備用式雙極直流輸電電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明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和受端交流電網，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、無功補償設備QC1和無功補償設備QC2，所述的極1電路的輸入端連接送端交流電網的正極，輸出端連接受端交流電網的正極，所述的極2電路的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接受端交流電網的負極，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。與現有技術相比，本發(fā)明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】備用式雙極直流輸電電路
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明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。
【背景技術】
[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)，同時國民經濟的持續(xù)發(fā)展，對電網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量，提升電網的輸送容量和電網的安全穩(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、架設型的書店線路、建造新的變電站等其他相關設施，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)基礎設施進行升級，即利用原有的高壓交流展和線路網架、改造并轉化為直流輸電工程。
[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備除了極I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，經濟效益下限制了工程應用價值，尋求一種雙極直流輸電拓撲結構，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，整流側電流轉換單元、三極輸電線路、逆變側電流轉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)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現有技術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]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]—種備用式雙極直流輸電電路，用于連接送端交流電網和受端交流電網，包括極I電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設備Qa和無功補償設備Qc2，所述的極I電路的輸入端連接送端交流電網的正極，輸出端連接受端交流電網的正極，所述的極2電路的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接受端交流電網的負極，所述的極3電路輸入輸出兩端均分別與極I電路和極2電路相連接，所述的交流濾波器ACF1和無功補償設備Qa的一端分別連接送端交流電網的輸出端，另一端分別連接大地，所述的交流濾波器ACF2和無功補償設備Qe2的一端分別連接受端交流電網的輸入端，另一端分別連接大地。
[0008]所述的極I電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2pn、12脈動換流器2p12、開關S11和開關S12，所述的換流變壓器T11的輸入端連接送端交流電網的正極，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S11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S11的另一端通過極I直流輸電線路與開關S12的一端相連接，所述的開關S12的另一端連接12脈動換流器2p12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T12的輸出端連接受端交流電網的正極。
[0009]所述的極2電路包括換流變壓器T21、換流變壓器T22、12脈動換流器2ρ21、12脈動換流器2ρ22、開關S21和開關S22，所述的換流變壓器T21的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接12脈動換流器2ρ21的陽極，所述的12脈動換流器2ρ21的陰極分別與開關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2Pll的中性點，所述的開關S21的另一端通過極2直流輸電線路與開關S22的一端相連接，所述的開關S22的另一端連接12脈動換流器2ρ22的陽極，所述的12脈動換流器2ρ22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2ρ12的中性點，所述的換流變壓器T22的輸出端連接受端交流電網的負極。
[0010]所述的極3電路包括開關S31、開關S32、開關S41和開關S42，所述的開關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S32的一端相連接，所述的開關S32的另一端與12脈動換流器2ρ12的陽極相連接，所述的開關S41的一端連接12脈動換流器2ρ21的陽極，另一端通過極3直流輸電線路與開關S42的一端相連接，所述的開關S42的另一端與12脈動換流器2ρ22的陰極相連接。
[0011]所述的無功補償設備采用功率因數補償電容器串聯低壓電抗器。
[0012]所述的交流濾波器采用ΗΡ12/24雙調諧濾波器或ΗΡ3單調諧濾波器。
[0013]與現有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014]I)本發(fā)明采用了 12脈動換流器除掉了整流器產生的諧波電流，同時整流站和逆流站分別設有無功補償設備和交流濾波器，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換為直流電的同時，產生了大量的諧波電流注入到電網中，隨之而來的就是諧波電流對電網中的其它負載產生的影響，采用12脈沖換流器可以消除Η5、Η7次諧波。
[0015]2)本發(fā)明采用備用式雙極直流輸電拓撲結構，將極3線路作為備用傳輸路線，實現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、以及兩側換流站的VDCOL限制，同時線路設備利用率高，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ΗΡ12/24雙調諧濾波器拓撲結構圖；
[0018]圖3為ΗΡ3單調諧濾波器拓撲結構圖；
[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]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術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，但本發(fā)明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和受端交流電網，包括極I電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設備Qci和無功補償設備Q?，極I電路的輸入端連接送端交流電網的正極，輸出端連接受端交流電網的正極，極2電路的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接受端交流電網的負極，極3電路輸入輸出兩端均分別與極I電路和極2電路相連接，交流濾波器ACF1和無功補償設備Qa的一端分別連接送端交流電網的輸出端，另一端分別連接大地，交流濾波器ACF2和無功補償設備Qffi的一端分別連接受端交流電網的輸入端，另一端分別連接大地。
