本發(fā)明涉及柔性直流輸電技術(shù)，具體涉及一種分區(qū)互聯(lián)裝置。

背景技術(shù)：

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，城市電網(wǎng)傳輸?shù)墓β恃杆僭鲩L，城市電網(wǎng)必須增建更高電壓等級的送電線路。在此過程中，電網(wǎng)有兩個典型特點：一是電網(wǎng)發(fā)展速度較快，短路電流超標問題突出；二是存在大量電磁環(huán)網(wǎng)，送電能力受限。

在高一級電壓電網(wǎng)發(fā)展的初期，高低壓電磁環(huán)網(wǎng)所通過的潮流不大，它的存在可提高電網(wǎng)供電可靠性、靈活性。一般而言，只要不影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和不受短路容量限制，可以維持電磁環(huán)網(wǎng)運行。但隨著高一級電壓電網(wǎng)的發(fā)展，傳輸負荷不斷增大，電磁環(huán)網(wǎng)成為電力系統(tǒng)嚴重的事故隱患。在我國電力系統(tǒng)中，電磁環(huán)網(wǎng)解環(huán)運行已成為共識，《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》明確規(guī)定，應(yīng)避免和消除嚴重影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定的不同電壓等級的電磁環(huán)網(wǎng)，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

目前，消除電磁環(huán)網(wǎng)常見的方式是斷開形成電磁環(huán)網(wǎng)的交流線路，實現(xiàn)交流電網(wǎng)分層分區(qū)運行。常規(guī)的解環(huán)方法雖然可解決環(huán)網(wǎng)運行帶來的短路電流超標、穩(wěn)定性降低等問題，但是解環(huán)后電網(wǎng)運行方式發(fā)生較大改變，同時也降低了交流電網(wǎng)運行可靠性和靈活性，無法實現(xiàn)緊急情況下的快速功率支援。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種分區(qū)互聯(lián)裝置，可以在不降低交流系統(tǒng)供電可靠性的情況下實現(xiàn)交流電網(wǎng)軟分區(qū)運行，消除電磁環(huán)網(wǎng)。在正常運行時，分區(qū)互聯(lián)裝置可以實現(xiàn)電網(wǎng)潮流的雙向可控；在故障情況下，分區(qū)互聯(lián)裝置可以隔離交流故障，并為交流系統(tǒng)提供無功功率支撐，還能實現(xiàn)黑啟動，提高交流電網(wǎng)供電可靠性。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種分區(qū)互聯(lián)裝置，包括一次設(shè)備和二次設(shè)備；

所述一次設(shè)備包括送端電壓源換流器、受端電壓源換流器和直流連接裝置；

所述二次設(shè)備包括控制保護系統(tǒng)；

所述控制保護系統(tǒng)控制一次設(shè)備中的送端電壓源換流器、受端電壓源換流器和直流連接裝置的正常運行。

所述送端電壓源換流器通過直流連接裝置與受端電壓源換流器連接。

所述送端電壓源換流器采用模塊化多電平換流器、級聯(lián)兩電平換流器、兩電平或三電平換流器中的任意一種。

所述受端電壓源換流器采用模塊化多電平換流器、級聯(lián)兩電平換流器、兩電平或三電平換流器中的任意一種。

所述直流連接裝置包括第一直流連接裝置和第二直流連接裝置。

所述送端電壓源換流器的正極直流側(cè)與所述第一直流連接裝置的一端相連，所述第一直流連接裝置的另一端與受端電壓源換流器的正極直流側(cè)相連；所述送端電壓源換流器的負極直流側(cè)與第二直流連接裝置的一端相連，所述第二直流連接裝置的另一端與受端電壓源換流器的負極直流側(cè)相連。

所述第一直流連接裝置和第二直流連接裝置均包括隔離開關(guān)QS12、接地刀閘QS11、接地刀閘QS13、第一避雷器F41、第二避雷器F42、第一電壓互感器TV31、第二電壓互感器TV32、第一電流互感器TA71和第二電流互感器TA72。

