一種交直流混合變電站的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種交直流混合變電站，具體的說，是涉及到一種變電站，同時有高壓交流進出線回路和高壓直流進出線回路，分別接入高壓交流母線或者高壓直流母線，通過交流變壓器或直流變壓器進行電壓等級的變換，并實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電能分配，在交流母線和直流母線之間通過交流/直流變換裝置實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。其中包括，至少一個交流進出線回路，以及至少一個直流進出線回路；至少一個交流母線，以及至少一個直流母線；至少一個進行電壓等級變換的電能轉(zhuǎn)換裝置；和至少一個交流/直流變換裝置。
【專利說明】一種交直流混合變電站

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交直流混合變電站，具體的說，是涉及到一種變電站，同時有高壓 交流進出線回路和高壓直流進出線回路，分別接入高壓交流母線或者高壓直流母線，通過 交流變壓器或直流變壓器進行電壓等級的變換，并實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電能分配，在交流母線 和直流母線之間通過交流/直流變換裝置實現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。其中包括，
[0002] ?至少一個交流進出線回路，以及至少一個直流進出線回路；
[0003] ?至少一個交流母線，以及至少一個直流母線；
[0004] ?至少一個進行電壓等級變換的電能轉(zhuǎn)換裝置，可以是交流變壓器或者是直流變 壓器，也可以同時具有交流變壓器和直流變壓器；
[0005] ?至少一個交流/直流變換裝置，即可以是交流變換為直流的整流裝置，也可以 是直流變換為交流的逆變裝置，可以是單向變換（同一套裝置僅僅可以工作在逆變狀態(tài)， 或者工作在整流狀態(tài)），也可以是雙向變換（同一套裝置可以工作在逆變狀態(tài)，也可以工作 在整流狀態(tài)）。

【背景技術(shù)】
[0006] 高壓是指不小于lkV的電壓，并且是相對于地面數(shù)千伏至數(shù)百千伏的電壓。其中 高壓電壓等級的標準數(shù)值有相關(guān)國際標準，以及電力行業(yè)的規(guī)范。變電站的功能是變換電 壓等級、匯集配送電能。變電站的工作電壓在高壓的范圍。
[0007] 本發(fā)明涉及到的交直流混合變電站是指在同一個變電站中，同時包括交流回路， 直流回路，交直流回路之間互相連接，并能夠?qū)崿F(xiàn)電壓變換功能的的變電站。
[0008] 這樣的交直流混合變電站，同時有高壓交流進出線回路和高壓直流進出線回路， 接入高壓交流母線或者高壓直流母線，通過交流變壓器或直流變壓器進行電壓等級的變 換，從而實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電能分配。這樣的交直流混合變電站，可以直接連接高壓交流電網(wǎng) 和高壓直流電網(wǎng)，直接進行電能的匯集和分配，實現(xiàn)高壓直流電和高壓交流電的互聯(lián)和變 換的功能。
[0009] 自從電力被人類發(fā)現(xiàn)和利用以來，交流電和直流電就同時存在。交流電傳輸和分 配的交流電網(wǎng)，與直流電傳輸和分配的直流電網(wǎng)，是不能直接互相聯(lián)網(wǎng)的。
[0010] 現(xiàn)在的電力系統(tǒng)以交流電網(wǎng)為主，現(xiàn)有的變電站都是交流變電站，實現(xiàn)不同電壓 等級電壓的交流變換，以及高壓交流電電能的傳輸和分配?，F(xiàn)在的直流電網(wǎng)，主要是由高壓 直流輸電線路構(gòu)成，發(fā)揮直流輸電的優(yōu)勢，實現(xiàn)長距離電能輸送。通過在直流輸電線路的兩 端建設換流站，以變換成高壓工頻交流電，這樣就可以和交流電網(wǎng)連接，但是不能實現(xiàn)電能 匯集和分配的功能。
[0011] 隨著太陽能，風能等新能源發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，直流發(fā)電站逐步增加。這類新能源發(fā) 電站發(fā)出的多是直流電，并且分散在廣泛的區(qū)域。同時，直接采用直流供電的用戶也在逐步 增加，已經(jīng)有采用直流供電的數(shù)據(jù)中心投入運行。如果直接進行直流電輸送和分配，可以減 少轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，降低送電損耗。這樣，就會形成更大范圍的直流電網(wǎng)，而且隨著新能源發(fā)電站 的建設，逐步擴大。
