一种直流输电系统的制作方法

文档序号:10806397阅读:334来源:国知局
一种直流输电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种直流输电系统,涉及电力系统输配电技术领域,用于优化直流输电系统,在维持较低造价成本的基础上,降低直流输电换相失败的风险。所述直流输电系统包括整流侧换流站和与整流侧换流站电连接的逆变侧换流站;其中,所述整流侧换流站包括整流侧换流变压器和与所述整流侧换流变压器电连接的整流侧电网换相换流器LCC;所述逆变侧换流站包括逆变侧LCC、与所述逆变侧LCC电连接的逆变侧电压源型换流器VSC,以及分别与所述逆变侧LCC和所述逆变侧VSC电连接的逆变侧换流变压器。本实用新型提供的直流输电系统用于远距离大功率输电。
【专利说明】
_种直流输电系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力系统输配电技术领域,具体涉及一种直流输电系统。
【背景技术】
[0002]能源资源分布与经济发展的不均衡,决定了南方电网在未来相当长一段时间内仍需要进行西电东送和跨区域的资源优化配置。西电东送输电网以直流输电为主的技术路线,形成了南方电网“交直流并联运行、远距离大容量输电、多回直流集中馈入”的主网架结构特征。
[0003]传统直流输电系统,也称电网换相换流器LCC(Line Commutated Converter,以下简称为LCC)高压直流输电系统,以其远距离大功率输电、有功功率快速可控等特点在电力输送领域具有广泛应用。但由于LCC高压直流输电系统对交流系统的依赖性较强,存在着逆变侧换流站容易换相失败、无法对弱交流系统供电、不能作为电网大停电的恢复电源、消耗大量无功功率等问题,且对于多直流集中馈入区域,容易将交流故障冲击近乎无阻滞的传递到多个直流逆变站,可能导致多回直流持续换相失败,甚至发生阀组闭锁,引发大面积停电,严重影响电网的稳定运行。
[0004]而柔性直流输电系统是以全控型电力电子器件为基础的电压源型换流器(Voltage Source Converter,以下简称为VSC)高压直流输电系统,能够独立调节有功功率和无功功率,具有优越的可控性和灵活性,不会存在逆变侧换流站容易换相失败的问题。但是柔性直流输电系统的制造成本较高,并且具有运行损耗较大、输电容量较小的缺点。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种直流输电系统,在直流输电系统远距离大功率输电过程中,有效解决因传统直流输电系统导致的直流换相易失败的问题,同时解决若采用柔性直流输电系统时所导致的输电容量较小及制造成本较高的问题。
[0006]为了实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:
[0007]—种直流输电系统,包括整流侧换流站和与整流侧换流站电连接的逆变侧换流站;其中,
[0008]所述整流侧换流站包括整流侧换流变压器和整流侧电网换相换流器LCC,所述整流侧LCC与所述整流侧换流变压器电连接;所述整流侧换流变压器对输入的高压交流电变压处理后输出给所述整流侧LCC,所述整流侧LCC将变压处理后的交流电转换成直流电,并输送给所述逆变侧换流站;
[0009]所述逆变侧换流站包括逆变侧LCC、与所述逆变侧LCC电连接的逆变侧电压源型换流器VSC,以及分别与所述逆变侧LCC和所述逆变侧VSC电连接的逆变侧换流变压器;所述逆变侧LCC或所述逆变侧VSC接收从所述整流侧LCC输出的直流电,并在将直流电转换成交流电后输送给所述逆变侧换流变压器,所述逆变侧换流变压器对接收的交流电进行变压处理后输出。
[0010]本实用新型提供的直流输电系统是在传统直流输电系统的基础上,将逆变侧换流站中的部分逆变侧LCC替换成逆变侧VSC,使逆变侧换流站由逆变侧LCC和逆变侧VSC混合构成,与传统直流输电系统中的逆变侧换流站全部由逆变侧LCC构成相比,本实用新型中的逆变侧换流站综合了逆变侧LCC和逆变侧VSC的优点,因此,在直流输电系统远距离大功率输电过程中,能够明显降低逆变侧换流站对交流系统的依赖,降低了逆变侧换流站换相失败的风险,从而实现直流输电系统的稳定运行。而且,本实用新型提供的直流输电系统与传统柔性直流输电系统相比,本实用新型提供的直流输电系统采用包含整流侧LCC、逆变侧LCC和逆变侧VSC混合的结构,可以避免产生因柔性直流输电系统全部采用VSC而导致的成本高昂和损耗较大的问题。综上所述,本实用新型提供的技术方案在直流输电系统远距离大功率输电过程中,能够实现直流输电系统的稳定运行,并且明显降低直流输电系统的制造成本和损耗。
【附图说明】
