一种备用式双极直流输电电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种备用式双极直流输电电路，用于连接送端交流电网和受端交流电网，包括极1电路、极2电路、极3电路、交流滤波器ACF1、交流滤波器ACF2、无功补偿设备QC1和无功补偿设备QC2，所述的极1电路的输入端连接送端交流电网的正极，输出端连接受端交流电网的正极，所述的极2电路的输入端连接送端交流电网的负极，输出端连接受端交流电网的负极，所述的极3电路输入输出两端均分别与极1电路和极2电路相连接。与现有技术相比，本实用新型具有充分利用原线路资源、投资少且输电容量增加等优点。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种直流输电电路，尤其是涉及一种备用式双极直流输电电路。 一种备用式双极直流输电电路
【背景技术】
[0002] 随着我国西南水电、西北煤电及国外能源基地的进一步深度开发，同时国民经济 的持续发展，对电网性能的要求必然越来越高，一方面要提供足够的电能，一方面要保证电 能质量，提升电网的输送容量和电网的安全稳定运行能力是一项势在必行的工作，同时，如 果采用新建新的发电厂、架设型的书店线路、建造新的变电站等其他相关设施，将使得工作 变得极其困难、费时和昂贵，所以又希望利用有限的投资对电力系统基础设施进行升级，即 利用原有的高压交流展和线路网架、改造并转化为直流输电工程。
[0003] 目前交改直流输电方法有三极直流输电系统和双极直流输电系统，它们均使用原 有的输电线路及绝缘设备，但是三极直流输电系统充分利用第三条传输线来增加系统的输 电容量，相比双极直流输电，三极多传输37%的电能，但是三极直流的换流设备除了极1和 极2上的4个换流器，在极3上还需要2个换流器，所以，三极直流输电系统的投资几乎为 双极直流的两倍，经济效益下限制了工程应用价值，寻求一种双极直流输电拓扑结构，既能 有直流系统快速可控、系统性能高、提高输电容量等优点，又能在有限的资金条件下达到效 果和利益的双赢。
[0004] 中国专利201310507288. 7X公开了一种扩展式双极直流输电系统，包括整流换流 站，整流侧电流转换单元、三极输电线路、逆变侧电流转换单元和逆变换流站，此发明存在 使用器件多、成本较高、系统容量对比计算说明不清楚等的缺点。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种充分利用 原线路资源、投资少且输电容量增加的备用式双极直流输电电路。
[0006] 本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007] -种备用式双极直流输电电路，用于连接送端交流电网和受端交流电网，包括极1 电路、极2电路、极3电路、交流滤波器ACFi、交流滤波器ACF 2、无功补偿设备Qa和无功补偿 设备QC2，所述的极1电路的输入端连接送端交流电网的正极，输出端连接受端交流电网的 正极，所述的极2电路的输入端连接送端交流电网的负极，输出端连接受端交流电网的负 极，所述的极3电路输入输出两端均分别与极1电路和极2电路相连接，所述的交流滤波器 ACFi和无功补偿设备Qa的一端分别连接送端交流电网的输出端，另一端分别连接大地，所 述的交流滤波器ACF 2和无功补偿设备的一端分别连接受端交流电网的输入端，另一端 分别连接大地。
[0008] 所述的极1电路包括换流变压器Tn、换流变压器T12、12脉动换流器2p n、12脉动换 流器2p12、开关Sn和开关S12，所述的换流变压器T n的输入端连接送端交流电网的正极，输 出端连接12脉动换流器2pll的阳极，所述的12脉动换流器2Pll的阴极分别与开关S n的 一端和极3电路相连接，中性点分别连接大地和极2电路，所述的开关Sn的另一端通过极 1直流输电线路与开关S12的一端相连接，所述的开关S12的另一端连接12脉动换流器2p 12 的阳极，所述的12脉动换流器2p12的阴极连接换流变压器T12的输入端，中性点连分别接大 地和极2电路，所述的换流变压器Τ 12的输出端连接受端交流电网的正极。
[0009] 所述的极2电路包括换流变压器T21、换流变压器Τ22、12脉动换流器2ρ21、12脉动 换流器2ρ 22、开关S21和开关S22，所述的换流变压器T21的输入端连接送端交流电网的负极， 输出端连接12脉动换流器2p 21的阳极，所述的12脉动换流器2p21的阴极分别与开关S21的 一端和极3电路相连接，中性点分别连接大地和12脉动换流器2 Pll的中性点，所述的开关 S21的另一端通过极2直流输电线路与开关S22的一端相连接，所述的开关S22的另一端连接 12脉动换流器2p 22的阳极，所述的12脉动换流器2p22的阴极连接换流变压器T22的输入端， 中性点连分别接大地和12脉动换流器2ρ 12的中性点，所述的换流变压器Τ22的输出端连接 受端交流电网的负极。
