一種並聯式三極直流輸電電路的製作方法

2023-05-13 08:43:51

一種並聯式三極直流輸電電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種並聯式三極直流輸電電路，用於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電路的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接受端交流電網的第3極。與現有技術相比，本實用新型具有增加線路輸送容量，充分利用原線路的鐵塔，節省投資等優點。
【專利說明】一種並聯式三極直流輸電電路

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種直流輸電電路，尤其是涉及一種並聯式三極直流輸電電路。

【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，同時國民經濟 的持續發展，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定運行能力是一項勢在必行的工作。將現有 交流輸電線路改造成高壓直流三極輸電系統後，仍然使用原有的輸電線路及絕緣設備，系 統的輸電容量將大大提高；而在系統安全穩定運行的性能方面，交流輸電系統改造為直流 輸電系統，系統短路容量降低，且三極直流的靈活運行方式對其某一極發生故障的耐受能 力比較大，且作為直流系統，其快速可控性等優點也將大大提升系統性能。可見，高壓直流 三極輸電技術不僅提升了系統性能，具有技術優勢，同時也節省投資，帶來了經濟效益。
[0003] 與常規高壓直流輸電比較，高壓直流三極輸電最大的差別是拓撲結構發生了很大 變化，因此需要合理設計高壓直流三極輸電的電路結構、以及控制策略和工作原理，既能夠 是原線路輸送容量增加，又可充分利用原線路的鐵塔，具有經濟優勢。
[0004] 中國專利201310606681. 1公開了一種採用非正弦交流輸電提升城市電網輸送能 力的輸電系統，所述的系統包括將正弦波轉換為交變方波的第一波形轉換系統和第三波形 轉換系統，將交變方波轉換為正弦波的第二波形轉換系統和第四波形轉換系統，此發明因 採用交流輸電而存在低頻振蕩加劇、故障大範圍傳遞等問題。


【發明內容】

[0005] 本實用新型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具有增加 線路輸送容量，充分利用原線路的鐵塔，節省投資等優點的並聯式三極直流輸電電路。
[0006] 本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現：
[0007] -種並聯式三極直流輸電電路，用於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ACFi、交流濾波器ACF2、無功補償設備Qa和無功補償 設備Q C2，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電路的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接受端交流電網的第3 極，所述的交流濾波器ACFi和無功補償設備Q a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1電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2Pll和12脈 動換流器2p12，所述的換流變壓器Tn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2 Pll的陽極，所述的12脈動換流器2Pll的陰極通過極1直流輸電線路連接12脈 動換流器2ρ 12的陽極，中性點分別連接大地和極2電路，所述的12脈動換流器2ρ12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Τ22、12脈動換流器2ρ 21和12脈 動換流器2ρ22，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的陰極通過極2直流輸電線路連接12脈 動換流器2p 22的陽極，中性點分別連接大地和12脈動換流器2Pll的中性點，所述的12脈 動換流器2p 22的陰極連接換流變壓器T22的輸入端，中性點分別連接大地和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的負極。
[0010] 所述的極3電路包括換流變壓器T31、換流變壓器Τ32、12脈動換流器2ρ 31和12脈 動換流器2ρ32，所述的換流變壓器T31的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接12 脈動換流器2p31的陽極，所述的12脈動換流器2p31的陰極通過極3直流輸電線路連接12 脈動換流器2p 32的陽極，中性點連接大地，所述的12脈動換流器2p32的陰極連接換流變壓 器T32的輸入端，中性點連接大地，所述的換流變壓器T 32的輸出端連接受端交流電網的第3 極。
[0011] 所述的無功補償設備採用功率因數補償電容器串聯低壓電抗器。
[0012] 所述的交流濾波器採用ΗΡ12/24雙調諧濾波器或ΗΡ3單調諧濾波器。
[0013] 與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：
[0014] 1)本實用新型採用了 12脈動換流器除掉了整流器產生的諧波電流。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，採用12脈衝換流器可以消除Η5、Η7次諧波。
[0015] 2)本實用新型採用並聯式三極直流輸電拓撲結構，形成常規雙極直流與單極大地 回線直流並聯運行模式，增容效果好，運行方式靈活，由於常規雙極直流按極配置控制保護 系統，因此常規雙極直流與常規單極大地回線直流具有相同的控制策略，即可繼續沿用常 規直流控制：整流器定電流控制、逆變器定關斷角控制、整流器的最小觸發角限制和逆變器 的定電流控制、以及兩側換流站的VDC0L限制，同時線路設備利用率高，投資適中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1為並聯式三極直流輸電電路圖；
[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為常規直流輸電穩態控制特性示意圖。