[0011]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本实用新型的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
[0012]图1为本实用新型实施例提供的一种直流输电系统的示意图;
[0013]图2为本实用新型实施例提供的另一种直流输电系统的示意图。
[0014]附图标记:
[0015]1-整流侧换流站,2-逆变侧换流站,
[0016]11-整流侧换流变压器,12-整流侧LCC,
[0017]21-逆变侧LCC,22-逆变侧 VSC,
[0018]23-逆变侧换流变压器,3-直流架空线路。
【具体实施方式】
[0019]为便于理解,下面结合说明书附图,对本实用新型实施例提供的直流输电系统进行详细描述。
[0020]请参阅图1,本实用新型实施例提供的直流输电系统,包括整流侧换流站I和与整流侧换流站I电连接的逆变侧换流站2;其中,整流侧换流站I包括整流侧换流变压器11和整流侧LCCl 2,整流侧LCC12与整流侧换流变压器11电连接;整流侧换流变压器11对输入的高压交流电变压处理后输出给整流侧LCC12,整流侧LCC12将变压处理后的交流电转换成直流电,并输送给逆变侧换流站2;
[0021]逆变侧换流站2包括逆变侧LCC21、与逆变侧LCC21电连接的逆变侧VSC22,以及分别与逆变侧LCC21和逆变侧VSC22电连接的逆变侧换流变压器23;逆变侧VSC22或逆变侧LCC21接收从整流侧LCCl 2输出的直流电,并在将直流电转换成交流电后输送给逆变侧换流变压器23,逆变侧换流变压器23对接收的交流电进行变压处理后输出。
[0022]具体地,以图1所示的直流输电系统为例,其包括整流侧换流站I和逆变侧换流站2,两者之间可以通过直流架空线路或电力电缆连接,在本实施例中通过直流架空线路3连接。整流侧换流站I包括两个级联的整流侧LCC12,每个整流侧LCC12通过一个整流侧换流变压器11与用于输出高压交流电的送端系统电连接,级联的两个整流侧LCC12中一个接地,另一个与逆变侧换流站2电连接。逆变侧换流站2包括级联的逆变侧LCC21和逆变侧VSC22,其中,逆变侧LCC21和逆变侧VSC22分别通过一个逆变侧换流变压器23与受端系统电连接,且逆变侧VSC22接地。
[0023]采用上述直流输电系统进行输电时,送端系统将高压交流电输送给整流侧换流站I,经整流侧换流站I中的整流侧换流变压器11的变压和整流侧LCC12的换相换流后,使输入的高压交流电转换成直流电输送给逆变侧换流站2,直流电进入逆变侧换流站2后,经逆变侧换流站2中的逆变侧LCC21和逆变侧VSC22换相换流后转成交流电,并输送给逆变侧换流变压器23,逆变侧换流变压器23对接收的交流电进行变压处理后输出给受端系统。
[0024]本实用新型实施例提供的直流输电系统是在传统直流输电系统的基础上进行的改进,具体是将逆变侧换流站2中的部分逆变侧LCC21替换成逆变侧VSC22,使逆变侧换流站2由逆变侧LCC21和逆变侧VSC22混合构成,与传统直流输电系统中的逆变侧换流站全部由逆变侧LCC构成相比,本实用新型实施例中的逆变侧换流站2综合了逆变侧LCC21和逆变侧VSC22的优点,利用逆变侧VSC22可以随意开通和关断的特性,克服了常规逆变侧LCC换相失败的问题,并且利用逆变侧VSC22可为逆变侧LCC21提供无功支撑的特性,有效降低了直流系统对交流系统的无功需求,因此,在直流输电系统远距离大功率输电过程中,能够明显降低逆变侧换流站2对交流系统的依赖,降低了逆变侧换流站2换相失败的风险,从而实现直流输电系统的稳定运行,即保证电网的稳定运行。
[0025]此外,本实用新型实施例提供的直流输电系统与传统柔性直流输电系统相比,本实用新型实施例提供的直流输电系统采用包含整流侧LCC、逆变侧LCC和逆变侧VSC混合的结构,通过逆变侧VSC使得直流输电系统在输电过程中的功率参数可控,因此与传统直流输电系统相比,在输电过程的损耗明显降低。另外与传统柔性直流输电系统全部采用VSC相比,由于仅采用部分逆变侧VSC,因此能够明显降低直流输电系统的制造成本。综上所述,本实用新型实施例提供的技术方案在直流输电系统远距离大功率输电过程中,能够实现直流输电系统的稳定运行,并且明显降低直流输电系统的制造成本和损耗。
[0026]在上述实施例中,为了降低谐波的影响,优选地,整流侧LCC12为十二脉动桥式换流器,且所述十二脉动桥式换流器由两个六脉动桥式换流器级联构成。如此设计,可以减少交、直流电所含的谐波成分,获得高质量的电流,并且还可以节省整流侧换流站的造价,降低直流输电系统的制造成本。需要补充的是,整流侧LCC的换流元件和逆变侧LCC的换流元件均为晶闸管,利用晶闸管的可控整流特性,简化交流电和直流电之间转换的控制过程,提高了直流输电系统的运行可靠性;另外还能够降低直流输电系统的制造成本。
