[发明专利]220kV交流直降20kV柔性直流输配电系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，具体地说是一种220kV交流直降20kV柔性直流输配电系统及方法。

背景技术

目前，我国大部分城乡配电网系统均采用10kV作为主要的供电电压。由于近年来经济的快速发展，在负荷密度较大的城市中心区已经暴露出供电能力不足、站点和线路走廊资源极为紧张等问题，而且在低负荷的偏远农村地区出现电压降落过大，用户电压质量难以得到保障，供电距离受限等情况，因此，将配电网采取20kV电压等级成为配电网。

随着变压器技术的发展，目前220/20kV交流直降模式相继投产运行，合理配置电压层级序列，减少110kV电压层级，将极大节约土地资源，降低电网损耗，降低用电成本。

220/20kV交流直降模式虽然节约土地资源，降低电网损耗，降低用电成本起到一定推动作用，但是还是处于交流输配电技术基础上，输电走廊通道仍然处于紧张状态、电能质量的提高仍未解决、无法实现有功功率和无功功率的快速调节、可再生能源（如风能、太阳能等）馈入也存在不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种220kV交流直降20kV柔性直流输配电系统及方法，可提高电能质量、快速独立控制有功功率和无功功率的调节、适宜可再生能源（如风能、太阳能等）馈入。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种220kV交流直降20kV柔性直流输配电系统，包括：

220kV的三相交流母线，用于汇总220kV交流电能；

220kV交流侧三相交流断路器，用于隔离故障；

220/20kV交流直降变压器，用于将220kV交流电直降为20kV交流电，以及将220kV高压侧与20kV低压侧相隔离；

三相电抗器，用于电压源换流器与交流系统进行电能质量交换，以及对20kV交流电进行滤波；

电压源换流器，包括绝缘栅双极晶体管IGBT换流阀桥臂，其采用三相两电平桥式结构，用于将滤波后20kV交流电通过换流阀原理转换为20kV直流电；以及

正直流母线与负直流母线，用于汇集所述20kV直流电能。

进一步地，还包括：

对称设置的直流电容C1和C2，用于为所述电压源换流器提供直流电压支撑，缓冲所述IGBT换流阀桥臂关断时的冲击电流，减少直流侧谐波。

进一步地，还包括：

接地点，从所述对称的直流电容C1、C2中间引出，用于保持直流侧两极平衡，正常运行时上、下极的直流电流大小相等，方向相反。

进一步地，还包括：

直流开关QF1、QF2，分别在故障时隔离所述正直流母线与负直流母线。

进一步地，所述IGBT换流阀桥臂具体包括：可关断器件VTa1、VTa2、VTb1、VTb2、VTc1、VTc2；续流二极管VDa1、VDa2、VDb1、VDb2、VDc1、VDc2；其中，续流二极管VDa1、VDa2的正极分别和可关断器件VTa1、VTa2的发射极相连，续流二极管VDa1、VDa2的负极分别和可关断器件VTa1、VTa2的集电极相连；续流二极管VDb1、VDb2的正极分别和可关断器件VTb1、VTb2的发射极相连，续流二极管VDb1、VDb2的负极分别和可关断器件VTb1、VTb2的集电极相连；续流二极管VDc1、VDc2的正极分别和可关断器件VTc1、VTc2的发射极相连，续流二极管VDc1、VDc2的负极分别和可关断器件VTc1、VTc2的集电极相连。

进一步地，所述220kV的三相交流母线，220kV交流侧三相交流断路器以及220/20kV交流直降变压器组成柔性直流输配电的交流区，所述三相电抗器，电压源换流器以及正直流母线与负直流母线组成柔性直流输配电的直流区。

进一步地，所述直流区嵌入在所述交流区的低压侧。

进一步地，所述直流区与交流区分开安装。

本发明还提供一种220kV交流直降20kV柔性直流输配电方法，包括以下步骤：

将220kV交流直降为20kV交流；

将20kV交流经过三相电抗器滤波；

将经过滤波后的20kV交流通过换流阀原理转变成20kV直流；

将20kV直流电能汇集到正直流母线与负直流母线上。

进一步地，所述将经过滤波后的20kV交流通过换流阀原理转变成20kV直流，具体是指：

采用三相两电平桥式结构的绝缘栅双极晶体管IGBT换流阀桥臂，将滤波后的20kV交流转变成20kV直流。