[发明专利]一种多端直流系统接地极入地电流协调控制方法

说明书

本发明公开了一种多端直流系统接地极入地电流协调控制方法，包括如下步骤：获取各换流站的接地极入地电流IdEi；当换流站j触发接地极入地电流协调控制时，根据其他各换流站i的接地极入地电流之和IdE_sum，计算出其他各换流站i的调制系数Ki；获取多端直流系统接地极入地电流协调控制所需调制量△Ij；根据调制量△Ij得到换流站j的调制量指令△Ij_ord和其他各换流站i的调制量指令△Ii_ord；各换流站根据调制量指令△Ij_ord和△Ii_ord维持各换流站的双极电流一致或者限制接地极入地电流在限定值范围内。本发明的控制方法，可有效减小或消除换流站接地极入地电流，且不会造成新的直流传输功率损失。

技术领域

本发明涉及多端直流输电技术，具体涉及一种多端直流系统接地极入地电流协调控制方法。

背景技术

接地极是直流输电系统的重要组成部分，正常情况下直流输电系统以双极回线方式平衡运行，当直流系统单极大地回线方式或者双极不平衡运行时，可通过接地极经大地作为电流通路。在直流输电系统中，使用功率控制和电流控制两种模式调整直流传输功率大小，电流控制模式可独立改变直流传输功率，功率控制模式可实现双极功率协调控制任务，当直流系统单极大地回线运行，或者两极均为电流控制模式，或者一极功率控制、另一极电流控制，均可能出现双极不平衡运行工况，接地极出现入地电流。一方面，接地极入地电流会引起油气管道出现管地电位和泄漏电流，可能加速管道腐蚀及造成人员触电，并对(换流)变压器、交流保护、地震观测、通讯等产生影响。另一方面，考虑节约建设成本，大多直流输电工程采用共用接地极方式建设，当一个直流输电系统不平衡运行导致接地极出现入地电流时，另一个直流输电系统在大地与金属回线转换过程中，站内接地网会流入较大电流，从而引起保护动作停运直流系统，并可能威胁人身安全。为此，需要尽量消除直流输电系统接地极出现入地电流。

随着直流输电技术的发展，常规多端直流系统和以常规直流与柔性直流构成的混合多端直流系统不断建设和投运，以达到充分利用发电资源、节约建设成本、满足不同地区用电需求的目的。对比两端直流输电系统的功率或电流指令同步变化，多端直流系统的运行方式和控制模式更为复杂多变。为保护接地极和站内接地网，直流系统检测过压、过流、差流等方式构建保护系统，执行极平衡策略，以尽快消除入地电流，防止对设备和站内接地网造成破坏。其中，极平衡策略可根据功率调制需求采取功率提升或功率回降方式，对此，功率提升指的是升高电流较小的运行极的电流指令，功率回降指的是降低电流较大的运行极的电流指令，所调整的电流指令为两极电流之差。但是，对于多端直流系统，某一换流站触发极平衡策略时，另一换流站按同样的电流指令进行调整，其他换流站双极电流保持不变，由此造成仅触发极平衡策略的换流站实现双极平衡运行，其他换流站仍然存在入地电流。更有甚者，仅两端双极不平衡运行存在入地电流，其中一端换流站触发极平衡策略时，第三站为配合极平衡进行相应电流调整，由此造成第三站接地极出现新的入地电流。

直流系统可配置接地极入地电流限制策略，实现对入地电流进行监视，当入地电流达到门槛值时，发出报警并执行功率提升或功率回降，使接地极入地电流降至安全水平，该策略可以在某一换流站独立投退和设置不同门槛值。对于多端直流系统，除所述多端单极大地回线运行，两极均为电流控制模式，或者一极功率控制、另一极电流控制，均可能出现入地电流，还会出现整流站双极运行，逆变站单极运行，其他换流站另一极或双极运行，对n端直流系统，会形成“n+n-i”、“n-i+n-i”的运行方式，由此某些换流站接地极会出现入地电流。接地极入地电流限制策略监测到本站接地极入地电流达到设定门槛值时，执行功率提升或功率回降，使接地极入地电流降至安全水平，但该策略通常仅负责控制本站接地极入地电流，其他换流站可能会出现入地电流增大现象，有待协调控制。

多端直流系统单极大地回线运行，各换流站接地极必然存在入地电流，若启动另一极运行，处于功率控制的换流站首先会执行极间功率转移，将直流传输功率平均分配至双极，达到双极平衡运行。为简化策略，通常采取其中两个换流站先执行极间功率转移，其他换流站后执行极间功率转移，由此造成后执行极间功率的换流站接地极存在入地电流的时间增加。

发明内容