所述第一避雷器F41、第一電壓互感器TV31、接地刀閘QS11并聯(lián)，組成F41//TV31//QS11支路；

所述第二避雷器F42、第二電壓互感器TV32、接地刀閘QS13并聯(lián)，組成F42//TV32//QS12支路；

所述第一電流互感器TA71、F41//TV31//QS11支路、隔離開關(guān)QS12、F42//TV32//QS12支路、第二電流互感器TA72串聯(lián)。

所述F41//TV31//QS11支路一端同時連接第一電流互感器TA71和隔離開關(guān)QS12，其另一端接地；

所述F42//TV32//QS12支路一端同時連接第二電流互感器TA72和隔離開關(guān)QS12，其另一端接地。

所述隔離開關(guān)QS12、接地刀閘QS11、接地刀閘QS13、第一避雷器F41、第二避雷器F42、第一電壓互感器TV31、第二電壓互感器TV32、第一電流互感器TA71、第二電流互感器TA72和母線均密閉在充以絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的接地金屬外殼內(nèi)。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：

1、控制保護系統(tǒng)用于對分區(qū)互聯(lián)裝置送端電壓源換流器、受端電壓源換流器進行控制保護，采用同一控制保護系統(tǒng)分別對送端電壓源換流器和受端電壓源換流器獨立控制，提高了控制保護裝置的利用率，降低了暫態(tài)過電壓水平，可以大幅降低控制保護系統(tǒng)響應(yīng)時間，提升了控制保護系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，節(jié)約控制保護系統(tǒng)占地空間，實現(xiàn)了裝置整體的緊湊化設(shè)計；

2、本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置不僅具備了柔性直流輸電系統(tǒng)的全部優(yōu)點、而且直流側(cè)去掉了平波電抗器并采用封閉式設(shè)計，大幅降低了分區(qū)互聯(lián)裝置的占地面積的同時提升了裝置運行可靠性，實現(xiàn)了一次設(shè)備的緊湊化設(shè)計；

3、本發(fā)明將隔離開關(guān)QS12、接地刀閘QS11、接地刀閘QS13、第一避雷器F41、第二避雷器F42、第一電壓互感器TV31、第二電壓互感器TV32、第一電流互感器TA71、第二電流互感器TA72和母線均密閉在充以絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的接地金屬外殼內(nèi)，降低了直流故障發(fā)生概率；

4、本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置在不降低交流系統(tǒng)供電可靠性的情況下實現(xiàn)交流電網(wǎng)軟分區(qū)運行，消除電磁環(huán)網(wǎng)；

5、在正常運行時，本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置可以實現(xiàn)電網(wǎng)潮流的雙向可控；

6、在故障情況下，本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置可以隔離交流故障，并為交流系統(tǒng)提供無功功率支撐，還能實現(xiàn)黑啟動，提高交流電網(wǎng)供電可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例中分區(qū)互聯(lián)裝置拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中分區(qū)互聯(lián)裝置控制保護系統(tǒng)架構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明實施例中分區(qū)互聯(lián)裝置控制保護系統(tǒng)架構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1，本發(fā)明提供一種分區(qū)互聯(lián)裝置，包括一次設(shè)備和二次設(shè)備；

所述一次設(shè)備包括送端電壓源換流器、受端電壓源換流器和直流連接裝置；

所述二次設(shè)備包括控制保護系統(tǒng)；

所述控制保護系統(tǒng)控制一次設(shè)備中的送端電壓源換流器、受端電壓源換流器和直流連接裝置的正常運行。

所述送端電壓源換流器通過直流連接裝置與受端電壓源換流器連接。

所述送端電壓源換流器采用模塊化多電平換流器、級聯(lián)兩電平換流器、兩電平或三電平換流器中的任意一種。

所述受端電壓源換流器采用模塊化多電平換流器、級聯(lián)兩電平換流器、兩電平或三電平換流器中的任意一種。

所述直流連接裝置包括第一直流連接裝置和第二直流連接裝置。

所述送端電壓源換流器的正極直流側(cè)與所述第一直流連接裝置的一端相連，所述第一直流連接裝置的另一端與受端電壓源換流器的正極直流側(cè)相連；所述送端電壓源換流器的負極直流側(cè)與第二直流連接裝置的一端相連，所述第二直流連接裝置的另一端與受端電壓源換流器的負極直流側(cè)相連。

