混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流輸電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前直流輸電系統(tǒng)主要有基于電網(wǎng)換相技術(shù)的傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)(LCC-HVDC)和基于電壓源型換流器的柔性直流輸電系統(tǒng)(VSC-HVDC)。傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)輸送容量大、成本低，但存在逆變側(cè)易換相失敗，對(duì)交流系統(tǒng)的依賴性強(qiáng)等缺點(diǎn)。而柔性直流輸電系統(tǒng)能夠獨(dú)立調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率，具有優(yōu)越的可控性和靈活性，可有效解決受端電網(wǎng)就地電源支撐相對(duì)不足、電壓穩(wěn)定薄弱等問(wèn)題，然而柔性直流成本較高，且損耗相對(duì)較高。因此結(jié)合傳統(tǒng)直流輸電和柔性直流輸電優(yōu)勢(shì)的混合直流輸電具有工程應(yīng)用前景。
[0003]柔性直流和傳統(tǒng)直流在電路結(jié)構(gòu)和工作原理上存在較大差異，從而導(dǎo)致其交流場(chǎng)和直流場(chǎng)的一次設(shè)備也有很大不同。傳統(tǒng)的混合直流輸電拓?fù)淙嵝灾绷鞫艘淮卧O(shè)備采用柔性直流輸電系統(tǒng)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而仍然具有柔性直流成本較高，且損耗相對(duì)較高的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種成本低的混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)。
[0005]—種混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)，包括整流側(cè)換流站和連接所述整流側(cè)換流站的逆變側(cè)換流站，
[0006]所述整流側(cè)換流站包括整流側(cè)換流變壓器和電網(wǎng)換相換流器，所述電網(wǎng)換相換流器連接所述整流側(cè)換流變壓器和所述逆變側(cè)換流站；所述整流側(cè)換流變壓器接入交流電進(jìn)行變壓處理后輸出至所述電網(wǎng)換相換流器，所述電網(wǎng)換相換流器對(duì)變壓處理后的交流電進(jìn)行整流得到直流電輸送至所述逆變側(cè)換流站；
[0007]所述逆變側(cè)換流站包括采用全橋子模塊拓?fù)浠虿捎萌珮蜃幽K拓?fù)浜桶霕蜃幽K拓?fù)浠旌系哪K化多電平換流器，以及連接所述模塊化多電平換流器的逆變側(cè)換流變壓器，所述模塊化多電平換流器連接所述電網(wǎng)換相換流器，對(duì)所述電網(wǎng)換相換流器輸送的直流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到交流電并輸送至所述逆變側(cè)換流變壓器，所述逆變側(cè)換流變壓器對(duì)接收的交流電進(jìn)行變壓處理后輸出。
[0008]上述混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)，包括整流側(cè)換流站和連接整流側(cè)換流站的逆變側(cè)換流站，整流側(cè)換流站包括整流側(cè)換流變壓器和電網(wǎng)換相換流器，逆變側(cè)換流站包括采用全橋子模塊拓?fù)浠虿捎萌珮蜃幽K拓?fù)浜桶霕蜃幽K拓?fù)浠旌系哪K化多電平換流器，以及連接模塊化多電平換流器的逆變側(cè)換流變壓器。該混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)可以在傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)將逆變側(cè)電網(wǎng)換相型換流器替換為采用全橋子模塊拓?fù)浠蛉珮蜃幽K拓?fù)渑c半橋子模塊拓?fù)浠旌系哪K化多電平換流器，保留傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)換流變壓器，將傳統(tǒng)直流輸電系統(tǒng)改造為柔性直流換流站，從而形成混合直流拓?fù)洹Ｍㄟ^(guò)在傳統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的方式，能夠充分利用被改造端的傳統(tǒng)直流輸電一次設(shè)備，減小額外采購(gòu)設(shè)備的數(shù)量，縮短改造工期，降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1為一實(shí)施例中混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；
