一种变电站系统的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，具体涉及一种变电站系统。

背景技术：

随着智能电网建设步伐的加快，变电站系统主接线的灵活性、可靠性对变电站的高效运行尤为重要。首先，在多个变电站互联运行时，实际应用中一般都是通过交流接线形式实现相邻变电站之间的连接，而交流接线形式在输送容量与输送效率方面难以满足实际需求，难以实现变电站系统的高效运行。其次，在单个变电站内，变压器之间大多也是采用交流连接的形式，难以避免由于相互连接的两台变压器频率差、相角差过大导致的无法并列运行或并列运行失败的情况，供电可靠性较低。

现有变电站难以实现站内直流互联，主接线结构灵活性较差，且仅能实现变电站之间的交流连接，相较直流连接输送容量和效率较低。因此需要设置灵活性、可靠性更高的电气主接线形式。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于克服现有变电站系统运行效率较低、单个变电站内供电可靠性较低的缺陷。

有鉴于此，本实用新型提供一种变电站系统，该变电站系统至少包括：

第一变电站，至少包括第一电力电子变流器和第二电力电子变流器，所述第一电力电子变流器的高压直流侧和第二电力电子变流器的高压直流侧之间设置有第一高压直流母线；

第二变电站，至少包括一个第三电力电子变流器，所述第三电力电子变流器的高压直流侧引出第二高压直流母线；

在所述第一变电站和所述第二变电站之间设置有高压直流线路，所述高压直流线路的一端连接所述第一高压直流母线，所述高压直流线路的另一端连接所述第二高压直流母线。

优选地，所述高压直流线路的一端分别通过第一开断装置连接所述第一电力电子变流器的高压直流侧、通过第二开断装置连接所述第二电力电子变流器的高压直流侧。

优选地，所述高压直流线路的另一端通过第三开断装置连接所述第三电力电子变流器的高压直流侧。

优选地，所述第二变电站还至少包括第四电力电子变流器，所述第二高压直流母线设置在所述第三电力电子变流器的高压直流侧和所述第四电力电子变流器的高压直流侧之间。

优选地，所述高压直流线路的另一端分别通过第三开断装置连接所述第三电力电子变流器的高压直流侧、通过第四开断装置连接所述第四电力电子变流器的高压直流侧。

优选地，所述第一电力电子变流器的高压交流侧接入高压交流母线的第一段，所述第二电力电子变流器的高压交流侧接入高压交流母线的第二段，在所述高压交流母线的第一段和所述高压交流母线的第二段之间设置有用于连接相邻两段高压交流母线的第五开断装置。

优选地，每段所述高压交流母线连接一路或多路高压交流接线端，在每段所述高压交流母线和其连接的每个所述高压交流接线端之间设置有第六开断装置。

优选地，所述第一电力电子变流器的低压交流侧接入低压交流母线的第一段，所述第二电力电子变流器的低压交流侧接入低压交流母线的第二段，在所述第一电力电子变流器的低压直流侧和所述第二电力电子变流器的低压直流侧之间设置有第七开断装置，在所述低压交流母线的第一段和所述低压交流母线的第二段之间设置有用于连接相邻两段低压交流母线的第八开断装置。

优选地，在每段所述低压交流母线和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器之间设置有第九开断装置。

优选地，所述第七开断装置为母联柔性控制器，所述母联柔性控制器用于调节其连接的电力电子变流器之间的潮流。

优选地，所述电力电子变流器至少包括高压交流-直流变流器，高压直流-交流变流器，中高频变压器，中低压交流-直流变流器，中低压直流-交流变流器，所述电力电子变流器的高压直流侧从所述高压交流-直流变流器引出。

优选地，所述第一电力电子变流器的低压交流侧直接馈出一条或多条交流出线。

本实用新型还提供一种变电站系统，该变电站系统至少包括：

第一变电站，至少包括一个第一电力电子变流器，所述电力电子变流器的高压直流侧引出第一高压直流母线；

第二变电站，至少包括一个第三电力电子变流器，所述电力电子变流器的高压直流侧引出第二高压直流母线；

在所述第一变电站和所述第二变电站之间设置有高压直流线路，所述高压直流线路的一端连接所述第一高压直流母线，所述高压直流线路的另一端连接所述第二高压直流母线。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1、本实用新型提供一种变电站系统，至少包括第一变电站和第二变电站，在所述第一变电站和所述第二变电站之间设置有高压直流线路，所述高压直流线路分别连接第一变电站内和第二变电站内的高压直流母线，实现了变电站系统的站间高压直流互联的接线形式。与常规的变电站间的交流互联形式相比，本实用新型提供的直流互联形式可以提高输送容量与效率。