所述第一直流連接裝置和第二直流連接裝置均包括隔離開關(guān)QS12、接地刀閘QS11、接地刀閘QS13、第一避雷器F41、第二避雷器F42、第一電壓互感器TV31、第二電壓互感器TV32、第一電流互感器TA71、第二電流互感器TA72。

所述第一避雷器F41、第一電壓互感器TV31、接地刀閘QS11并聯(lián)，組成F41//TV31//QS11支路；

所述第二避雷器F42、第二電壓互感器TV32、接地刀閘QS13并聯(lián)，組成F42//TV32//QS12支路；

所述第一電流互感器TA71、F41//TV31//QS11支路、隔離開關(guān)QS12、F42//TV32//QS12支路、第二電流互感器TA72串聯(lián)。

所述F41//TV31//QS11支路一端同時連接第一電流互感器TA71和隔離開關(guān)QS12，其另一端接地；

所述F42//TV32//QS12支路一端同時連接第二電流互感器TA72和隔離開關(guān)QS12，其另一端接地。

所述隔離開關(guān)QS12、接地刀閘QS11、接地刀閘QS13、第一避雷器F41、第二避雷器F42、第一電壓互感器TV31、第二電壓互感器TV32、第一電流互感器TA71、第二電流互感器TA72和母線均密閉在充以絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的接地金屬外殼內(nèi)。

控制保護系統(tǒng)用于對分區(qū)互聯(lián)裝置送端電壓源換流器、受端電壓源換流器進行控制保護，在現(xiàn)有技術(shù)中，送端電壓源換流器和受端電壓源換流器分別通過送端控制保護系統(tǒng)和受端控制保護系統(tǒng)各自獨立進行控制(如圖2)，占地面積較大，而本發(fā)明采用同一控制保護系統(tǒng)分別對送端電壓源換流器和受端電壓源換流器獨立控制(如圖3)，提高了控制保護裝置的利用率，降低了暫態(tài)過電壓水平，可以大幅降低控制保護系統(tǒng)響應(yīng)時間，提升了控制保護系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，節(jié)約控制保護系統(tǒng)占地空間，實現(xiàn)了裝置整體的緊湊化設(shè)計。

分區(qū)互聯(lián)裝置不僅具備了柔性直流輸電系統(tǒng)的全部優(yōu)點、而且直流側(cè)去掉了平波電抗器并采用封閉式設(shè)計，大幅降低了分區(qū)互聯(lián)裝置的占地面積的同時提升了裝置運行可靠性，實現(xiàn)了一次設(shè)備的緊湊化設(shè)計；本發(fā)明將隔離開關(guān)QS12、接地刀閘QS11、接地刀閘QS13、第一避雷器F41、第二避雷器F42、第一電壓互感器TV31、第二電壓互感器TV32、第一電流互感器TA71、第二電流互感器TA72和母線均密閉在充以絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)的接地金屬外殼內(nèi)，降低了直流故障發(fā)生概率；本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置在不降低交流系統(tǒng)供電可靠性的情況下實現(xiàn)交流電網(wǎng)軟分區(qū)運行，消除電磁環(huán)網(wǎng)；在正常運行時，本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置可以實現(xiàn)電網(wǎng)潮流的雙向可控；在故障情況下，本發(fā)明提供的分區(qū)互聯(lián)裝置可以隔離交流故障，并為交流系統(tǒng)提供無功功率支撐，還能實現(xiàn)黑啟動，提高交流電網(wǎng)供電可靠性。

最后應(yīng)當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實施例依然可以對本發(fā)明的具體實施方式進行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。