一種混合背靠背直流輸電系統及潮流反轉控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電力電子領域，特別涉及一種混合直流輸電系統及潮流反轉控制方法。
【背景技術】
[0002]高壓直流輸電技術可分為兩類:基于晶閘管的電流源型直流輸電技術(LCC-HVDC)、基于全控型電力電子器件的柔性直流輸電技術(VSC-HVDC) ICC-HVDC成本低，損耗小，運行技術成熟，目前，世界上正在運行的直流輸電系統大部分都是LCC-HVDC系統，但電流源型直流輸電系統(LCC-HVDC)存在逆變側易換相失敗，對交流系統的依賴性強，吸收大量無功，換流站占地面積大等缺點。而新一代VSC-HVDC能夠實現有功功率與無功功率解耦控制、無需無功功率補償結構緊湊占地面積小、不存在換相失敗故障等優點，但目前也存在成本較高，損耗偏大等缺陷。因此將LCC-HVDC和VSC-HVDC技術相結合，一端采用LCC換流器、一端采用VSC換流器形成混合直流輸電技術，可以綜合LCC-HVDC技術成熟，成本低廉，損耗小和VSC-HVDC技術的調節性能好，占地面積小和不存在換相失敗故障的優勢，將具有廣闊的工程應用前景。
[0003]混合背靠背直流輸電應用中，需要考慮潮流雙向輸送的情況。為了在潮流正送和反送兩種情況下，混合直流輸電的逆變側均不發生換相失敗，需要優化混合直流輸電系統的結構，并設計相應的潮流反轉控制方法。
【發明內容】
[0004]本發明的目的，在于提供一種混合背靠背直流輸電系統及其快速潮流反轉控制方法，該系統通過配置轉換開關或刀閘實現在潮流正送或反送情況下，使VSC換流器始終逆變運行，避免了 LCC換流器逆變運行可能出現的換相失敗問題，同時還提供了通過轉換刀閘實現快速潮流反轉的控制方法。
[0005]為了達成上述目的，本發明采用的技術方案是:
一種混合背靠背直流輸電系統，包括背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器，還包括第一至第四轉換刀閘以及第一、第二交流系統母線，所述第一交流系統母線分別與第一轉換刀閘、第二轉換刀閘的一端相連接，第一轉換刀閘的另一端分別與LCC換流器、第四轉換刀閘的一端相連接，第二轉換刀閘的另一端分別與VSC換流器、第三轉換刀閘的一端相連接，第二交流系統母線分別與第三轉換刀閘的另一端、第四轉換刀閘的另一端相連接；
功率正送時，第一轉換刀閘、第三轉換刀閘閉合，第二轉換刀閘、第四轉換刀閘分開； 功率反送時，第一轉換刀閘、第三轉換刀閘分開，第二轉換刀閘、第四轉換刀閘閉合。
[0006]作為本發明的進一步優選方案，所述的第一至第四轉換刀閘，均為隔離刀閘或斷路器，或隔離刀閘和斷路器的組合。
[0007]作為本發明的進一步優選方案，所述背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器直流側存在至少一個接地點，或者VSC換流器閥側存在至少一個接地點。
[0008]作為本發明的進一步優選方案，所述VSC換流器閥側存在至少一個接地點是指VSC換流器聯結變閥側交流場采用星形電抗加中性點經電阻接地，或者VSC換流器聯結變閥側繞組中性點經電阻接地。
[0009]本發明還提供了基于上述混合背靠背直流輸電系統的潮流反轉控制方法，所述潮流反轉控制方法包括如下步驟:
(1)如接受到潮流反轉指令，則進入步驟(2)，否則繼續處于步驟(I);
(2)發出停運命令使混合背靠背直流輸電系統的LCC和VSC換流器閉鎖，進入步驟(3);
(3)如功率由正送轉為反送，進入步驟(4)，如功率由反送轉為正送，進入步驟(5);
(4 )斷開第一轉換刀閘Q1、第二轉換刀閘Q2、第三轉換刀閘Q3及第四轉換刀閘Q4，等待設定的反轉延時后，閉合第二轉換刀閘Q2、第四轉換刀閘Q4，進入步驟(6);
(5 )斷開第一轉換刀閘Q1、第二轉換刀閘Q2、第三轉換刀閘Q3及第四轉換刀閘Q4，等待設定的反轉延時后，閉合第一轉換刀閘Ql、第三轉換刀閘Q3，進入步驟(6);
(6)重新運行混合背靠背直流輸電系統。
[0010]上述潮流反轉控制方法中，所述設定的反轉延時的具體延時時間根據系統分析確定。
[0011]采用上述方案后，本發明的有益效果為:
(I)通過采用轉換刀閘能夠保證不管功率正送還是反送時，VSC換流器始終為逆變運行，避免了 LCC換流器逆變運行時容易出現的換相失敗問題；
(2 )快速潮流反轉過程實現簡單、可靠。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明提供的一種混合背靠背直流輸電系統示意圖；