[0022]極I電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2ρη、12脈動換流器2Ρ12、開關S11和開關S12,換流變壓器T11的輸入端連接送端交流電網的正極，輸出端連接12脈動換流器2Pn的陽極，12脈動換流器2Pll的陰極分別與開關S11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S11的另一端通過極I直流輸電線路與開關S12的一端相連接，開關S12的另一端連接12脈動換流器2p12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T12的輸出端連接受端交流電網的正極。
[0023]極2電路包括換流變壓器T21、換流變壓器T22、12脈動換流器2ρ21、12脈動換流器2Ρ22、開關S21和開關S22,換流變壓器T21的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接12脈動換流器2Ρ21的陽極，12脈動換流器2ρ21的陰極分別與開關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2Pll的中性點，開關S21的另一端通過極2直流輸電線路與開關S22的一端相連接，開關S22的另一端連接12脈動換流器2Ρ22的陽極，12脈動換流器2ρ22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2Ρ12的中性點，換 流變壓器T22的輸出端連接受端交流電網的負極。
[0024]極3電路包括開關S31、開關S32、開關S41和開關S42,開關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S32的一端相連接，開關S32的另一端與12脈動換流器2Ρ12的陽極相連接，開關S41的一端連接12脈動換流器2ρ21的陽極，另一端通過極3直流輸電線路與開關S42的一端相連接，開關S42的另一端與12脈動換流器2ρ22的陰極相連接。
[0025]無功補償設備采用功率因數補償電容器串聯低壓電抗器。
[0026]交流濾波器采用ΗΡ12/24雙調諧濾波器或ΗΡ3單調諧濾波器，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，即:整流器定電流控制、逆變器定關斷角控制，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，以及兩側換流站的VDCOL限制。在此控制策略調節(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: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]PtJBT — 211^1^ — 1.15Ρν(I)[0032]式中，交流額定輸送功率_pN= S Um /dK?
[0033]上式表明，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為交流額定輸送功率的1.15倍。
[0034]本發(fā)明存在以下2類運行方式，當不計功率反送及降壓運行時，具有以下特點:
[0035]I)雙極運行方式；采用常規(guī)定直流電流控制模式。正常運行時，極3作為金屬回線，無大地電流；當極I或極2線路故障時，極3取代故障極線，此時入地電流為不足額定電流I %的雙極不平衡直流電流，具有3種運行方式。
[0036]2)單極運行方式:同樣采用常規(guī)定直流電流控制模式，使用兩根極線，其中一根極線作為金屬回線，不存在大地電流，具有3種運行方式。
[0037]由此可見，備用式雙極直流輸電系統(tǒng)存在2類運行方式，共有6種具體的運行方式(不計功率反送及降壓運 行)。當工作在正常雙極運行方式下時，無大地電流。
【權利要求】
1.一種備用式雙極直流輸電電路，用于連接送端交流電網和受端交流電網，其特征在于，包括極I電路、極2電路、極3電路、交流濾波器ACF1、交流濾波器ACF2、無功補償設備Qci和無功補償設備Q?，所述的極I電路的輸入端連接送端交流電網的正極，輸出端連接受端交流電網的正極，所述的極2電路的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接受端交流電網的負極，所述的極3電路輸入輸出兩端均分別與極I電路和極2電路相連接，所述的交流濾波器ACF1和無功補償設備Qa的一端分別連接送端交流電網的輸出端，另一端分別連接大地，所述的交流濾波器ACF2和無功補償設備Qc2的一端分別連接受端交流電網的輸入端，另一端分別連接大地。
2.根據權利要求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I電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2pn、12脈動換流器2p12、開關S11和開關S12，所述的換流變壓器T11的輸入端連接送端交流電網的正極，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S11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S11的另一端通過極I直流輸電線路與開關S12的一端相連接，所述的開關S12的另一端連接12脈動換流器2p12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T12的輸出端連接受端交流電網的正極。
3.根據權利要求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R21、換流變壓器T22、12脈動換流器2P21、12脈動換流器2p22、開關S21和開關S22，所述的換流變壓器T21的輸入端連接送端交流電網的負極，輸出端連接12脈動換流器2p21的陽極，所述的12脈動換流器2p21的陰極分別與開關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2Pll的中性點，所述的開關S21的另一端通過極2直流輸電線路與開關S22的一端相連接，所述的開關S22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T22的輸入端，中性點連分別接大地和12脈動換流器2P12的中 性點，所述的換流變壓器T22的輸出端連接受端交流電網的負極。
4.根據權利要求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S31、開關S32、開關S41和開關S42，所述的開關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S32的一端相連接，所述的開關S32的另一端與12脈動換流器2p12的陽極相連接，所述的開關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S42的一端相連接，所述的開關S42的另一端與12脈動換流器2p22的陰極相連接。
5.根據權利要求1所述的一種備用式雙極直流輸電電路，其特征在于，所述的無功補償設備采用功率因數補償電容器串聯低壓電抗器。
6.根據權利要求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雙調諧濾波器或HP3單調諧濾波器。
【文檔編號】H02J3/18GK103972918SQ201410202973
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日: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:國網上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司