[0010] 所述的极3电路包括开关S31、开关S32、开关S41和开关S 42，所述的开关S31的一端 连接12脉动换流器2Pll的阴极，另一端通过极3直流输电线路与开关S32的一端相连接，所 述的开关S 32的另一端与12脉动换流器2p12的阳极相连接，所述的开关S41的一端连接12 脉动换流器2p 21的阳极，另一端通过极3直流输电线路与开关S42的一端相连接，所述的开 关S42的另一端与12脉动换流器2P 22的阴极相连接。
[0011] 所述的无功补偿设备采用功率因数补偿电容器串联低压电抗器。
[0012] 所述的交流滤波器采用HP12/24双调谐滤波器或HP3单调谐滤波器。
[0013] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
[0014] 1)本实用新型采用了 12脉动换流器除掉了整流器产生的谐波电流，同时整流站 和逆流站分别设有无功补偿设备和交流滤波器，对输电系统进行了无功率补偿与交流滤 波。因为整流器在将交流电转换为直流电的同时，产生了大量的谐波电流注入到电网中，随 之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，采用12脉冲换流器可以消除H5、 H7次谐波。
[0015] 2)本实用新型采用备用式双极直流输电拓扑结构，将极3线路作为备用传输路 线，实现3种运行方式的双极直流输电，输电容量增加，运行方式灵活，可继续沿用常规双 极直流控制：整流器定电流控制、逆变器定关断角控制、整流器的最小触发角限制和逆变器 的定电流控制、以及两侧换流站的VDC0L限制，同时线路设备利用率高，投资少。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1为备用式双极直流输电电路图；
[0017] 图2为HP12/24双调谐滤波器拓扑结构图；
[0018] 图3为HP3单调谐滤波器拓扑结构图；
[0019] 图4为常规双极直流输电稳态控制特性示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型 技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保 护范围不限于下述的实施例。
[0021] 如图1所示，一种备用式双极直流输电电路，用于连接送端交流电网和受端交流 电网，包括极1电路、极2电路、极3电路、交流滤波器ACFi、交流滤波器ACF 2、无功补偿设备 QC1和无功补偿设备QC2，极1电路的输入端连接送端交流电网的正极，输出端连接受端交流 电网的正极，极2电路的输入端连接送端交流电网的负极，输出端连接受端交流电网的负 极，极3电路输入输出两端均分别与极1电路和极2电路相连接，交流滤波器ACFi和无功补 偿设备Q a的一端分别连接送端交流电网的输出端，另一端分别连接大地，交流滤波器ACF2 和无功补偿设备的一端分别连接受端交流电网的输入端，另一端分别连接大地。
[0022] 极1电路包括换流变压器Tn、换流变压器T12、12脉动换流器2p n、12脉动换流器 2p12、开关Sn和开关S12，换流变压器T n的输入端连接送端交流电网的正极，输出端连接12 脉动换流器2Pll的阳极，12脉动换流器2 Pll的阴极分别与开关Sn的一端和极3电路相连 接，中性点分别连接大地和极2电路，开关S n的另一端通过极1直流输电线路与开关S12的 一端相连接，开关S12的另一端连接12脉动换流器2p 12的阳极，12脉动换流器2P12的阴极 连接换流变压器T12的输入端，中性点连分别接大地和极2电路，换流变压器T 12的输出端连 接受端交流电网的正极。
[0023] 极2电路包括换流变压器T21、换流变压器Τ22、12脉动换流器2Ρ 21、12脉动换流器 2Ρ22、开关S21和开关S22，换流变压器T 21的输入端连接送端交流电网的负极，输出端连接12 脉动换流器2P21的阳极，12脉动换流器2P 21的阴极分别与开关S21的一端和极3电路相连 接，中性点分别连接大地和12脉动换流器2 Pll的中性点，开关S21的另一端通过极2直流 输电线路与开关S22的一端相连接，开关S 22的另一端连接12脉动换流器2P22的阳极，12脉 动换流器2P22的阴极连接换流变压器T 22的输入端，中性点连分别接大地和12脉动换流器 2Ρ12的中性点，换流变压器Τ22的输出端连接受端交流电网的负极。
