一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其包括送端換流站、受端換流站、直流電抗器、機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)和全控型直流斷路器；位于送端換流站線路側(cè)，每個(gè)送端換流站的輸出端都經(jīng)過(guò)第一直流電抗器連接一由第一、第二兩個(gè)機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第一支路；兩第一支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)、第一全控型直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的第二支路；位于受端換流站線路側(cè)，每一受端換流站輸入端都連接第二直流電抗器一端，由第二全控型直流斷路器與第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第三支路連接第二直流電抗器另一端；兩第三支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)全控型直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的第四支路。本實(shí)用新型可以廣泛在高壓柔性直流輸電網(wǎng)中應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種斷路器混合裝置，特別是關(guān)于一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，采用模塊化多電平換流器(MMC)的高壓柔性直流輸電是解決大規(guī)模新能源集中外送的重要途徑。以我國(guó)的張北地區(qū)為例，要將張北和康保地區(qū)的風(fēng)電通過(guò)柔性直流輸電集中外送至北京和冀北的豐寧，需要建設(shè)四端柔性直流輸電網(wǎng)。采用柔性直流電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電時(shí)，考慮經(jīng)濟(jì)性，換流站之間不宜采用直流電纜，而應(yīng)采用直流架空線路。直流架空線路的應(yīng)用增大了直流側(cè)發(fā)生故障的概率。
[0003]為了快速清除直流電網(wǎng)的故障，保證直流電網(wǎng)運(yùn)行于孤島模式或交直流并列模式下的可靠性，需在直流電網(wǎng)中裝設(shè)直流斷路器?？蓱?yīng)用的直流斷路器分為兩種，一種是機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)，另一種是全控型直流斷路器。機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)沒(méi)有電弧開(kāi)斷能力，造價(jià)較低；全控型直流斷路器具有開(kāi)斷電弧能力，造價(jià)昂貴。這兩種直流斷路器可以結(jié)合不同種類的換流站子模塊使用。
[0004]通?；贛MC的換流器有兩類子模塊結(jié)構(gòu)，一類是全橋子模塊結(jié)構(gòu)(如圖1a所示)，另一類是半橋子模塊結(jié)構(gòu)(如圖1b所示)。全橋結(jié)構(gòu)與半橋結(jié)構(gòu)相比，全橋結(jié)構(gòu)具有穿越直流故障能力，因此僅需配置機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)，但故障時(shí)需閉鎖換流站。半橋結(jié)構(gòu)無(wú)直流故障穿越能力，因此需要配置全控型直流斷路器以切除故障，但切除故障時(shí)可不閉鎖換流器。
[0005]直流電網(wǎng)中若所有換流站采用全橋子模塊，發(fā)生直流故障時(shí)需要閉鎖全網(wǎng)的換流站清除故障，會(huì)造成整個(gè)直流電網(wǎng)短時(shí)停運(yùn);若所有換流站采用半橋子模塊，需相應(yīng)配置全控型直流斷路器，直流故障時(shí)斷開(kāi)斷路器即可，無(wú)需閉鎖換流站。但全控型直流斷路器造價(jià)高昂，當(dāng)直流電網(wǎng)中換流站數(shù)目較大時(shí)，將極大增加全控型直流斷路器的需求數(shù)量，降低工程的經(jīng)濟(jì)性。目前尚無(wú)將快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和全控型直流斷路器、全橋換流器和半橋換流器在直流系統(tǒng)中混合使用的案例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其能在保證直流電網(wǎng)輸電可靠性的同時(shí)，根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)充分利用全橋和半橋子模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，配合使用快速機(jī)械開(kāi)關(guān)和全控型直流斷路器，提高直流電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其特征在于:該裝置包括若干送端換流站和若干受端換流站，以含有兩個(gè)所述送端換流站、兩個(gè)所述受端換流站的四端柔性直流電網(wǎng)為例，還包括四個(gè)直流電抗器、若干機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)和若干全控型直流斷路器;位于所述送端換流站線路側(cè)，每個(gè)所述送端換流站的輸出端都經(jīng)過(guò)第一所述直流電抗器連接一由第一、第二兩個(gè)所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第一支路;兩所述第一支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)、第一所述全控型直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的第二支路;位于所述受端換流站線路側(cè)，每一所述受端換流站輸入端都連接第二所述直流電抗器一端，由第二所述全控型直流斷路器與第五所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第三支路連接第二所述直流電抗器另一端;兩所述第三支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)所述全控型直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的第四支路。