[0012] 把交流電網(wǎng)和直流電網(wǎng)協(xié)調(diào)地連接起來，形成交直流混合電網(wǎng)，需要能夠?qū)崿F(xiàn)同 時匯集和分配高壓交流電和高壓直流電的混合變電站，成為電網(wǎng)電能匯集和分配的的樞 紐。在混合輸電配電的電網(wǎng)中，包括光伏發(fā)電，風力發(fā)電，燃料電池等發(fā)電站都可以直接發(fā) 出直流電能，然后通過直流輸電，接入交直流混合變電站。這樣可以減少變換環(huán)節(jié)，節(jié)約建 設用地，保證系統(tǒng)穩(wěn)定，降低網(wǎng)絡損耗。
[0013] 現(xiàn)在耐壓等級高達數(shù)千伏的全控型電力電子器件，如IGBT，以及逐步成熟的電力 電子變壓器的技術(shù)是實現(xiàn)交直流混合變電站的技術(shù)基礎?，F(xiàn)有的高壓電力電子器件的技術(shù) 參數(shù)，能夠滿足新能源發(fā)電站進出線直流回路的額定電流和額定電壓的要求，從而可以減 小占地面積，和現(xiàn)有的交流變電設備統(tǒng)一建設，形成交直流混合變電站。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的，是解決包括直流發(fā)電的新能源發(fā)電站，以及直流供電的數(shù)據(jù)中心 等直流負荷所形成的直流電網(wǎng)，如何在現(xiàn)有電力系統(tǒng)以交流電網(wǎng)為主體的條件下，互相連 接，方便轉(zhuǎn)換，靈活發(fā)展，形成交直流混合電網(wǎng)的問題。
[0015] 本發(fā)明所涉及的一種交直流混合變電站，是相對于現(xiàn)有交流變電站、和直流換流 站都分別獨立設置具體情況的改進。這樣的改進，以高壓電力電子功率器件耐壓水平和通 流能力的提高為基礎，以電力電子變壓器技術(shù)的逐步成熟為前提而形成的。這樣的交直流 混合變電站，能夠在同一個變電站內(nèi)，集成交流輸變電技術(shù)和直流輸變電技術(shù)為一體，并使 直流電網(wǎng)和現(xiàn)有的交流電網(wǎng)良好銜接，并且建設更加靈活。
[0016] 本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是，
[0017] 按照高壓母線，高低壓電壓變換裝置，低壓母線的順序連接，以及連接相同電壓等 級的交流母線和直流母線之間的直流變換裝置，就可以形成所述的混合變電站。
[0018] 在所述的交直流混合變電站內(nèi)，同時設置直流母線和交流母線。直流進出線回路 直接接入直流母線，交流進出線回路直接接入交流母線線。交流變壓器分別連接高壓交流 母線和低壓交流母線，進行交流電壓變換。直流變壓器分別連接高壓直流母線和低壓直流 母線，進行直流電壓變換。高壓交流母線和高壓直流母線之間，通過高壓交直流變換裝置互 相連接。母線接線形式可以是單母線接線，也可以是單母線分段接線，還可以根據(jù)具體情況 采用雙母線接線，一個半接線等其他合適的接線方式。
[0019] 組成所述的交直流混合變電站的主要電氣元件有，斷路器，母線，交流變壓器，直 流變壓器，交直流變換裝置，以及控制和保護裝置等。
[0020] 其中，直流變壓器可以采用高壓直流電力電子變壓器。電力電子變壓器的原理是， 通過控制電力電子器件的通斷，形成高頻直流脈沖，輸入直流變壓器的一次繞組，在對應二 次繞組感應，形成電壓變換后的直流脈沖，再通過濾波和整形環(huán)節(jié)，再次形成直流電流。根 據(jù)編號為CN101795072的發(fā)明專利"一種高壓直流-直流電力電子壓器"，是一種可以實現(xiàn) 高壓直流變壓器功能的技術(shù)方案。
[0021] 其中，交直流變換裝置，可以實現(xiàn)50Hz或者60Hz工頻交流電，與直流電之間的頻 率變換，可以直接采用高壓變頻器實現(xiàn)交直流變換器的變頻功能，也可以采用專用的大功 率交直流變換裝置，實現(xiàn)交流電和直流電之間交換功率的變換功能。
[0022] 所述的交直流混合變電站，其特征在于：
[0023] ?至少一個交流進出線回路，以及至少一個直流進出線回路；
[0024] ?至少一個交流母線，以及至少一個直流母線；
