[发明专利]一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电系统，特别是关于一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法。

背景技术

向运行的柔性直流输电系统中投入检修或停运换流站的首选方案是采用直流断路器进行投切。但是，现有的直流断路器通常仅可以在小电位差下开关小直流电流。例如，在常规直流输电系统中，通常将直流断路器配置在中性母线上，通过直流断路器转换直流电流的流通路径，从而实现运行方式的改变。与交流电流不同的是，直流电流没有过零点，开关直流电流需要尽量强迫其过零。当强迫直流电流过零时，直流系统会释放较大的能量，使得直流回路上产生较大的过电压。

向运行的柔性直流输电系统中投入检修或停运换流站时，该直流断路器面临大冲击电压、大冲击电流和大直流电压的多重考验。一方面，正常运行的换流站直流电位通常为数百千伏，停运或检修的换流站为零电位，直流断路器两端的直流电压较大；另一方面，直流电缆和平波电抗器中的储能较大，直流断路器的关闭会使得直流系统释放较大的能量，并且由于直流断路器的上述强迫电流过零作用，使得直流回路上产生较大的合闸过电压。

鉴于上述原因，向运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修的换流站，则需要先停运所有换流站，然后同时起动停运或检修换流站。如图1所示，以五端柔性直流输电系统为例，该五端柔性直流输电系统中有换流站1、换流站2、换流站3、换流站4和换流站5五个换流站，其中，每个换流站均包含有一个换流器T和至少一个隔离开关S。换流站1和换流站2相连，换流站2分别和换流站3与换流站4相连，换流站4和换流站5相连。假设换流站2、换流站3、换流站4和换流站5处于运行状态，换流站1处于停运或检修状态，即隔离开关S₂₃、隔离开关S₃₂、隔离开关S₂₄、隔离开关S₄₂、隔离开关S₄₅和隔离开关S₅₄都处于闭合状态，隔离开关S₁₂和隔离开关S₂₁处于开断状态。若向该运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修的换流站1，则需停运正在运行的所有换流站后，闭合隔离开关S₁₂和隔离开关S₂₁，然后同时启动换流站1、换流站2、换流站3、换流站4和换流站5。然而，由于柔性直流输电系统多用于无源海岛供电，强迫正在运行的换流站停运往往会造成较大的经济损失。同时，仅考虑所有换流站同时投入和退出，上述柔性直流输电系统的运行方式不灵活。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备及方法，从而解决向运行的柔性直流输电系统中投入停运或检修换流站时，需要强迫正在运行的所有换流站停运的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种柔性直流输电系统换流站投入的控制设备，其特征在于：它包括一个直流断路器、两个直流分压器和一个电压比较控制器；所述直流断路器的一端通过线路连接柔性直流输电系统中任意一个停运或检修换流站，所述直流断路器的另一端连接柔性直流输电系统中任意一个运行换流站；一个所述直流分压器的一端连接在所述直流断路器与停运或检修换流站的连接线上，另一个所述直流分压器的一端连接在所述直流断路器与运行换流站的连接线上，每个所述直流分压器的另一端均接地；两个所述直流分压器将测量到的相应换流站的电压信号分别传输至所述电压比较控制器，经所述电压比较控制器比较处理后输出直流电压控制信号，用于控制停运或检修换流站的输出电压。

采用所述控制设备的多端柔性直流输电系统换流站投入的控制方法，其包括以下步骤：1）闭合停运或检修换流站中控制设备内的直流断路器；2）启动停运或检修换流站内的换流器；3）在与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内，通过该运行换流站的控制设备内两个直流分压器分别获得停运或检修换流站侧和该运行换流站侧的电压信号，并将这两个电压信号传输到运行换流站内的电压比较控制器中；4）与停运或检修换流站连接的运行换流站的控制设备内的电压比较控制器通过比较由步骤3）输入的两个电压信号，判断该控制设备内直流断路器两端的直流电压是否相等；如果该运行换流站的控制设备内的直流断路器两端直流电压不相等，电压比较控制器的输出信号通过控制停运或检修换流站的输出直流电压的高低，使直流断路器两端的直流电压相等；5）当与停运或检修换流站连接的运行换流站中控制设备内的直流断路器两端的直流电压相等时，闭合直流断路器，投入停运或检修换流站。