[发明专利]一种具备故障隔离能力的柔性直流输电换流站拓扑

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性直流输电换流站拓扑。

背景技术

基于电压源变换的直流输电，由于其独特的优势在清洁新能源并网、城市输配电增容改 造、海上孤立负荷送电等领域具有广阔的应用前景。基于模块化多电平换流器(modular multilevelconverter，MMC)由于采用半桥子模块级联的形式，具有对器件一致触发动态均压 要求低、扩展性好、输出电压波形品质高、开关频率低、运行损耗低等诸多优点，已成为当 前换流器选择的主流趋势。然而这种结构存在无法有效处理直流故障的固有缺陷。当直流侧 发生故障时，全控型开关器件所反并联的续流二极管容易构成故障点与交流系统直接连通的 能量馈送回路，无法单纯依靠换流器动作完成直流侧故障电流的清除。目前已投运的 VSC-HVDC工程大多采用电缆敷设线路，以减少直流故障发生概率，但造价昂贵、经济效 益差。

利用换流器自身控制实现直流侧故障的自清除，无需机械设备动作，故系统恢复很快， 该思想事实上已广泛应用在传统直流输电技术中，即通过强制移相快速消除弧道电流。寻 找具有直流故障穿越能力的新型换流器是目前学术界和工业界的研究热点。2010年 ALSTOM公司在国际大电网会议上提出了多种结合传统两电平换流器和MMC结构特点的 混合式换流器，其中桥臂交替导通多电平换流器和混合级联多电平换流器均具有直流故障穿 越能力。但是控制较为复杂，子单元电容电压均衡较为困难。采用全桥子模块(fullbridge sub-module，FBSM)虽然也具有直流闭锁能力，但是正常运行时损耗较大，且换流站成本显 著增加。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术不足，提出一种新的柔性直流输电换流站拓扑。本发明可 使整个换流站具备直流侧故障处理能力。

本发明在传统的柔性直流输电换流站中，加入第一直流故障阻隔模块与第二直流故障阻 隔模块，构成新的具备故障隔离能力的换流站拓扑。

所述的传统的柔性直流输电换流站由A相一桥臂级联结构、A相二桥臂级联结构、B相 一桥臂级联结构、B相二桥臂级联结构、C相一桥臂级联结构，以及C相二桥臂级联结构， 正直流母线，负直流母线组成。

A相一桥臂级联结构的一端与A相二桥臂级联结构的一端连接，B相一桥臂级联结构的 一端与B相二桥臂级联结构的一端连接，C相一桥臂级联结构的一端与C相二桥臂级联结构 的一端连接。A相一桥臂级联结构的另一端，B相一桥臂级联结构的另一端，C相一桥臂级 联结构的另一端与正直流母线连接于第十一连接点。A相二桥臂级联结构的另一端，B相二 桥臂级联结构的另一端，C相二桥臂级联结构的另一端与负直流母线连接于第十二连接点。

所述的第一直流故障阻隔模块由正直流母线故障阻隔子模块，A相一桥臂故障阻隔子模 块，B相一桥臂故障阻隔子模块，C相一桥臂故障阻隔子模块组成。正直流母线故障阻隔子 模块的一端与A相一桥臂故障阻隔子模块一端，B相一桥臂故障阻隔子模块一端，以及C 相一桥臂故障阻隔子模块一端连接于第十三连接点；正直流母线故障阻隔子模块的另一端， A相一桥臂故障阻隔子模块的另一端，B相一桥臂故障阻隔子模块的另一端，C相一桥臂故 障阻隔子模块的另一端引出，作为第一直流故障阻隔模块的四个引出端子。

第二直流故障阻隔模块由负直流母线故障阻隔子模块，A相二桥臂故障阻隔子模块，B 相二桥臂故障阻隔子模块，C相二桥臂故障阻隔子模块组成。负直流母线故障阻隔子模块的 一端与A相二桥臂故障阻隔子模块一端，B相二桥臂故障阻隔子模块一端，以及C相二桥 臂故障阻隔子模块一端连接于第十四连接点；负直流母线故障阻隔子模块的另一端，A相二 桥臂故障阻隔子模块的另一端，B相二桥臂故障阻隔子模块的另一端，C相二桥臂故障阻隔 子模块的另一端引出，作为第二直流故障阻隔模块的四个引出端子。

本发明在传统柔性直流输电换流站中加入第一直流故障阻隔模块和第二直流故障阻隔 模块，连接方式如下：