備用式雙極直流輸電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種備用式雙極直流輸電電路，用于連接送端交流電網(wǎng)和受端交流電網(wǎng)，包括極1電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設(shè)備QC1和無功補償設(shè)備QC2，所述的極1電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極，所述的極2電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極，所述的極3電路輸入輸出兩端均分別與極1電路和極2電路相連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有充分利用原線路資源、投資少且輸電容量增加等優(yōu)點。
【專利說明】備用式雙極直流輸電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種直流輸電電路，尤其是涉及一種備用式雙極直流輸電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國西南水電、西北煤電及國外能源基地的進一步深度開發(fā)，同時國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，對電網(wǎng)性能的要求必然越來越高，一方面要提供足夠的電能，一方面要保證電能質(zhì)量，提升電網(wǎng)的輸送容量和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行能力是一項勢在必行的工作，同時，如果采用新建新的發(fā)電廠、架設(shè)型的書店線路、建造新的變電站等其他相關(guān)設(shè)施，將使得工作變得極其困難、費時和昂貴，所以又希望利用有限的投資對電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施進行升級，即利用原有的高壓交流展和線路網(wǎng)架、改造并轉(zhuǎn)化為直流輸電工程。
[0003]目前交改直流輸電方法有三極直流輸電系統(tǒng)和雙極直流輸電系統(tǒng),它們均使用原有的輸電線路及絕緣設(shè)備，但是三極直流輸電系統(tǒng)充分利用第三條傳輸線來增加系統(tǒng)的輸電容量，相比雙極直流輸電，三極多傳輸37%的電能，但是三極直流的換流設(shè)備除了極I和極2上的4個換流器，在極3上還需要2個換流器，所以，三極直流輸電系統(tǒng)的投資幾乎為雙極直流的兩倍，經(jīng)濟效益下限制了工程應(yīng)用價值，尋求一種雙極直流輸電拓撲結(jié)構(gòu)，既能有直流系統(tǒng)快速可控、系統(tǒng)性能高、提高輸電容量等優(yōu)點，又能在有限的資金條件下達到效果和利益的雙贏。
[0004]中國專利201310507288.7X公開了一種擴展式雙極直流輸電系統(tǒng)，包括整流換流站，整流側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元、三極輸電線路、逆變側(cè)電流轉(zhuǎn)換單元和逆變換流站，此發(fā)明存在使用器件多、成本較高、系統(tǒng)容量對比計算說明不清楚等的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種充分利用原線路資源、投資少且輸電容量增加的備用式雙極直流輸電電路。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]—種備用式雙極直流輸電電路，用于連接送端交流電網(wǎng)和受端交流電網(wǎng)，包括極I電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設(shè)備Qa和無功補償設(shè)備Qc2，所述的極I電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極，所述的極2電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極，所述的極3電路輸入輸出兩端均分別與極I電路和極2電路相連接，所述的交流濾波器ACF1和無功補償設(shè)備Qa的一端分別連接送端交流電網(wǎng)的輸出端，另一端分別連接大地，所述的交流濾波器ACF2和無功補償設(shè)備Qe2的一端分別連接受端交流電網(wǎng)的輸入端，另一端分別連接大地。
[0008]所述的極I電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2pn、12脈動換流器2p12、開關(guān)S11和開關(guān)S12，所述的換流變壓器T11的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接12脈動換流器2Pll的陽極，所述的12脈動換流器2Pll的陰極分別與開關(guān)S11的一端和極3電路相連接，中性點分別連接大地和極2電路，所述的開關(guān)S11的另一端通過極I直流輸電線路與開關(guān)S12的一端相連接，所述的開關(guān)S12的另一端連接12脈動換流器2p12的陽極，所述的12脈動換流器2p12的陰極連接換流變壓器T12的輸入端，中性點連分別接大地和極2電路，所述的換流變壓器T12的輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極。
[0009]所述的極2電路包括換流變壓器T21、換流變壓器T22、12脈動換流器2ρ21、12脈動換流器2ρ22、開關(guān)S21和開關(guān)S22，所述的換流變壓器T21的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接12脈動換流器2ρ21的陽極，所述的12脈動換流器2ρ21的陰極分別與開關(guān)S21的一端和極3電路相連接，中性點分別連接大地和12脈動換流器2Pll的中性點，所述的開關(guān)S21的另一端通過極2直流輸電線路與開關(guān)S22的一端相連接，所述的開關(guān)S22的另一端連接12脈動換流器2ρ22的陽極，所述的12脈動換流器2ρ22的陰極連接換流變壓器T22的輸入端，中性點連分別接大地和12脈動換流器2ρ12的中性點，所述的換流變壓器T22的輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極。
[0010]所述的極3電路包括開關(guān)S31、開關(guān)S32、開關(guān)S41和開關(guān)S42，所述的開關(guān)S31的一端連接12脈動換流器2Pll的陰極，另一端通過極3直流輸電線路與開關(guān)S32的一端相連接，所述的開關(guān)S32的另一端與12脈動換流器2ρ12的陽極相連接，所述的開關(guān)S41的一端連接12脈動換流器2ρ21的陽極，另一端通過極3直流輸電線路與開關(guān)S42的一端相連接，所述的開關(guān)S42的另一端與12脈動換流器2ρ22的陰極相連接。