圖2是本發明提供的一種直流側接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；
圖3是本發明提供的一種LCC換流器中點接地，VSC換流器通過阻抗接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；
圖4是本發明提供的一種LCC換流器中點接地，VSC換流器通過換流變中性點接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；
圖5是本發明提供的一種LCC換流器中點接地，VSC換流器不接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；
圖6是本發明提供的一種LCC換流器不接地，VSC換流器通過阻抗接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；
圖7是本發明提供的種LCC換流器不接地，VSC換流器通過換流變中性點接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；
圖8是本發明提供的一種混合背靠背直流輸電系統的潮流反轉方法流程圖；
其中:LCC為LCC換流器，VSC為VSC換流器，Ql至Q4分別為第一至第四轉換刀閘，B1、B2分別為第一、第二交流系統的母線。
【具體實施方式】
[0013]以下將結合附圖及具體實施例，對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0014]附圖1為本發明提供的一種混合背靠背直流輸電系統示意圖。所述混合背靠背直流輸電系統包括通過平波電抗器L背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器構成的背靠背輸電拓撲，第一轉換刀閘Q1、第二轉換刀閘Q2、第三轉換刀閘Q3和第四轉換刀閘Q4;第一轉換刀閘Ql—端與第一交流系統的母線BI連接，另一端與LCC換流器的交流側連接;第二轉換刀閘Q2—端與第一交流系統的母線BI連接，另一端與VSC換流器的交流側連接;第三轉換刀閘Q3一端與第二交流系統的母線B2連接，另一端與VSC換流器的交流側連接;第四轉換刀閘Q4—端與第二交流系統的母線B2連接，另一端與LCC換流器的交流側連接。
[0015]定義上述混合背靠背直流輸電系統中，有功功率從第一交流系統流向第二交流系統為功率正送，反之為功率反送;功率正送時，第一轉換刀閘Q1、第三轉換刀閘Q3閉合，第二轉換刀閘Q2、第四轉換刀閘Q4分開;功率反送時，第一轉換刀閘Q1、第三轉換刀閘Q3分開，第二轉換刀閘Q2、第四轉換刀閘Q4閉合。這樣不管功率正送還是反送，VSC換流器始終作為受端出于逆變運行，可避免LCC換流器逆變運行方式下易發生換相失敗的問題。
[0016]上述混合背靠背直流輸電系統中，所述的第一轉換刀閘Q1、第二轉換刀閘Q2、第三轉換刀閘Q3、第四轉換刀閘Q4，為隔離刀閘或斷路器，或隔離刀閘和斷路器的組合。上述混合背靠背直流輸電系統中，所述的連接關系可通過導線直接連接，也可通過其他的開關或刀閘間接連接，在所述的其他的開關或刀閘閉合時等效為導線直接連接。
[0017]上述包括通過平波電抗器L背靠背連接的LCC換流器和VSC換流器構成的背靠背輸電拓撲背靠背輸電拓撲，可以是圖2-圖7幾種形式的。
[0018]附圖2是本發明提供的一種直流側接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；LCC換流器采用十二脈動橋式電路;其中，每個橋臂均由若干個晶閘管串聯構成;LCC換流器通過一臺接線方式分別為Υ0/Υ/Δ的三繞組變壓器與送端交流電網連接。變壓器能夠對送端交流系統的三相交流電進行電壓等級變換，以適應所需的直流電壓等級，變壓器副邊接線方式的不同為十二脈動橋式晶閘管換流器的上下兩個六脈動換流橋提供相角差為30°的三相交流電，以減少流入電網的諧波電流。VSC換流器通過一臺接線方式為YO /△的雙繞組變壓器與受端交流電網連接。LCC換流器和VSC換流器通過平波電抗器L背靠背連接，直流側正極線或者負極線連接接地點。
[0019]附圖3是本發明提供的一種LCC換流器中點接地，VSC換流器通過阻抗接地的混合背靠背直流輸電拓撲示意圖；LCC換流器采用十二脈動橋式電路;其中，每個橋臂均由若干個晶閘管串聯構成;十二脈動橋式換流器的上下兩個六脈動換流橋的中間連接接地點，LCC換流器通過一臺接線方式分別為Υ0/Υ/Δ的三繞組變壓器與送端交流