[实用新型]复合型高压直流输电系统

说明书

技术领域

本实用新型是一种能处理直流侧故障的复合型高压直流输电系统，特别是一种涉及整流站采用晶闸管换流器、逆变站采用具有直流故障处理能力的多电平模块化电压源换流器的高压直流输电系统，属于高压直流输电领域。

背景技术

整流站和逆变站均采用晶闸管换流器的高压直流输电系统具有损耗小、造价相对较低、可靠性高等优点。但晶闸管换流器逆变运行时容易发生换相失败，对于多回直流集中馈入电网，交流系统故障可能引起多个换流站同时换相失败，给电网造成巨大冲击，严重影响系统的安全稳定运行。

对于采用晶闸管换流器有多个逆变站的多端高压直流输电系统，一个逆变站发生换相失败时，其它各站直流电流将涌入该站，使得该站产生很大的暂态电流，可能造成该站设备损坏，这限制了有多个逆变站的多端高压直流输电系统的应用。

电压源换流器采用全控型电力电子器件，从根本上消除换相失败。基于电压源换流器的柔性直流输电系统近些年来有了长足的进步，已在新能源并网、与弱系统互联、向无源网络和孤立负荷供电等领域得到了成功的应用，表现出了比采用晶闸管换流器的直流输电系统更更加优良的性能，具有良好的应用前景。但同等电压等级和容量的电压源换流器比晶闸管换流器投资高很多。

用于柔性直流输电系统的电压源换流器拓扑主要包括两种：开关型（Switch type）和可控电压源（Controllable voltage source type）。开关型拓扑采用两电平或三电平结构，桥臂由多个全控型电力电子器件串联，ABB公司已将这种拓扑应用于多个工程。开关型拓扑存在器件开关频率高、损耗大、动态均压困难、谐波较大、电磁干扰较大、容量提升困难、需要配置一定容量的高通滤波器等缺点。可控电压源拓扑采用子模级联结构，对器件触发一致性、动态均压要求低，扩展性好，输电电压波形好，开关频率低，运行损耗低，交直流侧均不需要配置滤波器。目前投运或在建基于模块化多电平换流器的柔性直流输电系统主要采用了半H桥结构子模块。基于两电平、三电平、半H桥子模块的电压源换流器拓扑都不具备直流故障处理能力，在直流侧发生短路故障时，与全控型电力电子器件并联的二极管构成不可控整流回路，不能采用晶闸管换流器高压直流输电系统中的直流侧故障重启动方法，只能跳开交流侧断路器进行故障处理，响应速度较慢，因此仅适用于故障率低电缆线路，不适合于易发生暂时性故障的电力架空线路。

发明内容

本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种不仅能消除换相失败，且降低了工程造价的能处理直流侧故障的复合型高压直流输电系统。本实用新型综合了晶闸管换流器和电压源换流器的优点，是一种能处理直流侧故障的复合型高压直流输电系统，可迅速完成系统重新启动，运行方式灵活，可靠性高，特别适用于通过远距离架空线路向多回直流集中馈入电网，也适用于具有两个以上逆变站的多端高压直流输电系统。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的复合型高压直流输电系统, 包括有至少一个整流站、一个逆变站和架空电力输电线路，整流站及逆变站都包括正极和负极，其中整流站采用晶闸管换流器，晶闸管换流器的正极及负极都至少包括一个十二脉动晶闸管换流器；逆变站采用具有直流故障处理能力的电压源换流器，电压源换流器的正极及负极都至少包括两个串联的模块化多电平换流器；各站正负极连接点根据直流输电系统处于双极、单极大地回线或单极金属回线运行方式与接地极或者站内地网连接，整流站与逆变站之间通过架空电力输电线路相连。

上述整流站和逆变站均配置平波电抗器，整流站每极均配置直流滤波器和交流滤波器，逆变站每极均不配置直流滤波器和交流滤波器。

上述晶闸管换流器的正极及负极所设的十二脉动晶闸管换流器包括有上六脉动桥及下六脉动桥，上六脉动桥与一台Y0/Y联结变压器Y侧连接，下六脉动桥与一台Y0/△联结变压器△侧连接,或十二脉动晶闸管换流器的上六脉动桥及下六脉动桥与一台Y0/Y/△联结变压器的Y侧和△侧分别连接。

上述逆变站所设的电压源换流器为三相六桥臂结构，每个桥臂由一个电抗器和若干个换流模块组成，若干个换流模块串联后一侧通过电抗器与Y0/△联结变压器△侧对应一相端口连接。

上述复合型高压直流输电系统采用完整双极结构，即正极、负极均可采用单极大地或者单极金属回线运行方式独立运行。

上述逆变站所设的电压源换流器中的换流模块采用全桥子模块，或钳位双子模块，或全桥并联子模块，或钳位双并联子模块。