[0008]優(yōu)選地，在所述第二支路中，第三所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)一端連接其中一所述第一支路中第一、第二兩所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處;第三所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)另一端經(jīng)第一所述全控型直流斷路器連接第四所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)一端，第四所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)另一端連接另一所述第一支路中第一、第二兩所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處。
[0009]優(yōu)選地，在所述第四支路中，第三所述全控型直流斷路器一端連接一所述第三支路中第二所述全控型直流斷路器與第五所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處;第三所述全控型直流斷路器另一端經(jīng)線路連接第四所述全控型直流斷路器一端，第四所述全控型直流斷路器另一端連接另一所述第三支路中第二所述全控型直流斷路器與第五所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處。
[0010]優(yōu)選地，兩個(gè)所述送端換流站均采用全橋子模塊換流器，兩個(gè)所述受端換流站均采用半橋子模塊換流器。
[0011]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型在雙極的柔性直流電網(wǎng)中，與現(xiàn)有技術(shù)所有斷路器均采用全控型直流斷路器的配置方式相比較，可以少配置六臺(tái)全控型直流斷路器，極大節(jié)省了工程投資。2、本實(shí)用新型在送端換流站間裝設(shè)全控型直流斷路器，可以在這兩個(gè)換流站中任意一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，快速可靠地?cái)嚅_(kāi)兩個(gè)換流站之間的電氣聯(lián)系，保證非故障換流站繼續(xù)可靠地輸電。3、本實(shí)用新型根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)充分利用全橋和半橋子模塊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使送受端的機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)與全控型直流斷路器密切配合，在保證直流電網(wǎng)輸電可靠性的同時(shí)降低工程造價(jià)。綜上所述，本實(shí)用新型可以廣泛在高壓柔性直流輸電網(wǎng)中應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1a是現(xiàn)有技術(shù)中柔性直流換流站全橋子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖1b是現(xiàn)有技術(shù)中柔性直流換流站半橋子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0016]如圖2所示，本實(shí)用新型提供一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，同時(shí)采用機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)和全控型直流斷路器，其包括若干送端換流站I和若干受端換流站2，以含有兩個(gè)送端換流站、兩個(gè)受端換流站的四端柔性直流電網(wǎng)為例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的介紹。本實(shí)用新型除了兩個(gè)送端換流站I和兩個(gè)受端換流站2，還包括四個(gè)直流電抗器3、若干機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4和若干全控型直流斷路器5。
[0017]位于送端換流站I線路側(cè)，每個(gè)送端換流站I的輸出端都經(jīng)過(guò)第一直流電抗器3連接一由第一、第二兩個(gè)機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4串聯(lián)構(gòu)成的第一支路;兩第一支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4、第一個(gè)全控型直流斷路器5串聯(lián)構(gòu)成的第二支路。在該第二支路中，第三機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4 一端連接其中一第一支路中第一、第二兩機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處;第三機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4另一端經(jīng)第一個(gè)全控型直流斷路器5連接第四機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4 一端，第四機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4另一端連接另一第一支路中第一、第二兩機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處。