[0011]所述的無功補償設(shè)備采用功率因數(shù)補償電容器串聯(lián)低壓電抗器。
[0012]所述的交流濾波器采用ΗΡ12/24雙調(diào)諧濾波器或ΗΡ3單調(diào)諧濾波器。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014]I)本發(fā)明采用了 12脈動換流器除掉了整流器產(chǎn)生的諧波電流，同時整流站和逆流站分別設(shè)有無功補償設(shè)備和交流濾波器，對輸電系統(tǒng)進行了無功率補償與交流濾波。因為整流器在將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的同時，產(chǎn)生了大量的諧波電流注入到電網(wǎng)中，隨之而來的就是諧波電流對電網(wǎng)中的其它負載產(chǎn)生的影響，采用12脈沖換流器可以消除Η5、Η7次諧波。
[0015]2)本發(fā)明采用備用式雙極直流輸電拓撲結(jié)構(gòu)，將極3線路作為備用傳輸路線，實現(xiàn)3種運行方式的雙極直流輸電，輸電容量增加，運行方式靈活，可繼續(xù)沿用常規(guī)雙極直流控制:整流器定電流控制、逆變器定關(guān)斷角控制、整流器的最小觸發(fā)角限制和逆變器的定電流控制、以及兩側(cè)換流站的VDCOL限制，同時線路設(shè)備利用率高，投資少。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為備用式雙極直流輸電電路圖；
[0017]圖2為ΗΡ12/24雙調(diào)諧濾波器拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖3為ΗΡ3單調(diào)諧濾波器拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖4為常規(guī)雙極直流輸電穩(wěn)態(tài)控制特性示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
[0021]如圖1所示，一種備用式雙極直流輸電電路，用于連接送端交流電網(wǎng)和受端交流電網(wǎng)，包括極I電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設(shè)備Qci和無功補償設(shè)備Q?，極I電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極，極2電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極，極3電路輸入輸出兩端均分別與極I電路和極2電路相連接，交流濾波器ACF1和無功補償設(shè)備Qa的一端分別連接送端交流電網(wǎng)的輸出端，另一端分別連接大地，交流濾波器ACF2和無功補償設(shè)備Qffi的一端分別連接受端交流電網(wǎng)的輸入端，另一端分別連接大地。
[0022]極I電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2ρη、12脈動換流器2Ρ12、開關(guān)S11和開關(guān)S12,換流變壓器T11的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接12脈動換流器2Pn的陽極，12脈動換流器2Pll的陰極分別與開關(guān)S11的一端和極3電路相連接，中性點分別連接大地和極2電路，開關(guān)S11的另一端通過極I直流輸電線路與開關(guān)S12的一端相連接，開關(guān)S12的另一端連接12脈動換流器2p12的陽極，12脈動換流器2P12的陰極連接換流變壓器T12的輸入端，中性點連分別接大地和極2電路，換流變壓器T12的輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極。
[0023]極2電路包括換流變壓器T21、換流變壓器T22、12脈動換流器2ρ21、12脈動換流器2Ρ22、開關(guān)S21和開關(guān)S22,換流變壓器T21的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接12脈動換流器2Ρ21的陽極，12脈動換流器2ρ21的陰極分別與開關(guān)S21的一端和極3電路相連接，中性點分別連接大地和12脈動換流器2Pll的中性點，開關(guān)S21的另一端通過極2直流輸電線路與開關(guān)S22的一端相連接，開關(guān)S22的另一端連接12脈動換流器2Ρ22的陽極，12脈動換流器2ρ22的陰極連接換流變壓器T22的輸入端，中性點連分別接大地和12脈動換流器2Ρ12的中性點，換 流變壓器T22的輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極。
[0024]極3電路包括開關(guān)S31、開關(guān)S32、開關(guān)S41和開關(guān)S42,開關(guān)S31的一端連接12脈動換流器2Pll的陰極，另一端通過極3直流輸電線路與開關(guān)S32的一端相連接，開關(guān)S32的另一端與12脈動換流器2Ρ12的陽極相連接，開關(guān)S41的一端連接12脈動換流器2ρ21的陽極，另一端通過極3直流輸電線路與開關(guān)S42的一端相連接，開關(guān)S42的另一端與12脈動換流器2ρ22的陰極相連接。
[0025]無功補償設(shè)備采用功率因數(shù)補償電容器串聯(lián)低壓電抗器。
[0026]交流濾波器采用ΗΡ12/24雙調(diào)諧濾波器或ΗΡ3單調(diào)諧濾波器，如圖2、3所示。
[0027]將交流輸電線路改造為備用式雙極直流輸電后，就是常規(guī)雙極直流輸電，因此按照常規(guī)雙極直流輸電的運行模式運行。
[0028]采用常規(guī)雙極直流控制策略，即:整流器定電流控制、逆變器定關(guān)斷角控制，同時計及整流器的最小觸發(fā)角限制和逆變器的定電流控制，以及兩側(cè)換流站的VDCOL限制。在此控制策略調(diào)節(jié)下，直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制特性如圖4所示。
[0029]假設(shè):每根極線的額定直流電流與交流額定電流相等、直流額定電壓與交流額定線電壓相等。
[0030]當(dāng)不計線路過載能力時，備用式雙極直流輸電系統(tǒng)的額定直流輸送容量為
[0031]PtJBT — 211^1^ — 1.15Ρν(I)[0032]式中，交流額定輸送功率_pN= S Um /dK?
