复用高压直流输电系统的换流器组的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种复用高压直流输电系统的换流器组的装置。高压直流输电系统包括：换流站。该换流站包括：与第一交流电网电气连接的高压换流器组，其包括第一直流端和第二直流端；和与第二交流电网电气连接的低压换流器组，其包括第三直流端和第四直流端；其中：所述高压换流器组的第二直流端与所述低压换流器组的第三直流端串联；跨接在所述高压换流器组的第一直流端和所述低压换流器组的第四直流端之间的第一开关；所述第一交流电网与所述第二交流电网彼此独立。通过采用上述拓扑结构，在高压直流传输系统特别是特高压直流传输系统发生故障的情况下，可以重复利用换流器来构建紧急背靠背的解决方案。
【专利说明】复用高压直流输电系统的换流器组的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高压直流输电系统的换流器组，更具体地说，涉及复用高压直流输电系统的换流器组的装置。
【背景技术】
[0002]目前，就高压直流输电系统特别是特高压直流输电系统而言，系统中的换流站可能连接到两个或两个以上独立的交流电网，例如其中一个为500千伏，另外一个为1000千伏。
[0003]在直流输电工程中，有时存在整流器或者逆变器可以正常工作，但是由于直流母线或换流站连接的交流电网出现故障，无法传输功率的现象。例如，由于中国2008年的严重冰暴天气，现有的三峡高压直流工程中，若干输电极倒塌，输电因此中断。即使以最快的维修速度，仍需几天的时间；在此期间，仍能正常工作的整流器或逆变器无法传输功率。
[0004]目前在交流电网中，存在以下现象:连接在同一个换流站上的两个交流电网，例如，一个1000千伏，另一个500千伏。它们之间存在一些线路连接。它们通过换流站用高压直流的方式接入其它电网以送出或输入有功功率。当相连的其它电网、换流站或直流母线出现故障无法输送或接收有功功率时，即使这两个交流电网间的连接线路的功率传输容量被完全使用，但由于该线路的最大传输功率容量的限制，其中一个交流网络还是可能发生电力短缺，而另外一个交流网络可能会有电力盈余，但是无法利用已有的线路连接进行所需要的有功功率传输。
实用新型内容
[0005]针对上述技术问题，本实用新型提供一种复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其中:所述高压直流输电系统包括:换流站；该换流站包括:与第一交流电网电气连接的高压换流器组，其包括第一直流端和第二直流端；和与第二交流电网电气连接的低压换流器组，其包括第三直流端和第四直流端；其中:所述高压换流器组的第二直流端与所述低压换流器组的第三直流端串联；跨接在所述高压换流器组的第一直流端和所述低压换流器组的第四直流端之间的第一开关；所述第一交流电网与所述第二交流电网彼此独立。
[0006]通过采用上述拓扑结构，在高压直流传输系统特别是特高压直流传输系统发生故障的情况下，可以重复利用换流器来构建紧急背靠背的解决方案。即使没有功率可以在直流母线上进行传输，有功功率仍可在两个或以上本地的交流电网之间传输。在功率短缺情况下，可以提高整个电网的安全。特别对于特高压直流换流站而言，其可传输有功功率是巨大的(7-10GW+等级)，在紧急情况下，其中一半的有功功率可以在两个交流网络之间通过换流器背靠背的配置进行传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1示出根据本实用新型的一个实施例的复用高压直流输电系统的换流器组的装置；和
[0008]图2示出根据本实用新型的另一个实施例的复用高压直流输电系统的换流器组的装置。
【具体实施方式】