[0018]位于受端換流站2線路側(cè)，每一受端換流站2輸入端都連接第二直流電抗器3—端，由第二全控型直流斷路器5與第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4串聯(lián)構(gòu)成的第三支路連接第二直流電抗器3另一端。兩第三支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)全控型直流斷路器5串聯(lián)構(gòu)成的第四支路。在該第四支路中，第三全控型直流斷路器5—端連接一第三支路中第二全控型直流斷路器5與第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處;第三全控型直流斷路器5另一端經(jīng)線路連接第四全控型直流斷路器5—端，第四全控型直流斷路器5另一端連接另一第三支路中第二全控型直流斷路器5與第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處。
[0019]上述實(shí)施例中，兩個(gè)送端換流站I均采用全橋子模塊換流器，兩個(gè)受端換流站2均采用半橋子模塊換流器。
[0020]本實(shí)用新型還提供一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合配置方法，其包括以下步驟:
[0021]I)設(shè)置若干送端換流站I和若干受端換流站2，每一受端換流站2均采用半橋子模塊換流器，每一送端換流站I均采用全橋子模塊換流器。
[0022]2)靠近送端換流站I的線路側(cè)經(jīng)第一直流電抗器3依次連接第一、第二兩機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4，靠近受端換流站2的線路側(cè)依次經(jīng)第二直流電抗器3、第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接第二全控型直流斷路器5;
[0023]3)位于送端換流站I 一側(cè)，相鄰兩送端換流站I之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4、第一個(gè)全控型直流斷路器5串聯(lián)構(gòu)成的第二支路;在該第二支路中，第三機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4 一端連接一送端換流站I側(cè)的第一、第二兩機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處，第三機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4另一端經(jīng)第一個(gè)全控型直流斷路器5連接第四機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4 一端，第四機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4另一端連接另一送端換流站I側(cè)的第一、第二兩機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處。
[0024]4)位于受端換流站2—側(cè)，相鄰兩受端換流站2之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)全控型直流斷路器5串聯(lián)構(gòu)成的第四支路;在該第四支路中，第三全控型直流斷路器5—端連接一受端換流站側(cè)的第二全控型直流斷路器5與第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處，第三全控型直流斷路器5另一端經(jīng)線路連接第四全控型直流斷路器5—端，第四全控型直流斷路器另一端連接另一受端換流站側(cè)的第二全控型直流斷路器5與第五機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)4連接點(diǎn)處。
[0025]上述各步驟中，送端換流站I采用的全橋子模塊換流器具有清除故障能力，若其中一送端換流站和一受端換流站之間的直流線路發(fā)生故障，以下簡(jiǎn)稱該送端換流站為故障送端換流站、受端換流站為故障受端換流站;則該故障送端換流站會(huì)發(fā)生閉鎖，清除故障的過(guò)程如下:
[0026](I)故障發(fā)生；
[0027](2)閉鎖故障送端換流站；
[0028](3)跳開(kāi)故障線路送端換流站-相鄰正常送端換流站之間的全控型直流斷路器、故障送端換流站-故障受端換流站的全控型直流斷路器；
[0029](4)拉開(kāi)故障送端換流站-故障受端換流站線路機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)，清除故障；
[0030](5)快速重合故障線路送端換流站-相鄰正常送端換流站線路全控型直流斷路器；
[0031](6)重啟動(dòng)故障線路送端換流站。
[0032]若某一送端換流站內(nèi)發(fā)生故障，則故障清除過(guò)程如下:
[0033](I)故障發(fā)生；
[0034](2)閉鎖故障線路送端換流站；
[0035](3)跳開(kāi)故障線路送端換流站-相鄰正常送端換流站和故障送端換流站-故障受端換流站的全控型直流斷路器；
[0036](4)跳開(kāi)故障線路送端換流站輸出端機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)；
[0037](5)重合故障線路送端換流站-相鄰正常送端換流站和故障送端換流站-故障受端換流站的全控型直流斷路器。