2、本实用新型提供一种变电站系统，在单个变电站内，通过至少两台电力电子变流器高压/低压、交流/直流的互联，提高了供电的灵活性和可靠性。同时，电力电子变流器之间的直流并列运行，避免了由于两台变压器频率差、相角差过大导致的无法并列运行或并列运行失败的情况，提高了供电可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种变电站系统的电气主接线示意图；

图2为一种变电站系统的电气主接线示意图；

图3为一种变电站系统的电气主接线示意图；

图4为一种变电站系统内单个变电站的电气主接线示意图；

图5为一种变电站系统的电力电子变流器的结构示意图；

图6为一种变电站系统的电力电子变流器的结构示意图。

其中，附图标记为：

10-第一变电站；

1-第一电力电子变流器，11-高压交流母线的第一段，15-低压交流母线的第一段，19、81-第一高压直流母线,40-第一低压直流母线；

2-第二电力电子变流器，21-高压交流母线的第二段，25-低压交流母线的第二段；

20-第二变电站；

3-第三电力电子变流器，31-高压交流母线的第一段，35-低压交流母线的第一段，39-第二高压直流母线,60-第二低压直流母线；

4-第四电力电子变流器，41-高压交流母线的第二段，45-低压交流母线的第二段；

80、90-高压直流线路；

17-第一开断装置，27-第二开断装置，37-第三开断装置，47-第四开断装置；

18、38-第五开断装置，13、23、33、43-高压交流接线端；

12、22、32、42-第六开断装置；

29、49-第七开断装置，16、26、36、46、70-低压交流接线端；

28、48-第八开断装置，14、24、34、44-第九开断装置；

5-电力电子变流器，50-中高频变压器，51-高压交流-直流变流器，52-高压直流-交流变流器，53-高压交流侧，54-高压直流侧，55-中低压交流-直流变流器，56-中低压直流-交流变流器，57-低压交流侧，58-低压直流侧，59-低压交流母线。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种变电站系统，该变电站系统的电气主接线示意图如图1所示，包括第一变电站10和第二变电站20。第一变电站10至少包括第一电力电子变流器1和第二电力电子变流器2，第一电力电子变流器1的高压直流侧和第二电力电子变流器2的高压直流侧之间设置有第一高压直流母线19。第二变电站20至少包括第三电力电子变流器3，第三电力电子变流器3的高压直流侧引出第二高压直流母线39。在第一变电站10和第二变电站20之间设置有高压直流线路80，高压直流线路80的一端连接第一高压直流母线19，高压直流线路80的另一端连接第二高压直流母线39。

该变电站系统通过在变电站之间设置高压直流线路，所述高压直流线路分别连接至站内的高压直流母线，实现了变电站系统的站间高压直流互联的接线形式。与常规的变电站间的交流互联形式相比，本实用新型提供的直流互联形式可以提高输送容量与效率。

作为一个具体的实施方式，高压直流线路80的一端分别通过第一开断装置17连接第一电力电子变流器1的高压直流侧、通过第二开断装置27连接第二电力电子变流器2的高压直流侧。进一步地，高压直流线路80的另一端通过第三开断装置37连接第三电力电子变流器3的高压直流侧。

该变电站系统中的第一变电站10，至少包括第一电力电子变流器1和第二电力电子变流器2。第一电力电子变流器1的高压交流侧接入高压交流母线的第一段11，第二电力电子变流器2的高压交流侧接入高压交流母线的第二段21，在高压交流母线的第一段11和高压交流母线的第二段21之间设置有用于连接相邻两段高压交流母线的第五开断装置18。每段高压交流母线11和21连接一路或多路高压交流接线端13和23，在每段高压交流母线和每个高压交流接线端之间设置有第六开断装置12和22。