[0009]图1示出根据本实用新型的一个实施例的复用高压直流输电系统的换流器组的装置。如图1所示，高压直流输电系统I的换流站10包括:与第一交流电网A电气连接的高压换流器组100和与第二交流电网B电气连接的低压换流器组101 ;高压换流器组100的两端为第一直流端IOOa和第二直流端IOOb ;低压换流器组101的两端为第三直流端IOla和第四直流端IOlb ;并且高压换流器组100的第二直流端IOOb与低压换流器组101的第三直流端IOla串联。第一交流电网A和第二交流电网B为连接到同一换流站上的两个彼此独立的交流电网。复用高压直流输电系统的换流器组的装置2包括:跨接在高压换流器组100的第一直流端IOOa和低压换流器组101的第四直流端IOlb之间的第一开关20。具体来说，换流站10还包括:在高压换流器组100的第一直流端IOOa和高压直流输电系统I的直流母线11的第一极Ila之间电气连接的第一平波电抗器102，和在低压换流器组101的第二直流端IOlb和高压直流输电系统I的直流母线11的第二极Ilb之间电气连接的第二平波电抗器103 ;第一开关20的两端分别通过第一平波电抗器102和第二平波电抗器103与换流站10电气连接。在高压直流输电系统I正常运行时，第一开关20断开。当高压直流输电系统I无法传输功率(例如，直流母线、高压直流输电系统I中相对于换流站10而言另一端的换流站、或其连接的交流电网出现故障而无法传输功率)并且换流站10仍可正常工作时，第一开关20闭合；此时，高压换流器组100工作在整流状态，并且低压换流器组101工作在逆变状态，从而有功功率Pl (箭头所示)从第一交流电网A经由高压换流器组100和低压换流器组101传输至第二交流电网B ;作为替代方式，高压换流器组100工作在逆变状态，低压换流器组101工作在整流状态，从而有功功率P2 (箭头所示)从第二交流电网B经由低压换流器组101和高压换流器组100传输至第一交流电网A。
[0010]通过采用上述拓扑结构，在高压直流传输系统特别是特高压直流传输系统发生故障的情况下，可以重复利用换流器来构建紧急背靠背的解决方案。即使没有功率可以在直流母线上进行传输，有功功率仍可在两个或以上本地的交流电网之间传输。在功率短缺情况下，可以提高整个电网的安全。特别对于特高压直流换流站而言，其可传输有功功率是巨大的(7-10GW+等级)，在紧急情况下，其中一半的有功功率可以在两个交流网络之间通过换流器背靠背的配置进行传输。
[0011]最好，复用高压直流输电系统的换流器组的装置2还包括检测高压换流器组100和低压换流器组101之间直流电压Vd。的测量部件21 (主要是用在当两个换流器组工作电压不同或者要实现不同的直流电压控制的场合)。如图1所示，可以将测量部件21安放在高压换流器组100和低压换流器组101的电气连结点附近。
[0012]图2示出根据本实用新型的另一个实施例的复用高压直流输电系统的换流器组的装置。图2所示的复用高压直流输电系统的换流器组的装置与图1所示的复用高压直流输电系统的换流器组的装置的不同之处在于其没有使用单独的测量部件21，而是复用了高压直流输电系统I中通用的直流母线上的Vd。的测量部件22。为了简洁的原因，图1和图2相同的附图标记表示相同的部件。如图2所示，高压直流输电系统I包括检测高压直流输电系统I的直流母线11的第一位置L的直流电压的测量部件22。复用高压直流输电系统的换流器组的装置3包括:跨接在高压换流器组100的第一直流端IOOa和低压换流器组101的第四直流端IOlb之间的第一开关20，跨接在换流站10的直流端IOa和高压直流输电系统I的直流母线11之间第二开关30，和跨接在高压换流器组100的第二直流端IOOb与低压换流器组101的第三直流端IOla的连接部分和直流母线11的第一位置L之间的第三开关31。同样，在高压直流输电系统I正常运行时，第一开关20断开，第二开关30闭合并且第三开关31断开。当高压直流输电系统I无法传输功率(例如，直流母线、高压直流输电系统I中相对于换流站10而言另一端的换流站、或其连接的交流电网出现故障而无法传输功率)并且换流站10仍可正常工作时，第一开关20闭合，第二开关30断开并且第三开关31闭合；此时，高压换流器组100工作在整流状态，并且低压换流器组101工作在逆变状态，从而有功功率Pl (箭头所示)从第一交流电网A经由高压换流器组100和低压换流器组101传输至第二交流电网B ;作为替代方式，高压换流器组100工作在逆变状态，低压换流器组101工作在整流状态，从而有功功率P2(箭头所示)从第二交流电网B经由低压换流器组101和高压换流器组100传输至第一交流电网A。
