專利名稱：一種金屬回線運行的方法
技術領域：
本發明涉及增加直流輸電線路作為多端直流輸電系統金屬回線的方法，和多端高壓直流輸電相關的系統設計以及控制保護裝置。涉及基于晶閘管單控器件的多端高壓直流輸電，不包括基于IGBT/IGCT等全控器件的多端高壓直流輸電。
背景技術：
多端高壓直流輸電具有多落點、潮流方向易改變等特點。一般，多端系統中各換流站的接地極長時間通過電流的能力各不相同。有些換流站接地極允許長時間通過較大的電流，有些僅允許長時間通過較小的電流，甚至不允許長時間通過電流。針對這些特點，當換流站內某一換流器故障后，可以采用金屬回線運行方式，減小或消除接地極長時間通過的電流。常規直流輸電(含多端直流輸電)采用雙極兩根多分裂輸電線路的設計進行輸電。目前，沒有采用三根多分裂直流輸電線路完成電力傳輸的工程設計和工程應用。國內外有三極直流輸電技術的文獻，其原理是電流調制控制，與傳統的雙極直流輸電的定電流等控制在原理上有本質的區別，與本發明的多端采用三根多分裂直流輸電線路在原理、設計和用途上完全不同。常規交流輸電采用三根輸電線路的設計，在原理及應用領域上也與本發明有本質的不同。在多端直流輸電中，含開關站功能的換流站定義為:一個極連接兩根直流輸電線路的換流站。這兩根直流輸電線路分別通向兩個不同的換流站。換流站常規設置雙極，這樣含開關站功能的換流站有四根直流輸電線路。含開關站功能的換流站需兩套金屬回線轉換開關，各對應一條直流輸電線路；一個四端直流輸電金屬回線相關開關/`刀閘配置如圖1所示。圖1中含開關站功能的換流站是換流站2和換流站3。假設換流站I極II發生故障，故障后換流站I極II閉鎖，進行極隔離操作(即分斷刀閘(或快速開關)S12和開關NBS12);換流站I極I為單極大地運行。換流站2分斷刀閘(或快速開關)S26后，換流站I和換流站2間極II的直流線路為空閑狀態。換流站I極I可以利用換流站I和換流站2間空閑的極II直流線路作為金屬回線運行，見圖2。圖中虛線表示金屬回線電流流向和接地極電流流向。假設換流站2極II發生故障，此時換流站2極II兩側的直流線路仍擔負著通過換流站I極II運行電流的目的，沒有空閑的直流線路用作金屬回線。目前還沒有針對該故障下的金屬回線運行的方法。三極直流輸電的技術內容可參考以下文獻:
[1]L.0.Barthold,Huang Hartmut.Conversion of AC transmission lines to HVDCusing current modulation[C].Power Engineering Society Inaugural Conferenceand Exposition in Africa,2005 IEEE.2005: 26-32
[2]L.0.Barthold, Η.K.Clark, D.Woodford.Principles and Applications ofCurrent-Modulated HVDC Transmission Systems[C].Transmission and DistributionConference and Exhibition,2005/2006 IEEE PES.2006: 1429-1435
[3]L.0.Barthold.Technical and Economic Aspects of Tripole HVDC[C].PowerSystem Technology,2006.PowerCon 2006.1nternational Conference on Chongqing，2006: 1-
發明內容
本發明的目的，在于提供一種金屬回線運行的方法，其通過增加直流輸電線路走位多端直流輸電系統金屬回線，可在多端直流輸電系統中含開關站功能的換流站內換流器故障時，仍提供金屬回線運行。這樣，在任意換流器故障時，通過轉換至金屬回線運行，減小和消除接地極通過的運行電流。為了達成上述目的，本發明的解決方案是:
一種金屬回線運行的方法，將含開關站功能的換流站間的直流線路設計為三條直流線路，即常規架設兩根多分裂直流線路的桿塔設計為架設三根多分裂直流線路，并在換流站內連接相應的刀閘和開關。當含開關站功能的換流站內換流器故障后，增加的直流輸電線路通過相關的刀閘和開關的操作，作為金屬回線運行。上述含開關站功能的換流站間直流線路故障后，增加的直流輸電線路通過相關的刀閘和開關的操作，替代故障的直流線路運行。采用上述方案后，本發明具有以下特點:
(1)本發明引入第三根直流輸電線路，使得含開關站功能的換流站內換流器故障時，仍然存在金屬回線運行方式；
(2)本發明引入第三根直流輸電線路，可以替代故障的極I或極II直流輸電線路運行。


圖1是多端各換流站直流場金屬回線運行相關刀閘和開關位置 圖2是換流站I極II換流器故障后金屬回線運行方式 圖3是本發明三條直流輸電線路設計 圖4是本發明換流站2極II換流器故障金屬回線運行方式 圖5至圖52分別是本發明實施例1至實施例48金屬回線等運行方式示意圖。
具體實施例方式以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。如圖3所示，本發明提供一種金屬回線運行的方法，主要是將含開關站功能的換流站間的直流線路(如圖1中的“線路2”)設計為三條直流線路，并連接相應的刀閘和開關。這三條直流線路分別是:“線路2/極1”、“線路2/極11”、“線路2/備用”。“線路2/備用”線路既可作為極I或極II的金屬回線使用，也可代替永久故障的直流線路(即“線路2/極I”或“線路2/極II”)使用。換流站2極I金屬回線運行如圖4所示。這樣，線路2的三條線均通過直流電流:“線路2/備用”通過 金屬回線電流，數值等于換流站2極I運行電流；“線路2/極II”運行的電流為換流站I極II的運行電流；“線路2/極I”運行的電流為換流站I極I和換流站2極I的運行電流之和。換流站2為非接地站(即開關MRTB2處于分位置)。綜上，本發明通過增加一根直流輸電線路，以及相應的刀閘和開關，通過刀閘和開關的順序分合，從大地回線運行方式轉換至金屬回線運行方式。以圖4為例，換流站2和換流站3的大地回線運彳丁時刀閘和開關的初始位直為:S25、SL21、S21、S2B1、S3B1、S35、SL31、S31、NBS21、MRTB2、NBS31、MRTB3、NBS22、NBS32、S26、SL22、S22、S2B4、S3B4、S36、SL32 和 S32 處于合位；S27、S23、S2B2、S3B2、S37、S33、MRS22、MRS21、S2B5、S3B5、MRS32、MRS31、S28、S24、S2B3、S3B3、S38 和 S34 處于分位。換流站 2 極II換流器故障閉鎖后，轉換至金屬回線運行方式的實施步驟是:分SL22、分NBS22、合S3B5、合 S2B5、合 MRS32、合 MRS21、分 MRTB2。以下將結合不同的實施例，說明在不同故障情況下的金屬回線運行方式。實施例1:S2P1故障，(這里Sx (X = 1，2，3，4)表示換流站x，Pk (k = 1，2)分別表示極1、極II，下同)，金屬回線運行方式如圖5所示(圖示說明:上端直流線路為極I直流線路；下端直流線路為極II直流線路；從左至右閥組(上下各一個)分別布置在換流站I至換流站4 ;換流站2和換流站3間位于中間的直流線路為本發明增加的直流線路。下同)。實施例2:S2P2故障，金屬回線運行方式如圖6。實施例3:S3P1故障，金屬回線運行方式如圖7。實施例4:S3P2故障，金屬回線運行方式如圖8。實施例5 =SlPl和S2P2故障，金屬回線運行方式如圖9。實施例6 =SlPl和S3P1故障，金屬 回線運行方式如圖10。實施例7 =SlPl和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖11。實施例8:S1P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖12。