第一电力电子变流器1的低压交流侧接入低压交流母线的第一段15。第二电力电子变流器2的低压交流侧接入低压交流母线的第二段25。在第一电力电子变流器1的低压直流侧和第二电力电子变流器2的低压直流侧之间设置有第一低压直流母线40，用于在第一电力电子变流器1和第二电力电子变流器2之间实现低压直流互联。同时，在第一电力电子变流器1的低压直流侧和第二电力电子变流器2的低压直流侧之间设置有第七开断装置29。在低压交流母线的第一段15和低压交流母线的第二段25之间设置有用于连接相邻两段低压交流母线的第八开断装置28。每段低压交流母线15和25连接一路或多路低压交流接线端16和26。在每段低压交流母线15、25和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器之间设置有第九开断装置14和24。

相应地，该变电站系统中的第二变电站20，至少包括一个第三电力电子变流器3。第三电力电子变流器3的高压交流侧接入高压交流母线的第一段31，高压交流母线的第一段31连接一路或多路高压交流接线端33，在高压交流母线的第一段31和高压交流接线端33之间设置有第六开断装置32。

第三电力电子变流器3的低压交流侧接入低压交流母线的第一段35，低压交流母线的第一段35连接一路或多路低压交流接线端36，在低压交流母线的第一段35和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器3之间设置有第九开断装置34。

作为一个优选的实施方式，变电站系统内单个变电站的一种电气主接线示意图，例如第一变电站10，如图4所示。第一电力电子变流器1的低压交流侧也可以直接馈出一条或多条交流出线，即低压交流接线端70。交流直接馈出，不仅省去了交流母线，而且避免了因母线故障导致所有出线失电的情况，提高供电可靠性，而且减少了断路器数量。

该变电站系统中至少一个所述电力电子变流器的结构示意图如图5所示。电力电子变流器5采用了多个变流装置，至少包括高压交流-直流变流器51，高压直流-交流变流器52，中高频变压器50，中低压交流-直流变流器55，中低压直流-交流变流器56，电力电子变流器5的高压直流侧54从高压交流-直流变流器51引出，提供高压直流电气接口，从而实现变电站系统的站间和站内的高压直流互联。电力电子变流器5将多个变流装置一体化集成。作为一个具体的实施方式，也可以逐一将所述多个变流装置连接，分离使用。例如，高压直流线路80的一端可以通过第一开断装置17连接至由高压交流-直流变流器51引出的高压直流侧。

电力电子变流器5的多个变流装置由高压侧至低压侧的连接顺序依次为：高压交流侧53、高压交流-直流变流器51、高压直流-交流变流器52、中高频变压器50、中低压交流-直流变流器55；由中低压交流-直流变流器55引出低压直流侧58，提供低压直流电气接口，实现站内低压直流互联；再经一个或多个中低压直流-交流变流器56接入低压交流母线59；由低压交流母线59引出低压交流侧57。

作为一个优选的实施方式，中低压直流-交流变流器56能够依据输出容量设置多个逆变单元，每个所述逆变单元独立控制，既可以实现多个单元并联至低压直流母线59后的输出，也可实现每个单元的独立输出(如图6所示)，即第一电力电子变流器1的低压交流侧直接馈出一条或多条交流出线，无需汇流母线，省去了交流母线，避免了因母线故障导致所有出线失电的情况，提高了供电可靠性。

作为一个具体的实施方式，第一开断装置17，第二开断装置27，第三开断装置37，第五开断装置18，第六开断装置12、22、32，第七开断装置29，第八开断装置28，第九开断装置14、24、34，可以部分或全部使用电力电子快速开断装置或常规断路器或隔离开关。当采用电力电子快速开断装置时，可以实现系统故障的快速切除。

优选地，第七开断装置29为母联柔性控制器，所述母联柔性控制器用于调节其连接的电力电子变流器之间的潮流。

优选地，第五开断装置18和第八开断装置28可以部分或全部为母联柔性控制器，所述母联柔性控制器用于调节其连接的母线之间的潮流。

该变电站系统，可以在单个变电站内，通过至少两台电力电子变流器高压/低压、交流/直流的互联，提高了供电的灵活性和可靠性。同时，电力电子变流器之间的直流并列运行，避免了由于两台变压器频率差、相角差过大导致的无法并列运行或并列运行失败的情况，提高了供电可靠性。