[0027]在上述实施例中,逆变侧换流站2包括一个逆变侧LCC21,和一个与该逆变侧LCC21级联的逆变侧VSC22,但不限于此,逆变侧换流站2还可以包括多个逆变侧LCC21和多个逆变侧VSC22,具体可以根据需要选择。需要补充的是,逆变侧VSC22优选为基于全控开关器件的模块化多电平VSC,采用这种模块化多电平VSC,可以降低器件的开关频率,从而可以减小电流转换的功耗,提高输电效率;并且充分利用标准化元器件,可降低直流输电系统的制造成本。
[0028]值得一提的是,上述图1所示的直流输电系统中,由于整流侧换流站I接地,构成整流侧的闭环回路,使得整流侧换流站I只能输出正极性或负极性的直流电,因此上述直流输电系统也称为单极性连线直流输电系统。若将两个上述图1所示的直流输电系统组合,中间接地,也可以构成双极性连线直流输电系统。例如,如图2所示,该直流输电系统包括两组整流侧换流站I和两组逆变侧换流站2,其中,两组整流侧换流站I级联,且两组整流侧换流站I之间的连线接地,如此连接构成两个整流侧的闭环回路,且这两个闭环回路的极性相反,这样既可输出正、负两种极性的直流电。这种可以输出正、负两种极性的直流电的直流输电系统也称为双极性连线直流输电系统。
[0029]当上述直流输电系统为单极性连线直流输电系统或双极性连线直流输电系统时,在实际输电过程中,为了保证直流输电系统的运行稳定和高效,通常逆变侧VSC22位于低压段,其正极电压为O?400kV,其负极电压为-400?OkV ;而逆变侧LCC21位于高压段,其正极电压为400?800kV,其负极电压为-400?-800kV。
[0030]在上述实施例中,整流侧换流变压器11具体可以为双绕组变压器或三绕组变压器,逆变侧换流变压器23具体可以为双绕组变压器或三绕组变压器,高压交流电转换成的直流电电压等级可以为特高压。
[0031]需要说明的是,在实际电网中,可以以图1或图2所示的实施例为最小单元构成一级直流输电系统或多级直流输电系统,用于实现大容量电流的传输,具体可以根据实际需要选择。
[0032]在上述实施方式的描述中,具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0033]以上所述,仅为本实用新型的【具体实施方式】,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种直流输电系统,其特征在于,包括整流侧换流站和与整流侧换流站电连接的逆变侧换流站;其中, 所述整流侧换流站包括整流侧换流变压器换流变压器和整流侧电网换相换流器LCC,所述整流侧LCC与所述整流侧换流变压器电连接;所述整流侧换流变压器对输入的高压交流电变压处理后输出给所述整流侧LCC,所述整流侧LCC将变压处理后的交流电转换成直流电,并输送给所述逆变侧换流站; 所述逆变侧换流站包括逆变侧LCC、与所述逆变侧LCC电连接的逆变侧电压源型换流器VSC,以及分别与所述逆变侧LCC和所述逆变侧VSC电连接的逆变侧换流变压器;所述逆变侧LCC和所述逆变侧VSC接收从所述整流侧LCC输出的直流电,并在将直流电转换成交流电后输送给所述逆变侧换流变压器,所述逆变侧换流变压器对接收的交流电进行变压处理后输出。2.根据权利要求1所述的直流输电系统,其特征在于,所述整流侧LCC包括为十二脉动桥式换流器,所述十二脉动桥式换流器由两个六脉动桥式换流器级联构成。3.根据权利要求1或2所述的直流输电系统,其特征在于,所述整流侧LCC的换流元件和所述逆变侧LCC的换流元件均为晶闸管。4.根据权利要求1或2所述的直流输电系统,其特征在于,所述逆变侧换流站包括至少一个所述逆变侧LCC,以及与所述逆变侧LCC级联的至少一个所述逆变侧VSC。5.根据权利要求4所述的直流输电系统,其特征在于,所述逆变侧VSC为基于全控开关器件的模块化多电平VSC。6.根据权利要求4所述的直流输电系统,其特征在于,所述逆变侧VSC位于低压段,其正极电压为O?400kV,其负极电压为-400?OkV;所述逆变侧LCC位于高压段,其正极电压为400?800kV,其负极电压为-400?-800kV。7.根据权利要求1所述的直流输电系统,其特征在于,所述整流侧换流站通过直流架空线路或电力电缆与所述逆变侧换流站电连接。8.根据权利要求1所述的直流输电系统,其特征在于,所述整流侧换流变压器为双绕组变压器或三绕组变压器,所述逆变侧换流变压器为双绕组变压器或三绕组变压器。
【文档编号】H02J3/36GK205489555SQ201620159628
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】程兰芬, 周保荣
【申请人】南方电网科学研究院有限责任公司
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