[0025] ?至少一個進行電壓等級變換的電能轉(zhuǎn)換裝置，可以是交流變壓器或者是直流變 壓器，也可以同時具有交流變壓器和直流變壓器；
[0026] ?至少一個交流/直流變換裝置，即可以是交流變換為直流的整流裝置，也可以 是直流變換為交流的逆變裝置，可以是單向變換（同一套裝置僅僅可以工作在逆變狀態(tài)， 或者工作在整流狀態(tài)），也可以是雙向變換（同一套裝置可以工作在逆變狀態(tài)，也可以工作 在整流狀態(tài)）。
[0027] 和現(xiàn)有的交流變電站，交直流換流站相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0028] 減少了交流和直流的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，接線簡單，減少了設備；節(jié)省了占地面積，便于控 制和管理；可以使直流輸電網(wǎng)和交流電網(wǎng)直接連接，減少了網(wǎng)絡損耗；可以減少風力發(fā)電 等新能源發(fā)電站不穩(wěn)定運行時對電網(wǎng)的影響，提高了電網(wǎng)穩(wěn)定的特征；運行方便，通過計算 機控制和保護裝置可以保證安全，以實現(xiàn)分布式新能源發(fā)電并網(wǎng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 本發(fā)明涉及一種高壓交直流混合變電站，具體的說，是涉及到一種變電站，同時有 高壓交流進出線回路和高壓直流進出線回路，接入高壓交流母線或者高壓直流母線，通過 交流變壓器或直流變壓器進行電壓等級的變換，并實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電能分配。
[0030] 圖1是本發(fā)明實施例的交直流混合變電站的原理配置接線圖，

【具體實施方式】
[0031] 以下結(jié)合附圖的實施例，對本發(fā)明做進一步詳細描述。
[0032] 附圖1是本發(fā)明實施例的交直流混合變電站的原理配置接線圖。附圖1中，交流 發(fā)電站的電能通過交流進線回路11，經(jīng)交流斷路器13接入高壓交流母線12,再通過交流斷 路器14,連接交流變壓器15的一次繞組；經(jīng)過電壓變換后，交流變壓器15的二次繞組通過 交流斷路器17接入低壓交流母線16,再通過低壓斷路器18分配到交流出線回路19。直流 發(fā)電站的電能通過直流進線回路21，經(jīng)直流斷路器23接入直流母線22,再通過直流斷路器 24,連接直流變壓器25的一次繞組；經(jīng)過電壓變換后，直流變壓器25的二次繞組通過直流 斷路器27接入低壓直流母線26,再通過低壓斷路器28分配到直流出線回路29。交流母線 和直流母線間的連接，通過交直流變換裝置31實現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種交直流混合變電站，同時有高壓交流進出線回路和高壓直流進出線回路，分別 接入高壓交流母線或者高壓直流母線，通過交流變壓器或直流變壓器進行電壓等級的變 換，并實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和電能分配，在交流母線和直流母線之間通過交流/直流變換裝置實 現(xiàn)電能的傳輸和轉(zhuǎn)換。其特征在于， 在同一個變電站中，同時包括至少一個交流進出線回路，以及至少一個直流進出線回 路，分別接入一個交流母線，以及一個直流母線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流混合變電站，其特征在于，包括至少一個進行電 壓等級變換的電能轉(zhuǎn)換裝置，可以是交流變壓器或者是直流變壓器，也可以同時具有交流 變壓器和直流變壓器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1至2所述的一種交直流混合變電站，其特征在于，包括至少一個交流 /直流變換裝置，即可以是交流變換為直流的整流裝置，也可以是直流變換為交流的逆變裝 置，可以是單向變換（同一套裝置僅僅可以工作在逆變狀態(tài)，或者工作在整流狀態(tài)），也可 以是雙向變換（同一套裝置可以工作在逆變狀態(tài)，也可以工作在整流狀態(tài)）。
【文檔編號】H02J5/00GK104113089SQ201310132582
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月17日
【發(fā)明者】姚鋒 申請人:姚鋒