的IGBT換流閥模塊，實現了有功和無功的四象限解耦控制，即在控制有功功率傳輸的同時，又可以控制無功功率的傳輸。柔性直流輸電系統通常包括聯結變壓器、IGBT換流閥、直流電抗器、直流輸電線路(電纜)、啟動電阻和橋臂電抗器。其中，前四者的投資較大。柔性直流輸電系統受設備制造和投資的限制，電壓等級不超過320kV，輸電容量尚不超過1000MW，目前尚不滿足火電基地大容量電力外送的需求，但是利用柔性直流輸電技術和高壓直流輸電技術相結合，可以在增加較小投資的基礎上，解決火力發電機組帶高壓直流輸電系統零功率啟動的問題。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法。為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，其特征在于:1)利用高壓直流輸電系統極I中的換流變壓器、平波電抗器和直流輸電線路作為第一部分設備，增加IGBT換流閥、橋臂電抗器和啟動電阻作為第二部分設備，由所述第一部分設備和第二部分設備共同組成一柔性直流輸電系統，并根據所述第一部分設備的參數，確定所述第二部分設備的參數；2)建立所述柔性直流輸電系統的連接關系；3)火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動。所述步驟I)包括以下步驟:1-1)根據所述高壓直流輸電系統的換流變壓器閥側額定相電壓Uv，確定所述柔性直流輸電系統的額定電壓Udc ；1-2)根據所述高壓直流輸電系統的單極最小啟動功率Phv(k，min，確定所述柔性直流輸電系統的額定功率Pd。； 1-3)根據所述柔性直流輸電系統的額定電壓Udc和額定功率Pd。，確定所述柔性直流輸電系統的額定電流Idc ;1-4)根據所述柔性直流輸電系統的額定電壓Udc和額定電流Id。，確定所述柔性直流輸電系統中的IGBT換流閥的基本參數、橋臂電抗器電感值和啟動電阻的電阻值。所述步驟1-1)中，假設所述高壓直流輸電系統的換流變壓器閥側額定相電壓為Uv，所述柔性直流輸電系統的額定調制比為M，M取0.85 0.9，則所述柔性直流輸電系統的
額定電壓Udc為
權利要求
1.一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，其特征在于: 1)利用高壓直流輸電系統極I中的換流變壓器、平波電抗器和直流輸電線路作為第一部分設備，增加IGBT換流閥、橋臂電抗器和啟動電阻作為第二部分設備，由所述第一部分設備和第二部分設備共同組成一柔性直流輸電系統，并根據所述第一部分設備的參數，確定所述第二部分設備的參數； 2)建立所述柔性直流輸電系統的連接關系； 3)火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動。
2.如權利要求1所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，所述步驟I)包括以下步驟: 1-1)根據所述高壓直流輸電系統的換流變壓器閥側額定相電壓Uv，確定所述柔性直流輸電系統的額定電壓Udc ； 1-2)根據所述高壓直流輸電系統的單極最小啟動功率Phvd。，min，確定所述柔性直流輸電系統的額定功率Pd。； 1-3)根據所述柔性直流輸電系統的額定電壓Udc和額定功率Pd。，確定所述柔性直流輸電系統的額定電流Id。； 1-4)根據所述柔性直流輸電系統的額定電壓Udc和額定電流Id。，確定所述柔性直流輸電系統中的IGBT換流閥的基本參數、橋臂電抗器電感值和啟動電阻的電阻值。
3.如權利要 求2所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，其特征在于:所述步驟1-1)中，假設所述高壓直流輸電系統的換流變壓器閥側額定相電壓為Uv，所述柔性直流輸電系統的額定調制比為M，M取0.85 0.9，則所述柔性直流輸電系統的額定電壓Ud。為:U‘二(i；j
