[发明专利]采用混合换流技术提高交流线路传输能力的输电系统

说明书

技术领域

本发明涉及本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种采用混合换流技术提高交流线路传输能力的输电系统。

背景技术

新增输电走廊面临越来越多的经济与环保限制，尤其是大型城市中心区域，增加传统架空输电线路不符合城市规划要求，同时新增地下电缆也受到多方限制。将交流线路改造为直流运行不仅能够消除了交流系统对功率潮流的限制，而且输电容量也将增大。面对新增输电走廊越来越困难、负荷水平日益增长的矛盾，将现有交流线路转换为直流运行，在免去新建输电走廊的同时提升电能输送能力，为上述问题提供了经济有效的解决方案。

针对交流线路直流转换的研究近年来得到国内外研究机构的一致关注。针对如何充分利用数目为奇数的三相交流线路的输电能力的问题，有文献提出了几种解决方案。Barthold提出一种将三相交流线路改造为三极直流输电的方案，通过极3采用双向晶闸管实现电流双向导通，周期性分担其他两极的电流以最大化输电能力，但与传统高压直流输电HVDC一样不可避免的需要配备大量无功补偿设备。ABB公司提出一种将三相交流线路改造为柔性直流输电的方案，采用一个额外相支路将第三极导线周期性的连接到第一极导线或第二极导线，从而利用第三极导线传导电流，但不能实现线路损耗在三条导线之间的均匀分配。随着负荷的增大，该方案第1极和第2极导线首先达到热稳定极限，无法充分利用第3极导线的热稳定极限。

若单纯以输电为目的，传统高压直流输电HVDC以其输电容量大、技术成熟而被大规模采用，但由于晶闸管为半控型器件，需要大量的无功补偿与滤波装置，导致高压直流输电HVDC技术用于系统互联时存在固有局限。基于IGBT等全控型器件的电压源换流器可控性更强，能够实现对有功和无功快速独立地控制，并可用于向无源网络供电、事故后快速恢复供电和黑启动等场合，但容量相对较小，换流器成本较高。因此有必要探寻兼顾经济型与灵活性的新型交流线路直流转换方案。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种采用混合换流技术提高交流线路传输能力的输电系统，结合电压源型换流器可控性强和电流源型换流器容量大、成本低的优点，设计一种兼顾灵活性和经济性的混合型输电系统。该种输电系统利用电压源换流器和双向晶闸管换流器电流双向导通能力，配合开关切换装置，很好的解决了交流线路改造成直流线路的导线利用率和无功补偿等问题，为解决大型城市负荷日益增长与新建线路日趋困难的矛盾具有重要意义。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

采用混合换流技术提高交流线路传输能力的输电系统，其改进之处在于，所述输电系统采用三极接线形式，每极接线包括导线及导线两端分别连接的换流器；所述换流器包括电压源换流器和电流源换流器。

优选的，所述三条导线采用三相交流架空线路或电缆，对应于所述输电系统的第1极导线、第2极导线和第3极导线。

优选的，所述输电系统包括下述两种结构方案：

一种结构方案如下：其中一极接线包括第1极导线和电流源换流器；另一极接线包括第2极导线和电流源换流器；第三极接线包括第3极导线、开关切换装置和电压源换流器；

另一种结构方案如下：其中一极接线包括第1极导线和电压源换流器；另一极接线包括第2极导线和电压源换流器；第三极接线包括第3极导线和电流源换流器。

较优选的，所述一种结构方案中，所述一极接线包括第1极导线和电流源换流器；所述第1极导线两端对称设置有电流源换流器；

另一极接线包括第2极导线和电流源换流器；所述第2极导线两端对称设置有电流源换流器；所述电流源换流器采用单向晶闸管；

第三极接线包括第3极导线、开关切换装置和电压源换流器；所述第3极导线两端对称设置有开关切换装置和电压源换流器；

所述第3极导线两端通过开关切换装置分别与电压源换流器的直流钳位电容正极连接；所述直流钳位电容负极接地；或

所述第3极导线两端分别通过开关切换装置与电压源换流器的直流钳位电容负极连接；所述直流钳位电容正极接地。

较优选的，所述第1极导线及第1极导线两端对称设置的电流源换流器与第2极导线及第2极导线两端对称设置的电流源换流器构成双极高压直流输电接线形式；所述第1极导线、第2极导线和第3极导线的公共接地点连接。

较优选的，所述开关切换装置用于实现第3极导线电压极性的反转；其采用机械开关、晶闸管开关、基于可关断器件的开关或机械开关与晶闸管开关的组合。