[0024] 极3电路包括开关S31、开关S32、开关S41和开关S 42，开关S31的一端连接12脉动换 流器2Pll的阴极，另一端通过极3直流输电线路与开关S 32的一端相连接，开关S32的另一端 与12脉动换流器2p12的阳极相连接，开关S 41的一端连接12脉动换流器2p21的阳极，另一 端通过极3直流输电线路与开关S42的一端相连接，开关S 42的另一端与12脉动换流器2p22 的阴极相连接。
[0025] 无功补偿设备采用功率因数补偿电容器串联低压电抗器。
[0026] 交流滤波器采用HP12/24双调谐滤波器或HP3单调谐滤波器，如图2、3所示。
[0027] 将交流输电线路改造为备用式双极直流输电后，就是常规双极直流输电，因此按 照常规双极直流输电的运行模式运行。
[0028] 采用常规双极直流控制策略，S卩：整流器定电流控制、逆变器定关断角控制，同时 计及整流器的最小触发角限制和逆变器的定电流控制，以及两侧换流站的VDC0L限制。在 此控制策略调节下，直流输电系统稳态控制特性如图4所示。
[0029] 假设：每根极线的额定直流电流与交流额定电流相等、直流额定电压与交流额定 线电压相等。
[0030] 当不计线路过载能力时，备用式双极直流输电系统的额定直流输送容量为
[0031] PdBT - 211伽1伽一1. 15Pn (1)
[0032] 式中，交流额定输送功率
【权利要求】
1. 一种备用式双极直流输电电路，用于连接送端交流电网和受端交流电网，其特征在 于，包括极1电路、极2电路、极3电路、交流滤波器ACFi、交流滤波器ACF 2、无功补偿设备 QC1和无功补偿设备QC2，所述的极1电路的输入端连接送端交流电网的正极，输出端连接受 端交流电网的正极，所述的极2电路的输入端连接送端交流电网的负极，输出端连接受端 交流电网的负极，所述的极3电路输入输出两端均分别与极1电路和极2电路相连接，所述 的交流滤波器ACFi和无功补偿设备Q a的一端分别连接送端交流电网的输出端，另一端分 别连接大地，所述的交流滤波器ACF2和无功补偿设备的一端分别连接受端交流电网的 输入端，另一端分别连接大地。
2. 根据权利要求1所述的一种备用式双极直流输电电路，其特征在于，所述的极1电 路包括换流变压器Tn、换流变压器T 12、12脉动换流器2pn、12脉动换流器2p12、开关Sn和 开关S 12，所述的换流变压器Tn的输入端连接送端交流电网的正极，输出端连接12脉动换 流器2 Pll的阳极，所述的12脉动换流器2Pll的阴极分别与开关Sn的一端和极3电路相连 接，中性点分别连接大地和极2电路，所述的开关S n的另一端通过极1直流输电线路与开 关S12的一端相连接，所述的开关S12的另一端连接12脉动换流器2p 12的阳极，所述的12脉 动换流器2p12的阴极连接换流变压器T12的输入端，中性点连分别接大地和极2电路，所述 的换流变压器Τ 12的输出端连接受端交流电网的正极。
3. 根据权利要求2所述的一种备用式双极直流输电电路，其特征在于，所述的极2电路 包括换流变压器T21、换流变压器Τ 22、12脉动换流器2ρ21、12脉动换流器2ρ22、开关S21和开 关S 22，所述的换流变压器T21的输入端连接送端交流电网的负极，输出端连接12脉动换流 器2p 21的阳极，所述的12脉动换流器2p21的阴极分别与开关S21的一端和极3电路相连接， 中性点分别连接大地和12脉动换流器2 Pll的中性点，所述的开关S21的另一端通过极2直 流输电线路与开关S22的一端相连接，所述的开关S 22的另一端连接12脉动换流器2p22的阳 极，所述的12脉动换流器2p22的阴极连接换流变压器T 22的输入端，中性点连分别接大地和 12脉动换流器2ρ12的中性点，所述的换流变压器Τ 22的输出端连接受端交流电网的负极。
4. 根据权利要求3所述的一种备用式双极直流输电电路，其特征在于，所述的极3电 路包括开关S31、开关S 32、开关S41和开关S42，所述的开关S31的一端连接12脉动换流器2ρ η 的阴极，另一端通过极3直流输电线路与开关S32的一端相连接，所述的开关S32的另一端与 12脉动换流器2P 12的阳极相连接，所述的开关S41的一端连接12脉动换流器2P21的阳极， 另一端通过极3直流输电线路与开关S 42的一端相连接，所述的开关S42的另一端与12脉动 换流器2p22的阴极相连接。
5. 根据权利要求1所述的一种备用式双极直流输电电路，其特征在于，所述的无功补 偿设备采用功率因数补偿电容器串联低压电抗器。
6. 根据权利要求1所述的一种备用式双极直流输电电路，其特征在于，所述的交流滤 波器采用HP12/24双调谐滤波器或HP3单调谐滤波器。
【文档编号】H02J3/01GK203839973SQ201420246413
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】周德生, 王之浩, 鲍伟, 崔勇, 赵丹丹, 肖嵘, 张嘉旻 申请人:国网上海市电力公司, 华东电力试验研究院有限公司