[發明專利]一種用于高壓直流輸電換流閥塔的有源分光器

有效

• 申請號: 201410171343.4
• 申請日: 2014-04-25
• 公開（公告）號: CN103956914A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王華鋒;曹均正;劉寧;鄭林;楊樹森;王斌澤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院;中電普瑞電力工程有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;G02B6/42
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種用于高壓直流輸電換流閥塔的有源分光器。

背景技術

近年來，隨著經濟的高速發展和人們環保意識的提升，對于清潔能源的需求日益上升，新能源：風力發電場、光伏發電場大規模使用，這些新能源基地一般建設在西北偏遠地區，遠離主網，并且受氣候影響很大，所提供的電能極不穩定，因此需要特高壓輸電通道將這些電能送到東部人口密集地區的主電網進行消納，為此近年來我國建設了多條直流輸電線路。

超/特高壓直流輸電工程的設備一般包括換流閥塔、VBE、控制保護系統、直流場設備等，其中換流閥塔和VBE負責實現交/直流的變換，是直流輸電工程核心功率部件，換流閥使用光纖接收來自VBE的觸發信號，并通過光纖將自身的狀態回報給VBE，VBE匯集所有的光纖信號并負責與控制保護系統互連，從而令控制保護系統可以有效地控制換流閥塔進行包括移相觸發、極性反轉、投旁路等控制動作。

超/特高壓直流輸電技術一般采用晶閘管串聯構成換流閥，12路換流閥構成12脈動高壓整流器(逆變器)的方式進行交/直流的變換，以±800kV直流輸電整流站為例，該站包括2極(+800kV及-800kV)共3456級晶閘管級，每級晶閘管需要2路光纖用于接收觸發脈沖信號和回報晶閘管級狀態，則總共需要6912根光纖用于VBE與換流閥塔的信號互聯，光纖接線復雜而且容易出錯，無論是建造、維護、維修的工作量都非常龐大。

同時，HVDC(高壓直流輸電)TTM(晶閘管控制單元)的取能是晶閘管控制單元的核心技術之一。晶閘管控制單元(TTM)工作在晶閘管級上的高電位，需要外界為晶閘管控制單元提供工作電源。目前，晶閘管控制單元的取能方式主要有兩種：(1)高壓側取能、(2)低壓側送能。

高壓側取能是從動態均壓阻尼回路引入電流，對儲能電容充電，在經過電壓變換得到所需的工作電壓。這種方式雖然不存在高低電位隔離的問題，但是引入的電流較高，影響了晶閘管控制單元抗電磁干擾能力。而低壓側送能一般是通過電磁送能方式，電磁送能用低壓側的電源經過脈沖變壓器隔離，經過晶閘管控制單元整流得到電源電壓，再經過轉換成工作所需的電壓。而由于HVDC電壓等級很高，脈沖變壓器需要隔離閥體的高電位與低壓側電源的低電位，實現起來非常困難。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種用于高壓直流輸電換流閥塔的有源分光器，通過在換流閥塔上使用有源分光器，可以將送往閥塔的觸發信號光纖由每臺換流閥的72根減少為4根，12脈動換流閥塔的光纖需求總量降低為912根，不到原數量的55％，可以非常有效地減少建造、維護、檢修的工作量。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

本發明提供一種用于高壓直流輸電換流閥塔的有源分光器，所述有源分光器包括光路切換單元、有源分光單元、有源分光備用單元、光纖自檢單元和激光取能單元；所述光路切換單元、有源分光單元、有源分光備用單元和光纖自檢單元均與激光取能單元并聯。

所述光路切換單元將光纖通路從有源分光單元切換到有源分光備用單元，所述光纖自檢單元對來自閥基電子設備的光纖進行監測，所述激光取能單元為有源分光器供電。

所述有源分光單元和有源分光備用單元均包括光電轉換單元和信號分光單元；所述光電轉換單元將來自閥基電子設備的光信號轉換為電信號，并將電信號發送給所述信號分光單元，所述信號分光單元將電信號轉換為光信號，并將單路光信號分為N路光信號，通過光纖將N路光信號發送給換流閥。

通過有源分光單元的光纖發生斷線或電路故障情況下，光路切換單元將光纖通路從有源分光單元切換到有源分光備用單元。

所述光纖自檢單元不僅對來自閥基電子設備的光纖進行監測，同時對有源分光器內部電路進行監測。

所述光纖為高壓光纖。

所述激光取能單元接收來自閥基電子設備的激光送能信號并進行光電轉換，為有源分光器供電。

所述有源分光器安裝在閥基電子設備和換流閥之間。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

(1)可以有效地降低換流閥塔的光纖使用量，從而降低了換流站的建造、維護、檢修工作量。

(2)引入了激光光纖取能單元，采用全光纖接口，具備優越的電磁兼容性，提高了換流設備整體的可靠性。

(3)有源分光器具備光纖自檢功能并可以根據自檢結果自動切換光路，分光器內自備冗余光路，具備故障下運行能力。