一種備用式雙極直流輸電電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型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，本實用新型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】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型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。 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1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] 本實用新型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] 本實用新型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1 電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACFi、交流濾波器ACF 2、無功補償設(shè)備Qa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，所述的交流濾波器 ACFi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ACF 2和無功補償設(shè)備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1電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2p n、12脈動換 流器2p12、開關(guān)Sn和開關(guān)S12，所述的換流變壓器T n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)S n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)Sn的另一端通過極 1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2p 12 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Τ 12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Τ22、12脈動換流器2ρ21、12脈動 換流器2ρ 22、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2p 21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2 Pll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2p 22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2ρ 12的中性點，所述的換流變壓器Τ22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)S 42，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)S 32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2p 21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2P 22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HP12/24雙調(diào)諧濾波器或HP3單調(diào)諧濾波器。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：
[0014] 1)本實用新型采用了 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H5、 H7次諧波。
[0015] 2)本實用新型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VDC0L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HP12/24雙調(diào)諧濾波器拓撲結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖3為HP3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實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型 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，但本實用新型的保 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1電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACFi、交流濾波器ACF 2、無功補償設(shè)備 QC1和無功補償設(shè)備QC2，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，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1電路和極2電路相連接，交流濾波器ACFi和無功補 償設(shè)備Q a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1電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2p n、12脈動換流器 2p12、開關(guān)Sn和開關(guān)S12，換流變壓器T n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，12脈動換流器2 Pll的陰極分別與開關(guān)Sn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)S n的另一端通過極1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2p 12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T 12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Τ22、12脈動換流器2Ρ 21、12脈動換流器 2Ρ22、開關(guān)S21和開關(guān)S22，換流變壓器T 21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，12脈動換流器2P 21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2 Pll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)S 22的另一端連接12脈動換流器2P22的陽極，12脈 動換流器2P22的陰極連接換流變壓器T 22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Τ22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)S 42，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)S 32的一端相連接，開關(guān)S32的另一端 與12脈動換流器2p12的陽極相連接，開關(guān)S 41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，開關(guān)S 42的另一端與12脈動換流器2p22 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HP12/24雙調(diào)諧濾波器或HP3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，S卩：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VDC0L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] PdBT - 211伽1伽一1. 15Pn (1)
[0032] 式中，交流額定輸送功率
【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1電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACFi、交流濾波器ACF 2、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，所述 的交流濾波器ACFi和無功補償設(shè)備Q a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1電 路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T 12、12脈動換流器2pn、12脈動換流器2p12、開關(guān)Sn和 開關(guān)S 12，所述的換流變壓器Tn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2 Pll的陽極，所述的12脈動換流器2Pll的陰極分別與開關(guān)Sn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)S n的另一端通過極1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2p 12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Τ 12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T21、換流變壓器Τ 22、12脈動換流器2ρ21、12脈動換流器2ρ22、開關(guān)S21和開 關(guān)S 22，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2p 21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2 Pll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)S 22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T 22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Τ 22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)S 32、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2ρ η 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2P 12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)S 42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】H02J3/01GK203839973SQ201420246413
【公開日】2014年9月17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