实施例2

本实施例提供一种变电站系统，该变电站系统的电气主接线示意图如图2所示，包括第一变电站10和第二变电站20。第一变电站10至少包括第一电力电子变流器1和第二电力电子变流器2，第一电力电子变流器1的高压直流侧和第二电力电子变流器2的高压直流侧之间设置有第一高压直流母线19。第二变电站20至少包括第三电力电子变流器3，还至少包括第四电力电子变流器4，第三电力电子变流器3的高压直流侧和第四电力电子变流器4的高压直流侧之间设置有第二高压直流母线39。在第一变电站10和第二变电站20之间设置有高压直流线路80，高压直流线路80的一端连接第一高压直流母线19，高压直流线路80的另一端连接第二高压直流母线39。

该变电站系统通过在变电站之间设置高压直流线路，所述高压直流线路分别连接至站内的高压直流母线，实现了变电站系统的站间高压直流互联的接线形式。与常规的变电站间的交流互联形式相比，本实用新型提供的直流互联形式可以提高输送容量与效率。

作为一个具体的实施方式，高压直流线路80的一端分别通过第一开断装置17连接第一电力电子变流器1的高压直流侧、通过第二开断装置27连接第二电力电子变流器2的高压直流侧。进一步地，高压直流线路80的另一端分别通过第三开断装置37连接第三电力电子变流器3的高压直流侧、通过第四开断装置47连接第四电力电子变流器4的高压直流侧。

该变电站系统中的第一变电站10，至少包括第一电力电子变流器1和第二电力电子变流器2。第一电力电子变流器1的高压交流侧接入高压交流母线的第一段11，第二电力电子变流器2的高压交流侧接入高压交流母线的第二段21，在高压交流母线的第一段11和高压交流母线的第二段21之间设置有用于连接相邻两段高压交流母线的第五开断装置18。每段高压交流母线11和21连接一路或多路高压交流接线端13和23，在每段高压交流母线和每个高压交流接线端之间设置有第六开断装置12和22。

第一电力电子变流器1的低压交流侧接入低压交流母线的第一段15。第二电力电子变流器2的低压交流侧接入低压交流母线的第二段25。在第一电力电子变流器1的低压直流侧和第二电力电子变流器2的低压直流侧之间，设置有第一低压直流母线40，用于在第一电力电子变流器1和第二电力电子变流器2之间实现低压直流互联。同时，在第一电力电子变流器1的低压直流侧和第二电力电子变流器2的低压直流侧之间设置有第七开断装置29。在低压交流母线的第一段15和低压交流母线的第二段25之间设置有用于连接相邻两段低压交流母线的第八开断装置28。每段低压交流母线15和25连接一路或多路低压交流接线端16和26。在每段低压交流母线15、25和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器之间设置有第九开断装置14和24。

作为一个优选的实施方式，第一电力电子变流器1的低压交流侧也可以直接馈出一条或多条交流出线，即低压交流接线端70，如图4示。交流直接馈出，不仅省去了交流母线，避免因母线故障导致所有出线失电的情况，提高供电可靠性，而且减少了断路器数量。

相应地，该变电站系统中的第二变电站20，至少包括第三电力电子变流器3和第四电力电子变流器4。第三电力电子变流器3的高压交流侧接入高压交流母线的第一段31，第四电力电子变流器4的高压交流侧接入高压交流母线的第二段41，在高压交流母线的第一段31和高压交流母线的第二段41之间设置有用于连接相邻两段高压交流母线的第五开断装置38。每段高压交流母线31和41连接一路或多路高压交流接线端33和43，在每段高压交流母线和每个高压交流接线端之间设置有第六开断装置32和42。

第三电力电子变流器3的低压交流侧接入低压交流母线的第一段35，第四电力电子变流器4的低压交流侧接入低压交流母线的第二段45。在第三电力电子变流器3的低压直流侧和第四电力电子变流器4的低压直流侧之间，设置有第二低压直流母线60，用于在第三电力电子变流器3和第四电力电子变流器4之间实现低压直流互联。同时，在第三电力电子变流器3的低压直流侧和第四电力电子变流器4的低压直流侧之间设置有第七开断装置49。在低压交流母线的第一段35和低压交流母线的第二段45之间设置有用于连接相邻两段低压交流母线的第八开断装置48。每段低压交流母线35和45连接一路或多路低压交流接线端36和46。在每段低压交流母线35、45和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器之间设置有第九开断装置34和44。

