[發明專利]一種復合型高壓直流輸電系統

無效

• 申請號: 201310021299.4
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103107549A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 傅闖;饒宏;許樹楷;黎小林
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明是一種能處理直流側故障的復合型高壓直流輸電系統，特別是一種涉及整流站采用晶閘管換流器、逆變站采用具有直流故障處理能力的多電平模塊化電壓源換流器的高壓直流輸電系統，屬于高壓直流輸電領域。

背景技術

整流站和逆變站均采用晶閘管換流器的高壓直流輸電系統具有損耗小、造價相對較低、可靠性高等優點。但晶閘管換流器逆變運行時容易發生換相失敗，對于多回直流集中饋入電網，交流系統故障可能引起多個換流站同時換相失敗，給電網造成巨大沖擊，嚴重影響系統的安全穩定運行。

對于采用晶閘管換流器有多個逆變站的多端高壓直流輸電系統，一個逆變站發生換相失敗時，其它各站直流電流將涌入該站，使得該站產生很大的暫態電流，可能造成該站設備損壞，這限制了有多個逆變站的多端高壓直流輸電系統的應用。

電壓源換流器采用全控型電力電子器件，從根本上消除換相失敗?；陔妷涸磽Q流器的柔性直流輸電系統近些年來有了長足的進步，已在新能源并網、與弱系統互聯、向無源網絡和孤立負荷供電等領域得到了成功的應用，表現出了比采用晶閘管換流器的直流輸電系統更更加優良的性能，具有良好的應用前景。但同等電壓等級和容量的電壓源換流器比晶閘管換流器投資高很多。

用于柔性直流輸電系統的電壓源換流器拓撲主要包括兩種：開關型（Switch?type）和可控電壓源（Controllable?voltage?source?type）。開關型拓撲采用兩電平或三電平結構，橋臂由多個全控型電力電子器件串聯，ABB公司已將這種拓撲應用于多個工程。開關型拓撲存在器件開關頻率高、損耗大、動態均壓困難、諧波較大、電磁干擾較大、容量提升困難、需要配置一定容量的高通濾波器等缺點?？煽仉妷涸赐負洳捎米幽＜壜摻Y構，對器件觸發一致性、動態均壓要求低，擴展性好，輸電電壓波形好，開關頻率低，運行損耗低，交直流側均不需要配置濾波器。目前投運或在建基于模塊化多電平換流器的柔性直流輸電系統主要采用了半H橋結構子模塊?；趦呻娖?、三電平、半H橋子模塊的電壓源換流器拓撲都不具備直流故障處理能力，在直流側發生短路故障時，與全控型電力電子器件并聯的二極管構成不可控整流回路，不能采用晶閘管換流器高壓直流輸電系統中的直流側故障重啟動方法，只能跳開交流側斷路器進行故障處理，響應速度較慢，因此僅適用于故障率低電纜線路，不適合于易發生暫時性故障的電力架空線路。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種不僅能消除換相失敗，且降低了工程造價的能處理直流側故障的復合型高壓直流輸電系統。本發明綜合了晶閘管換流器和電壓源換流器的優點，是一種能處理直流側故障的復合型高壓直流輸電系統，可迅速完成系統重新啟動，運行方式靈活，可靠性高，特別適用于通過遠距離架空線路向多回直流集中饋入電網，也適用于具有兩個以上逆變站的多端高壓直流輸電系統。

本發明的技術方案是：本發明的復合型高壓直流輸電系統,?包括有至少一個整流站、一個逆變站和架空電力輸電線路，整流站及逆變站都包括正極和負極，其中整流站采用晶閘管換流器，晶閘管換流器的正極及負極都至少包括一個十二脈動晶閘管換流器；逆變站采用具有直流故障處理能力的電壓源換流器，電壓源換流器的正極及負極都至少包括兩個串聯的模塊化多電平換流器；各站正負極連接點根據直流輸電系統處于雙極、單極大地回線或單極金屬回線運行方式與接地極或者站內地網連接，整流站與逆變站之間通過架空電力輸電線路相連。

上述整流站和逆變站均配置平波電抗器，整流站每極均配置直流濾波器和交流濾波器，逆變站每極均不配置直流濾波器和交流濾波器。

上述晶閘管換流器的正極及負極所設的十二脈動晶閘管換流器包括有上六脈動橋及下六脈動橋，上六脈動橋與一臺Y0/Y聯結變壓器Y側連接，下六脈動橋與一臺Y0/△聯結變壓器△側連接,或十二脈動晶閘管換流器的上六脈動橋及下六脈動橋與一臺Y0/Y/△聯結變壓器的Y側和△側分別連接。

上述逆變站所設的電壓源換流器為三相六橋臂結構，每個橋臂由一個電抗器和若干個換流模塊組成，若干個換流模塊串聯后一側通過電抗器與Y0/△聯結變壓器△側對應一相端口連接。

上述復合型高壓直流輸電系統采用完整雙極結構，即正極、負極均可采用單極大地或者單極金屬回線運行方式獨立運行。

上述逆變站所設的電壓源換流器中的換流模塊采用全橋子模塊，或鉗位雙子模塊，或全橋并聯子模塊，或鉗位雙并聯子模塊。