[发明专利]全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法

说明书

本发明提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法，包括：全功率变频主回路和发电旁路回路；全功率变频主回路在全功率变频抽水蓄能机组电动工况和发电工况均可变速运行，实现全功率变频抽水蓄能机组在电动工况转速可调、入力可调以及自动跟踪电网频率的功能；发电旁路回路在全功率变频抽水蓄能机组发电工况运行。本发明全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法，全功率变频主回路可以实现蓄能机组在电动工况通过变频器进行变速运行和有功/无功功率调节，在水轮机工况即发电工况通过变频器运行，使机组运行效率最高、提高机组运行稳定性；发电旁路回路实现蓄能机组不通过变频器直接经旁路运行，可免去变频器的运行损耗。

技术领域

本发明属于抽水蓄能电站技术领域，具体涉及一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法。

背景技术

建立以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统是当前全球迫切的战略任务。因风电、光伏出力具有随机、间歇性的特点，大规模的新能源并网对电网的安全稳定运行将带来前所未有的挑战。随着电力电子技术的发展，采用变功率变频技术的抽水蓄能机组，水泵工况入力可调，发电和抽水时都能快速响应电网频率，独立的有功功率和无功功率控制，提高机组运行效率和调度灵活性；同时具备大范围无功补偿能力，日益成为高比例消纳新能源的有效手段。

现有的全功率变频抽水蓄能电站，均通过主变压器高压侧断路器进行合闸。对抽水蓄能电站来说，此种方式会带来高压侧断路器的频繁启停，会增加故障和检修频次，影响运行安全；另外，有些变频器技术不能同频输出，无法设置发电旁路，机组发电运行时必须通过变频器运行，会增加运行损耗。因此以往全功率变频抽水蓄能机组采用的电气主接线形式，具有一定的缺陷和不足。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构，包括：全功率变频主回路和发电旁路回路；

在发电电动机(1)和主变压器(12)之间安装所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路；所述发电电动机(1)、所述主变压器(12)、所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路构成全功率变频抽水蓄能机组；

其中，所述全功率变频主回路在全功率变频抽水蓄能机组电动工况和发电工况均可变速运行，实现全功率变频抽水蓄能机组在电动工况转速可调、入力可调以及自动跟踪电网频率的功能；所述发电旁路回路在全功率变频抽水蓄能机组发电工况运行。

优选的，所述全功率变频主回路包括第一连接母线(15.1)、第一电流互感器(2.1)、第一电压互感器(3.1)、第一隔离开关(4.1)、预充电装置(5)、机侧阻容滤波器(6)、五电平机侧换流器(7)、MMC网侧换流器(8)、网侧阻容滤波器(9)、网侧断路器单元(10)、第二隔离开关(4.2)、第二电流互感器(2.2)、第二电压互感器(3.2)和励磁装置(11)；

所述第一连接母线(15.1)的一端与所述发电电动机(1)连接，所述第一连接母线(15.1)的另一端依次串联连接所述第一电流互感器(2.1)、所述第一电压互感器(3.1)、所述第一隔离开关(4.1)、所述预充电装置(5)、所述机侧阻容滤波器(6)、所述五电平机侧换流器(7)、所述MMC网侧换流器(8)、所述网侧阻容滤波器(9)、所述网侧断路器单元(10)、所述第二隔离开关(4.2)、所述第二电流互感器(2.2)、所述第二电压互感器(3.2)和所述励磁装置(11)后，连接到主变压器(12)，形成全功率变频主回路。

优选的，所述发电旁路回路包括第二连接母线(15.2)、电制动开关(13)和发电机断路器单元(14)；