[0010]圖2為一實(shí)施例中混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)的不意圖；
[0011]圖3為另一實(shí)施例中混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)的示意圖；
[0012]圖4為又一實(shí)施例中混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)的不意圖；
[0013]圖5為又一實(shí)施例中混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)的不意圖；
[0014]圖6為一實(shí)施例中模塊化多電平換流器的示意圖；
[0015]圖7為一實(shí)施例中全橋子模塊的不意圖；
[0016]圖8為一實(shí)施例中半橋子模塊的不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]—種混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)，如圖1所示，包括整流側(cè)換流站100和連接整流側(cè)換流站100的逆變側(cè)換流站200。
[0018]整流側(cè)換流站100包括整流側(cè)換流變壓器110和電網(wǎng)換相換流器120，電網(wǎng)換相換流器120連接整流側(cè)換流變壓器110和逆變側(cè)換流站200。整流側(cè)換流變壓器110接入交流電進(jìn)行變壓處理后輸出至電網(wǎng)換相換流器120，電網(wǎng)換相換流器120對(duì)變壓處理后的交流電進(jìn)行整流得到直流電輸送至逆變側(cè)換流站200。
[0019]逆變側(cè)換流站200包括采用全橋子模塊拓?fù)浠蚧虿捎萌珮蜃幽K拓?fù)浜桶霕蜃幽K拓?fù)浠旌系哪K化多電平換流器210，以及連接模塊化多電平換流器210的逆變側(cè)換流變壓器220，即本實(shí)施例中模塊化多電平換流器210可采用全橋子模塊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，或者采用全橋子模塊拓?fù)浜桶霕蜃幽K拓?fù)浠旌辖Y(jié)構(gòu)。模塊化多電平換流器210連接電網(wǎng)換相換流器120，對(duì)電網(wǎng)換相換流器120輸送的直流電進(jìn)行轉(zhuǎn)換得到交流電并輸送至逆變側(cè)換流變壓器220，逆變側(cè)換流變壓器220對(duì)接收的交流電進(jìn)行變壓處理后輸出。
[0020]通過(guò)對(duì)直流輸電系統(tǒng)進(jìn)行改造，將逆變側(cè)電網(wǎng)換相型換流器替換為模塊化多電平換流器210，從而將傳統(tǒng)直流換流站改造為柔性直流換流站，節(jié)省建設(shè)混合直流輸電系統(tǒng)的成本。本實(shí)施例中直流輸電系統(tǒng)是采用雙極結(jié)構(gòu)的架空線直流輸電系統(tǒng)，電壓等級(jí)既可以是超高壓，也可以是特高壓。具體地，逆變側(cè)換流站200每一極由兩個(gè)或者多個(gè)模塊化多電平換流器210組成，能夠降低對(duì)柔性直流換流器通流能力的要求，降低柔性直流換流器的制造難度和制造成本。
[0021]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，電網(wǎng)換相換流器120為由半控型功率半導(dǎo)體組成的十二脈動(dòng)橋式換流器，且每個(gè)十二脈動(dòng)橋式換流器由兩個(gè)六脈動(dòng)橋式換流器串聯(lián)構(gòu)成。采用十二脈動(dòng)橋式換流器可以簡(jiǎn)化濾波裝置，節(jié)省換流站造價(jià)。本實(shí)施例中半控型功率半導(dǎo)體具體為晶閘管，操作簡(jiǎn)單、可靠性高且成本低?？梢岳斫猓谄渌麑?shí)施例中，電網(wǎng)換相換流器120也可以是其他類型的換流器，且具體的組成器件也可不同。