该变电站系统中至少一个所述电力电子变流器的结构示意图如图5或图6所示。

作为一个具体的实施方式，第一开断装置17，第二开断装置27，第三开断装置37，第四开断装置47，第五开断装置18、38，第六开断装置12、22、32、42，第七开断装置29、49，第八开断装置28、48，第九开断装置14、24、34、44，部分或全部使用电力电子快速开断装置或常规断路器或隔离开关。当采用电力电子快速开断装置时，可以实现系统故障的快速切除。

优选地，第七开断装置29、49可以为母联柔性控制器，所述母联柔性控制器用于调节其连接的电力电子变流器之间的潮流。

优选地，第五开断装置18、38，第八开断装置28、48，可以为母联柔性控制器，所述母联柔性控制器用于调节其连接的母线之间的潮流。

该变电站系统，在单个变电站内，通过至少两台电力电子变流器高压/低压、交流/直流的互联，提高了供电的灵活性和可靠性。同时，电力电子变流器之间的直流并列运行，避免了由于两台变压器频率差、相角差过大导致的无法并列运行或并列运行失败的情况，提高了供电可靠性。

实施例3

本实施例提供一种变电站系统，该变电站系统的电气主接线示意图如图3所示，包括第一变电站10和第二变电站20。第一变电站10至少包括第一电力电子变流器1，第一电力电子变流器1的高压直流侧引出第一高压直流母线81。第二变电站20至少包括第三电力电子变流器3，第三电力电子变流器3的高压直流侧引出第二高压直流母线39。在第一变电站10和第二变电站20之间设置有高压直流线路90，高压直流线路90的一端连接第一高压直流母线81，高压直流线路90的另一端连接第二高压直流母线39。

该变电站系统通过在变电站之间设置高压直流线路，所述高压直流线路分别连接至站内的高压直流母线，实现了变电站系统的站间高压直流互联的接线形式。与常规的变电站间的交流互联形式相比，本实用新型提供的直流互联形式可以提高输送容量与效率。

作为一个具体的实施方式，高压直流线路90的一端通过第一开断装置17连接第一电力电子变流器1的高压直流侧。进一步地，高压直流线路90的另一端通过第三开断装置37连接第三电力电子变流器3的高压直流侧。

该变电站系统中的第一变电站10，至少包括第一电力电子变流器1。第一电力电子变流器1的高压交流侧接入高压交流母线的第一段11，高压交流母线的第一段11连接一路或多路高压交流接线端13，在高压交流母线的第一段11和每个高压交流接线端13之间设置有第六开断装置12。

第一电力电子变流器1的低压交流侧接入低压交流母线的第一段15。低压交流母线的第一段15连接一路或多路低压交流接线端16。在低压交流母线的第一段15和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器1之间设置有第九开断装置14。

相应地，该变电站系统中的第二变电站20，至少包括一个第三电力电子变流器3。第三电力电子变流器3的高压交流侧接入高压交流母线的第一段31，高压交流母线的第一段31连接一路或多路高压交流接线端33，在高压交流母线的第一段31和高压交流接线端33之间设置有第六开断装置32。

第三电力电子变流器3的低压交流侧接入低压交流母线的第一段35，低压交流母线的第一段35连接一路或多路低压交流接线端36，在低压交流母线的第一段35和该段低压交流母线所连接的电力电子变流器3之间设置有第九开断装置34。

作为一个优选的实施方式，第一电力电子变流器1的低压交流侧也可以直接馈出一条或多条交流出线。交流直接馈出，不仅省去了交流母线，而且避免了因母线故障导致所有出线失电的情况，提高供电可靠性，而且减少了断路器数量。

该变电站系统中至少一个所述电力电子变流器的结构示意图如图5或图6所示。

作为一个具体的实施方式，第一开断装置17，第三开断装置37，第六开断装置12、32，第九开断装置14、34，可以部分或全部使用电力电子快速开断装置或常规断路器或隔离开关。当采用电力电子快速开断装置时，可以实现系统故障的快速切除。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。