[0033]上式表明，當(dāng)不計線路過載能力時，備用式雙極直流輸電系統(tǒng)的額定直流輸送容量為為交流額定輸送功率的1.15倍。
[0034]本發(fā)明存在以下2類運行方式，當(dāng)不計功率反送及降壓運行時，具有以下特點:
[0035]I)雙極運行方式；采用常規(guī)定直流電流控制模式。正常運行時，極3作為金屬回線，無大地電流；當(dāng)極I或極2線路故障時，極3取代故障極線，此時入地電流為不足額定電流I %的雙極不平衡直流電流，具有3種運行方式。
[0036]2)單極運行方式:同樣采用常規(guī)定直流電流控制模式，使用兩根極線，其中一根極線作為金屬回線，不存在大地電流，具有3種運行方式。
[0037]由此可見，備用式雙極直流輸電系統(tǒng)存在2類運行方式，共有6種具體的運行方式(不計功率反送及降壓運 行)。當(dāng)工作在正常雙極運行方式下時，無大地電流。
【權(quán)利要求】
1.一種備用式雙極直流輸電電路，用于連接送端交流電網(wǎng)和受端交流電網(wǎng)，其特征在于，包括極I電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設(shè)備Qci和無功補償設(shè)備Q?，所述的極I電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極，所述的極2電路的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極，所述的極3電路輸入輸出兩端均分別與極I電路和極2電路相連接，所述的交流濾波器ACF1和無功補償設(shè)備Qa的一端分別連接送端交流電網(wǎng)的輸出端，另一端分別連接大地，所述的交流濾波器ACF2和無功補償設(shè)備Qc2的一端分別連接受端交流電網(wǎng)的輸入端，另一端分別連接大地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種備用式雙極直流輸電電路，其特征在于，所述的極I電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2pn、12脈動換流器2p12、開關(guān)S11和開關(guān)S12，所述的換流變壓器T11的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的正極，輸出端連接12脈動換流器2Pll的陽極，所述的12脈動換流器2Pll的陰極分別與開關(guān)S11的一端和極3電路相連接，中性點分別連接大地和極2電路，所述的開關(guān)S11的另一端通過極I直流輸電線路與開關(guān)S12的一端相連接，所述的開關(guān)S12的另一端連接12脈動換流器2p12的陽極，所述的12脈動換流器2p12的陰極連接換流變壓器T12的輸入端，中性點連分別接大地和極2電路，所述的換流變壓器T12的輸出端連接受端交流電網(wǎng)的正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種備用式雙極直流輸電電路，其特征在于，所述的極2電路包括換流變壓器R21、換流變壓器T22、12脈動換流器2P21、12脈動換流器2p22、開關(guān)S21和開關(guān)S22，所述的換流變壓器T21的輸入端連接送端交流電網(wǎng)的負極，輸出端連接12脈動換流器2p21的陽極，所述的12脈動換流器2p21的陰極分別與開關(guān)S21的一端和極3電路相連接，中性點分別連接大地和12脈動換流器2Pll的中性點，所述的開關(guān)S21的另一端通過極2直流輸電線路與開關(guān)S22的一端相連接，所述的開關(guān)S22的另一端連接12脈動換流器2p22的陽極，所述的12脈動換流器2p22的陰極連接換流變壓器T22的輸入端，中性點連分別接大地和12脈動換流器2P12的中 性點，所述的換流變壓器T22的輸出端連接受端交流電網(wǎng)的負極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種備用式雙極直流輸電電路，其特征在于，所述的極3電路包括開關(guān)S31、開關(guān)S32、開關(guān)S41和開關(guān)S42，所述的開關(guān)S31的一端連接12脈動換流器2Pll的陰極，另一端通過極3直流輸電線路與開關(guān)S32的一端相連接，所述的開關(guān)S32的另一端與12脈動換流器2p12的陽極相連接，所述的開關(guān)S41的一端連接12脈動換流器2p21的陽極，另一端通過極3直流輸電線路與開關(guān)S42的一端相連接，所述的開關(guān)S42的另一端與12脈動換流器2p22的陰極相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種備用式雙極直流輸電電路，其特征在于，所述的無功補償設(shè)備采用功率因數(shù)補償電容器串聯(lián)低壓電抗器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種備用式雙極直流輸電電路，其特征在于，所述的交流濾波器采用HP12/24雙調(diào)諧濾波器或HP3單調(diào)諧濾波器。
【文檔編號】H02J3/18GK103972918SQ201410202973
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】周德生, 王之浩, 鮑偉, 崔勇, 趙丹丹, 肖嶸, 張嘉旻 申請人:國網(wǎng)上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司