[发明专利]一种混合串联多落点直流输电系统

说明书

本发明涉及一种混合串联多落点直流输电系统，属于直流输电技术领域。本发明输电系统包括一个送端交流电网、晶闸管整流器、直流线路、单向电流型全桥模块化多电平换流器、三相交流变压器和受端交流电网；单向电流型全桥模块化多电平换流器的交流输出端分别通过相对应的三相交流变压器连接到受端交流电网；单向电流型全桥模块化多电平换流器的直流端依次串联连接，再通过直流线路连接到晶闸管整流器的直流端；晶闸管整流器的交流端接入送端交流电网。本发明针对远距离大容量混合直流输电功率单向输送的特点，各受端电网换流器采用单向电流型全桥模块化多电平换流器实现交直流的功率转换，使受端电网换流器的成本更低、紧凑化程度更高。

技术领域

本发明涉及一种混合串联多落点直流输电系统，属于直流输电技术领域。

背景技术

能源与负荷中心分布的特点决定了大量的电能依赖于远距离输送，相对于高压交流输电方式，在远距离大容量电能输送中采用高压直流输电在技术性和经济性方面都具有优势。基于晶闸管换流器(Line Commutated Converter,LCC)的常规高压直流输电已经得到了广泛应用。当在负荷密集地区存在多回的常规高压直流输电线路同时落点时，受端电网强度将显得相对不足，增加了LCC换相失败的风险，并带来系统稳定性问题。随着模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的电压等级和容量不断提高，已经越来越倾向于在受端电网采用MMC技术，以避免换相失败的风险和降低对电网强度的要求。但是，LCC具有成本低、效率高、额定电压和额定电流高等优点，仍是高压直流输电线路送端换流器的优选方案。因此，在送端电网采用晶闸管整流器、在受端电网采用MMC的混合高压直流输电系统，可以充分结合LCC和MMC各自的优势，将成为未来远距离大容量直流输电技术的发展趋势。

在目前的应用中，很大的需求是将电力从一个集中的能源中心送到多个受端交流电网，形成多个直流落点。在送端电网可以采用一个大容量的换流器，在多个则分别采用多个相对容量小一些的换流器连接多个受端电网。现有的方式通常是采用并联多端直流输电的方式，在每个落点通过一个换流器将直流转为交流，连接到受端电网。多个受端电网换流器的直流侧并联起来后连接到送端换流器。对于这种并联多端直流输电的方式，每个受端电网换流器的容量相对较小，但是其直流电压必须设计为整个线路的高额定直流电压，导致换流器的经济学较差，运行安全程度也较低。

实际上，对于将电能从一个集中的能源中心送到多个落点的方式，采用串联直流输电的方式将更为适合。在串联直流输电方式下，每个受端电网换流器的额定电压只需要设计为相对较低的值，各受端电网换流器的直流侧串联起来达到直流输电线路的电压水平。

发明内容

本发明的目的是提出一种混合串联多落点的直流输电系统，针对现有并联多端直流输电方式受端电网换流器额定直流电压高、经济性差、运行安全性低等技术缺点，通过直流串联的方式，将各受端电网换流器连接在一起达到直流输电线路的电压水平后连接到送端换流器，各个受端电网换流器只需采用相对低压小容量的模块化多电平换流器。在各个受端电网换流器中，针对混合直流输电功率单向输送的特点，采用单向电流型模块化多电平换流器，实现交直流的功率转换，以实现低成本和紧凑化的受端电网换流器。

本发明提出的混合串联多落点直流输电系统，包括一个送端交流电网101、晶闸管整流器102、直流线路103、多个单向电流型全桥模块化多电平换流器104、多个三相交流变压器105和多个受端交流电网106。多个单向电流型全桥模块化多电平换流器104的交流输出端分别通过相对应的多个三相交流变压器105连接到多个受端交流电网106。多个单向电流型全桥模块化多电平换流器104的直流端依次串联连接后通过直流线路连接到晶闸管整流器102的直流端；晶闸管整流器102的交流端接入送端交流电网。