[發明專利]一種具備故障隔離能力的柔性直流輸電換流站拓撲

在審

• 申請號: 201410737710.2
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN105720569A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 韋統振;朱晉;吳理心;霍群海;韓立博;張桐碩
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種柔性直流輸電換流站拓撲。

背景技術

基于電壓源變換的直流輸電，由于其獨特的優勢在清潔新能源并網、城市輸配電增容改 造、海上孤立負荷送電等領域具有廣闊的應用前景。基于模塊化多電平換流器(modular multilevelconverter，MMC)由于采用半橋子模塊級聯的形式，具有對器件一致觸發動態均壓 要求低、擴展性好、輸出電壓波形品質高、開關頻率低、運行損耗低等諸多優點，已成為當 前換流器選擇的主流趨勢。然而這種結構存在無法有效處理直流故障的固有缺陷。當直流側 發生故障時，全控型開關器件所反并聯的續流二極管容易構成故障點與交流系統直接連通的 能量饋送回路，無法單純依靠換流器動作完成直流側故障電流的清除。目前已投運的 VSC-HVDC工程大多采用電纜敷設線路，以減少直流故障發生概率，但造價昂貴、經濟效 益差。

利用換流器自身控制實現直流側故障的自清除，無需機械設備動作，故系統恢復很快， 該思想事實上已廣泛應用在傳統直流輸電技術中，即通過強制移相快速消除弧道電流。尋 找具有直流故障穿越能力的新型換流器是目前學術界和工業界的研究熱點。2010年 ALSTOM公司在國際大電網會議上提出了多種結合傳統兩電平換流器和MMC結構特點的 混合式換流器，其中橋臂交替導通多電平換流器和混合級聯多電平換流器均具有直流故障穿 越能力。但是控制較為復雜，子單元電容電壓均衡較為困難。采用全橋子模塊(fullbridge sub-module，FBSM)雖然也具有直流閉鎖能力，但是正常運行時損耗較大，且換流站成本顯 著增加。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術不足，提出一種新的柔性直流輸電換流站拓撲。本發明可 使整個換流站具備直流側故障處理能力。

本發明在傳統的柔性直流輸電換流站中，加入第一直流故障阻隔模塊與第二直流故障阻 隔模塊，構成新的具備故障隔離能力的換流站拓撲。

所述的傳統的柔性直流輸電換流站由A相一橋臂級聯結構、A相二橋臂級聯結構、B相 一橋臂級聯結構、B相二橋臂級聯結構、C相一橋臂級聯結構，以及C相二橋臂級聯結構， 正直流母線，負直流母線組成。

A相一橋臂級聯結構的一端與A相二橋臂級聯結構的一端連接，B相一橋臂級聯結構的 一端與B相二橋臂級聯結構的一端連接，C相一橋臂級聯結構的一端與C相二橋臂級聯結構 的一端連接。A相一橋臂級聯結構的另一端，B相一橋臂級聯結構的另一端，C相一橋臂級 聯結構的另一端與正直流母線連接于第十一連接點。A相二橋臂級聯結構的另一端，B相二 橋臂級聯結構的另一端，C相二橋臂級聯結構的另一端與負直流母線連接于第十二連接點。

所述的第一直流故障阻隔模塊由正直流母線故障阻隔子模塊，A相一橋臂故障阻隔子模 塊，B相一橋臂故障阻隔子模塊，C相一橋臂故障阻隔子模塊組成。正直流母線故障阻隔子 模塊的一端與A相一橋臂故障阻隔子模塊一端，B相一橋臂故障阻隔子模塊一端，以及C 相一橋臂故障阻隔子模塊一端連接于第十三連接點；正直流母線故障阻隔子模塊的另一端， A相一橋臂故障阻隔子模塊的另一端，B相一橋臂故障阻隔子模塊的另一端，C相一橋臂故 障阻隔子模塊的另一端引出，作為第一直流故障阻隔模塊的四個引出端子。

第二直流故障阻隔模塊由負直流母線故障阻隔子模塊，A相二橋臂故障阻隔子模塊，B 相二橋臂故障阻隔子模塊，C相二橋臂故障阻隔子模塊組成。負直流母線故障阻隔子模塊的 一端與A相二橋臂故障阻隔子模塊一端，B相二橋臂故障阻隔子模塊一端，以及C相二橋 臂故障阻隔子模塊一端連接于第十四連接點；負直流母線故障阻隔子模塊的另一端，A相二 橋臂故障阻隔子模塊的另一端，B相二橋臂故障阻隔子模塊的另一端，C相二橋臂故障阻隔 子模塊的另一端引出，作為第二直流故障阻隔模塊的四個引出端子。

本發明在傳統柔性直流輸電換流站中加入第一直流故障阻隔模塊和第二直流故障阻隔 模塊，連接方式如下：