[0013]上述拓扑结构，在常规的直流母线的基础上上引入第一开关、第二开关和第三开关，从而重复利用了高压直流输电系统I的测量部件22并且不需要额外的测量点。此外，使用电极接地而不是本地的换流站接地。对于假设的不会频繁发生的背靠背运行，可以使用临时的软连接来代替隔离开关和母线。在这种配置中，可以选择性地使用直流滤波器，直流滤波器并不会影响到背靠背应用。
[0014]虽然已参照本实用新型的某些优选实施例示出并描述了本实用新型，但本领域技术人员应当明白，在不背离由所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上对其做出各种变化。
【权利要求】
1.一种复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其中: 所述高压直流输电系统包括: 换流站，包括: 与第一交流电网电气连接的高压换流器组，其包括第一直流端和第二直流端；和 与第二交流电网电气连接的低压换流器组，其包括第三直流端和第四直流端； 其中: 所述高压换流器组的第二直流端与所述低压换流器组的第三直流端串联； 其特征在于包括: 跨接在所述高压换流器组的第一直流端和所述低压换流器组的第四直流端之间的第一开关； 其中: 所述第一交流电网与所述第二交流电网彼此独立。
2.如权利要求1所述的复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其特征在于: 所述第一开关闭合； 所述高压换流器组为整流单元/逆变单元； 所述低压换流器组为逆变单元/整流单元；并且 有功功率从所述第一交流电网/第二交流电网经由所述高压换流器组/低压换流器组和所述低压换流器组/高压换流器组传输至所述第二交流电网/第一交流电网。
3.如权利要求1或2所述的复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其特征在于还包括: 检测所述高压换流器组和所述低压换流器组之间的电气连结点的直流电压的测量部件，其布置在所述高压换流器组和所述低压换流器组的电气连结点附近。
4.如权利要求1或2所述的复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其中所述高压直流输电系统还包括:检测所述高压直流输电系统的直流母线的第一位置的直流电压的测量部件，还包括: 第二开关，其跨接在所述换流站的第一直流端和所述高压直流输电系统的直流母线之间；和 跨接在所述高压换流器组的第二直流端与所述低压换流器组的第三直流端的连接部分和所述直流母线的第一位置之间的第三开关。
5.如权利要求4所述的复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其特征在于: 所述第一开关闭合； 所述第二开关断开； 所述第三开关闭合； 所述高压换流器组为整流单元/逆变单元； 所述低压换流器组为逆变单元/整流单元；并且 有功功率从所述第一交流电网/第二交流电网经由所述高压换流器组/低压换流器组和所述低压换流器组/高压换流器组传输至所述第二交流电网/第一交流电网。
6.如权利要求1或2所述的复用高压直流输电系统的换流器组的装置，其中所述换流站还包括:在所述高压换流器组的第一直流端和所述高压直流输电系统的直流母线的第一极之间电气连接的第一平波电抗器；和 在所述低压换流器组的第四直流端和所述高压直流输电系统的直流母线的第二极之间电气连接的第二平波电抗器； 其中: 所述第一开关的 两端分别通过所述第一平波电抗器和所述第二平波电抗器与所述换流站电气连接。
【文档编号】H02M7/72GK203859701SQ201420216600
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】马茨·安德森, 蔡蓉, 杨超 申请人:Abb技术有限公司