4.如權利要求2所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電樂統的零功率啟動方法，其特征在于:所述步驟1-2)中，假設所述高壓直流輸電系統的單極最小啟動功率為PhvfcminJlJ所述柔性直流輸電系統的額定功率Pd。為:Pdc〉0.5*Phvdc，min (2)。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，所述步驟2)包括以下步驟: 2-1)建立增設的IGBT換流閥、橋臂電抗器和啟動電阻之間的聯接關系；柔性直流輸電系統增加的一次設備包括相同的三相電路；每一相電路均包括對稱的上、下橋臂和從由所述上、下橋臂組成的IGBT換流閥橋路中點引出的啟動電阻支路；所述上、下橋臂均由一個IGBT換流閥與一個橋臂電抗器串聯形成，所述上、下橋臂對稱地串聯連接形成一個IGBT換流閥橋路，所述IGBT換流閥橋路的兩個端子分別作為柔性直流換流閥高壓側端子和低壓側端子，用于與高壓直流輸電系統連接；所述啟動電阻支路包括一啟動電阻和一并聯在所述啟動電阻兩端的旁路開關，所述啟動電阻支路的另一側端子亦用于與高壓直流輸電系統連接； 2-2)建立所述柔性直流輸電系統的啟動電阻支路與所述高壓直流輸電系統的換流變壓器的電氣聯系；2-3)建立所述柔性直流輸電系統的IGBT換流閥橋路高壓側與所述高壓直流輸電系統極I高壓母線的電氣聯系； 2-4)建立所述柔性直流輸電系統的IGBT換流閥橋路低壓側與所述高壓直流輸電系統極I中性母線的電氣聯系。
6.如權利要求5所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，所述步驟2-1)中，所述柔性直流輸電系統的IGBT換流閥、橋臂電抗器和啟動電阻均布置于所述高壓直流輸電系統極I的高端閥廳內。
7.如權利要求5所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，所述步驟2-2)中，所述柔性直流輸電系統的啟動電阻支路和高壓直流輸電系統的換流變壓器的連接關系是通過在啟動電阻支路的網側和換流變壓器閥側增加連接線來實現的。
8.如權利要求5所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，其特征在于:所述步驟2-3)中，所述柔性直流輸電系統的換流閥底端與所述高壓直流輸電系統的中性線之間的聯系是通過在柔性直流換流閥底端和高壓直流輸電系統的閥廳內低壓母線之間增加連接線來實現的。
9.如權利要求5所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，其特征在于:所述步驟2-4)中，所述柔性直流輸電系統的換流閥頂端與所述高壓直流輸電系統極I的極線之間的聯系是通過在柔性直流換流閥頂端和高壓直流輸電系統的閥廳內高壓母線之間增加連接線來實現的。
10.如權利要求1或2或3或4或6或7或8或9所述的一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，所述步驟3)包括以下步驟: 3-1)啟動所述柔性直流輸電系統，建立所述高壓直流輸電系統送端電網的電壓； 3-2 )啟動送端發電機組并逐步提升發電機組功率，所述柔性直流輸電系統由向送端系統送端變為從送端電網外送電力； 3-3)投入一組交流濾波器，利用所述柔性直流輸電系統的無功控制能力保證送端零功率交流系統的電壓穩定； 3-4)解鎖高壓直流輸電系統極II以單極大地方式運行； 3-5)繼續提升發電機組的功率并投入其他發電機組，同時，提升所述高壓直流輸電系統極II功率直到到達極II帶送端發電機組的安全運行范圍內； 3-6)當送端發電機組的數量達到送端系統帶高壓直流輸電系統安全運行的范圍后，調節所述柔性直流輸電系統的功率為零，并退出所述柔性直流輸電系統； 3-7)恢復高壓直流輸電系統極I的正常接線，并啟動極I，實現所述高壓直流輸電系統雙極運行。
全文摘要
本發明涉及一種火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動方法，它包括以下步驟1)利用高壓直流輸電系統極I的部分設備包括換流變壓器、平波電抗器和直流輸電線路，并增加另一部分設備包括IGBT換流閥、橋臂電抗器和啟動電阻，來組成一柔性直流輸電系統；所述柔性直流輸電系統根據所述高壓直流輸電系統的部分設備的參數，確定所述增加另一部分設備的參數；2)柔性直流輸電系統的建立；3)火力發電機組帶高壓直流輸電系統的零功率啟動。本發明具有成本低、組裝和拆卸方便的優點，可以廣泛的用于解決火力發電機組帶高壓直流輸電系統零功率啟動的問題。
文檔編號H02J3/36GK103199691SQ201310059458
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月26日 優先權日2013年2月26日
發明者馬為民, 蔣維勇, 李亞男, 石巖, 鄒欣 申請人:國家電網公司, 國網北京經濟技術研究院