【具體實施方式】
[0020] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型 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，但本實用新型的保 護範圍不限於下述的實施例。
[0021] 如圖1所示，一種並聯式三極直流輸電電路，用於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ACFi、交流濾波器ACF 2、無功補償設備 QC1和無功補償設備QC2，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，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電路的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接受端交流電網的第3極，交 流濾波器ACh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ACF 2和無功補償設備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1電路包括換流變壓器Tn、換流變壓器T12、12脈動換流器2 Pll和12脈動換流 器2p12，換流變壓器Tn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2 Pll 的陽極，12脈動換流器2Pll的陰極通過極1直流輸電線路連接12脈動換流器2p12的陽極， 中性點分別連接大地和極2電路，12脈動換流器2p 12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Τ 12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Τ22、12脈動換流器2ρ 21和12脈動換流 器2ρ22，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2ρ 21 的陽極，12脈動換流器2ρ21的陰極通過極2直流輸電線路連接12脈動換流器2ρ22的陽極， 中性點分別連接大地和12脈動換流器2 Pll的中性點，12脈動換流器2ρ22的陰極連接換流 變壓器Τ22的輸入端，中性點分別連接大地和12脈動換流器2ρ 12的中性點，換流變壓器Τ22 的輸出端連接受端交流電網的負極。
[0024] 極3電路包括換流變壓器T31、換流變壓器Τ32、12脈動換流器2ρ 31和12脈動換流 器2ρ32，換流變壓器T31的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接12脈動換流器 2p 31的陽極，12脈動換流器2p31的陰極通過極3直流輸電線路連接12脈動換流器2p32的陽 極，中性點連接大地，12脈動換流器2p 32的陰極連接換流變壓器T32的輸入端，中性點連接 大地，換流變壓器Τ32的輸出端連接受端交流電網的第3極。
[0025] 無功補償設備採用功率因數補償電容器串聯低壓電抗器。
[0026] 交流濾波器採用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並聯式三極直流輸電後，形成常規雙極直流與單極大地回 線直流並聯運行模式，因此雙極直流和單極直流均按照常規直流的工作模式運行。
[0028] 由於常規雙極直流按極配置控制保護系統，因此常規雙極直流與常規單極大地回 線直流具有相同的控制策略，均為：整流器定電流控制、逆變器定關斷角控制，同時計及整 流器的最小觸發角限制和逆變器的定電流控制，以及兩側換流站的VDC0L限制。在此控制 策略調節下，直流輸電系統穩態控制特性如圖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。當不計線路過載能力時，並聯式三極直流輸電系統的額定直流輸送容量為
[0030]

【權利要求】
1. 一種並聯式三極直流輸電電路，用於連接送端交流電網和受端交流電網，其特徵在 於，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電路的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接受端交 流電網的第3極，所述的交流濾波器ACFi和無功補償設備Q a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所述的一種並聯式三極直流輸電電路，其特徵在於，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2Pll和12脈動換流器2p12，所述的換流 變壓器T n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2 Pll的陰極通過極1直流輸電線路連接12脈動換流器2p12的陽極，中性 點分別連接大地和極2電路，所述的12脈動換流器2p 12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的 正極。
3. 根據權利要求2所述的一種並聯式三極直流輸電電路，其特徵在於，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和12脈動換流器2ρ22，所述的換流 變壓器T 21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2ρ 21的陰極通過極2直流輸電線路連接12脈動換流器2ρ22的陽極，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12脈動換流器2ρ22的陰極連接換 流變壓器Τ22的輸入端，中性點分別連接大地和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的負極。
4. 根據權利要求1所述的一種並聯式三極直流輸電電路，其特徵在於，所述的極3電路 包括換流變壓器T31、換流變壓器Τ 32、12脈動換流器2ρ31和12脈動換流器2ρ32，所述的換流 變壓器T 31的輸入端連接送端交流電網的第3極，輸出端連接12脈動換流器2ρ31的陽極，所 述的12脈動換流器2ρ 31的陰極通過極3直流輸電線路連接12脈動換流器2ρ32的陽極，中 性點連接大地，所述的12脈動換流器2ρ 32的陰極連接換流變壓器Τ32的輸入端，中性點連接 大地，所述的換流變壓器Τ32的輸出端連接受端交流電網的第3極。
5. 根據權利要求1所述的一種並聯式三極直流輸電電路，其特徵在於，所述的無功補 償設備採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所述的一種並聯式三極直流輸電電路，其特徵在於，所述的交流濾 波器採用ΗΡ12/24雙調諧濾波器或ΗΡ3單調諧濾波器。
【文檔編號】H02J3/01GK203839972SQ201420246192
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月14日 優先權日:2014年5月14日
【發明者】王之浩, 肖嶸, 鮑偉, 周德生, 崔勇, 趙丹丹, 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