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，繼續(xù)參照?qǐng)D2，模塊化多電平換流器210的全橋子模塊拓?fù)錇橛煽申P(guān)斷的全控型功率半導(dǎo)體以及儲(chǔ)能電容組成且可輸出正電平、負(fù)電平、零電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高模塊化多電平換流器210的穩(wěn)定性和適用性。模塊化多電平換流器210的半橋子模塊拓?fù)錇橛煽申P(guān)斷的全控型功率半導(dǎo)體以及儲(chǔ)能電容組成且可輸出正電平和零電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。模塊化多電平換流器210的全橋子模塊拓?fù)渑c半橋子模塊拓?fù)浠旌蠟槟K化多電平換流器210 —個(gè)橋臂內(nèi)既有一定數(shù)量的全橋子模塊，又有一定數(shù)量的半橋子模塊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低模塊化多電平換流器210的造價(jià)和成本。將逆變側(cè)電網(wǎng)換相型換流器替換為模塊化多電平換流器210，是指將每一個(gè)六脈動(dòng)橋式換流器替換為一個(gè)模塊化多電平換流器210。本實(shí)施例中可關(guān)斷的全控型功率半導(dǎo)體包括絕緣柵雙極型晶體管、集成門極換流晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、電力場(chǎng)效應(yīng)管、電子注入增強(qiáng)柵晶體管、門極換流晶閘管和碳化硅增強(qiáng)型結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管中的至少一種?？筛鶕?jù)實(shí)際情況選取具體的類型，適用性高。
[0023]在其中一個(gè)實(shí)施例中，混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)還包括直流架空線300，電網(wǎng)換相換流器120通過(guò)直流架空線300與模塊化多電平換流器210連接。通過(guò)直流架空線300傳輸直流電，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線路造價(jià)低、走廊利用率高、運(yùn)行損耗小、維護(hù)便利以及滿足大容量、長(zhǎng)距離輸電要求。
[0024]進(jìn)一步地，逆變側(cè)換流站200還包括交流穿墻套管和直流穿墻套管，模塊化多電平換流器210通過(guò)交流穿墻套管與逆變側(cè)換流變壓器220連接，通過(guò)直流穿墻套管與直流架空線300連接。此外，整流側(cè)換流站100還包括連接電網(wǎng)換相換流器120的整流側(cè)接地極，逆變側(cè)換流站200還包括連接塊化多電平換流器210的逆變側(cè)接地極。通過(guò)對(duì)逆變側(cè)的改造，將逆變側(cè)換流站200的電網(wǎng)換相換流器替換為模塊化多電平換流器210，保留模塊化多電平換流器210與逆變側(cè)換流變壓器220的連接方式不變，保留模塊化多電平換流器210與接地極的連接方式不變。
[0025]在其中一個(gè)實(shí)施例中，如圖2和圖4所示，整流側(cè)換流變壓器110和逆變側(cè)換流變壓器220均為雙繞組變壓器。在另一實(shí)施例中，如圖3和圖5所示，整流側(cè)換流變壓器110和逆變側(cè)換流變壓器220也可均為三繞組變壓器。
[0026]具體地，圖2所示的混合直流輸電拓?fù)湎到y(tǒng)采用三繞組換流變壓器，直流輸電電壓等級(jí)為超高壓。整流側(cè)換流站100的每一極由一個(gè)十二脈動(dòng)橋式換流器構(gòu)成。每一個(gè)十二脈動(dòng)橋式換流器由兩個(gè)六脈動(dòng)橋式換流器串聯(lián)構(gòu)成，兩個(gè)六脈動(dòng)橋式換流器通過(guò)交流側(cè)的三繞組變壓器與交流系統(tǒng)聯(lián)接。通過(guò)將逆變側(cè)換流站200的六脈動(dòng)橋式換流器替換為采用全橋子模塊或全橋子模塊拓?fù)渑c半橋子模塊拓?fù)浠旌系哪K化多電平換流器210，將逆變側(cè)換流站200改造為柔性直流換流站，從而實(shí)現(xiàn)混合直流輸電拓?fù)?。逆變?cè)換流站200的逆變側(cè)換流變壓器220予以保留，模塊化多電平換流器210與逆變側(cè)換流變壓器220聯(lián)接的穿墻套管予以保留，模塊化多電平換流器210與直流