[0038]實(shí)施例:以張北地區(qū)柔性直流電網(wǎng)工程為例，如圖2所示。建設(shè)4個(gè)柔直換流站，豐寧和北京換流站采用半橋換流器，張北換流站和康保換流站采用全橋方案。張北-北京線路北京側(cè)、康保-豐寧線路豐寧側(cè)，北京-豐寧線路兩側(cè)，康保-張北線路之間安裝全控型直流斷路器。各換流站出口、康保-張北線路兩側(cè)，康保-豐寧、張北-北京線路首端配置機(jī)械式快速直流開(kāi)關(guān)。
[0039]張北和康保換流站采用全橋換流器，具有清除故障能力。假設(shè)康保和豐寧間直流線路發(fā)生故障，康保站會(huì)發(fā)生閉鎖，則清除故障的過(guò)程如下:
[0040](I)故障發(fā)生；
[0041](2)閉鎖康保站換流站；
[0042](3)跳開(kāi)康保-張北線路和康保-豐寧線路的全控型直流斷路器；
[0043](4)拉開(kāi)康保-豐寧線路機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)，清除故障；
[0044](5)快速重合康保-張北線路全控型直流斷路器；
[0045](4)重啟動(dòng)康保換流站換流站。
[0046]若康保換流站內(nèi)發(fā)生故障，故障清除過(guò)程如下:
[0047](I)故障發(fā)生；
[0048](2)閉鎖康保站換流站；
[0049](3)跳開(kāi)康保-張北線路和康保-豐寧線路全控型直流斷路器；
[0050](4)跳開(kāi)康保換流站換流站出口機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)；
[0051](5)重合康保-張北線路和康保-豐寧線路全控型直流斷路器。
[0052]上述各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型，各部件的結(jié)構(gòu)、尺寸、設(shè)置位置及形狀都是可以有所變化的，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，凡根據(jù)本實(shí)用新型原理對(duì)個(gè)別部件進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其特征在于:該裝置包括兩個(gè)送端換流站和兩個(gè)受端換流站，還包括四個(gè)直流電抗器、若干機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)和若干全控型直流斷路器； 位于所述送端換流站線路側(cè)，每個(gè)所述送端換流站的輸出端都經(jīng)過(guò)第一所述直流電抗器連接一由第一、第二兩個(gè)所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第一支路;兩所述第一支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)、第一所述全控型直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的第二支路； 位于所述受端換流站線路側(cè)，每一所述受端換流站輸入端都連接第二所述直流電抗器一端，由第二所述全控型直流斷路器與第五所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)串聯(lián)構(gòu)成的第三支路連接第二所述直流電抗器另一端;兩所述第三支路之間并聯(lián)一由第三、第四兩個(gè)所述全控型直流斷路器串聯(lián)構(gòu)成的第四支路。2.如權(quán)利要求1所述的一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其特征在于:在所述第二支路中，第三所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)一端連接其中一所述第一支路中第一、第二兩所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處;第三所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)另一端經(jīng)第一所述全控型直流斷路器連接第四所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)一端，第四所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)另一端連接另一所述第一支路中第一、第二兩所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處。3.如權(quán)利要求1所述的一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其特征在于:在所述第四支路中，第三所述全控型直流斷路器一端連接一所述第三支路中第二所述全控型直流斷路器與第五所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處;第三所述全控型直流斷路器另一端經(jīng)線路連接第四所述全控型直流斷路器一端，第四所述全控型直流斷路器另一端連接另一所述第三支路中第二所述全控型直流斷路器與第五所述機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)連接點(diǎn)處。4.如權(quán)利要求1至3任一所述的一種柔性直流電網(wǎng)的斷路器混合裝置，其特征在于:兩個(gè)所述送端換流站均采用全橋子模塊換流器，兩個(gè)所述受端換流站均采用半橋子模塊換流器。
【文檔編號(hào)】H02H7/26GK205666617SQ201620441109
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月16日
【發(fā)明人】肖晉宇, 李暉, 左鵬, 王菲, 楊林, 王嶠, 戚慶茹, 蔣維勇, 黃俊輝, 謝珍建, 蔡暉
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院