實施例9:S1P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖13。實施例10:S2P1和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖14。實施例11:S2P1和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖15。實施例12:S2P1和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖16。實施例13:S2P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖17。實施例14:S2P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖18。實施例15:S2P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖19。實施例16:S2P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖20。實施例17:S2P2和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖21。實施例18:S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖22。實施例19:S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖23。實施例20:S1P1、S1P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖24。實施例21:S1P1、S1P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖25。實施例22:S1P1、S2P2和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖26。實施例23:S1P1、S2P2和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖27。實施例24:S1P1、S2P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖28。實施例25:S1P1、S2P2和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖29。實施例26:S1P1、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖30。
實施例27:S1P2、S2P1和S3P1故障，金屬回線運行方式如圖31。實施例28:S1P2、S2P1和S3P2故障，金屬回線運行方式如圖32。實施例29:S1P2、S2P1和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖33。實施例30:S1P2、S2P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖34。實施例31:S1P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖35。實施例32:S1P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖36。實施例33:S2P1、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖37。實施例34:S2P1、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖38。實施例35:S2P1、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖39。實施例36:S2P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖40。實施例37:S2P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖41。實施例38:S2P2、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖42。實施例39:S1P1、S1P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖43。實施例40:S1P1、S1P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖44。實施例41:S1P1、S2P2、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖45。

實施例42:S1P1、S2P2、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖46。實施例43:S1P1、S2P2、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖47。實施例44:S1P2、S2P1、S3P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖48。實施例45:S1P2、S2P1、S3P2和S4P1故障，金屬回線運行方式如圖49。實施例46:S1P2、S2P1、S4P1和S4P2故障，金屬回線運行方式如圖50。實施例47:“線路2 /備用”代替“線路2 /極I”線路運行，分S2B1、分S3B1，隔離故障線路；合3282、合3382，投入備用線路。如圖51。實施例48:“線路2 /備用”代替“線路2 /極II ”線路運行，分S2B4、分S3B4，隔離故障線路；合3283、合3383，投入備用線路。如圖52。以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內。
權利要求
1.一種金屬回線運行的方法，其特征在于:將含開關站功能的換流站間的直流線路設計為三條直流線路，即常規架設兩根多分裂直流線路的桿塔設計為架設三根多分裂直流線路，并在換流站內連接相應的刀閘和開關；當含開關站功能的換流站內換流器故障后，增加的直流輸電線路通過相關的刀閘和開關的操作，作為金屬回線運行。
2.如權利要求1所述的一種金屬回線運行的方法，其特征在于:所述含開關站功能的換流站間直流線路故障后，增加的直流輸電線路通過相關的刀閘和開關的操作，替代故障的直流線路運行。 ·
全文摘要
本發明公開一種金屬回線運行的方法，將含開關站功能的換流站間的直流線路設計為三條直流線路，即常規架設兩根多分裂直流線路的桿塔設計為架設三根多分裂直流線路，并在換流站內連接相應的刀閘和開關；當含開關站功能的換流站內換流器故障后，增加的直流輸電線路通過相關的刀閘和開關的操作，作為金屬回線運行。本發明通過增加直流輸電線路走位多端直流輸電系統金屬回線，可在多端直流輸電系統中含開關站功能的換流站內換流器故障時，仍提供金屬回線運行。這樣，在任意換流器故障時，通過轉換至金屬回線運行，減小和消除接地極通過的運行電流。
文檔編號H02K1/00GK103248140SQ20121002805
公開日2013年8月14日 申請日期2012年2月9日 優先權日2012年2月9日
發明者傅闖, 王俊生, 黎小林, 胡銘, 李海英, 曹冬明 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南方電網科學研究院有限責任公司