[实用新型]一种柔性直流输电系统

说明书

本实用新型提供了一种柔性直流输电系统，所述系统包括变压器、换流器与耦合电抗器；所述耦合电抗器包括上桥臂耦合电抗器和下桥臂耦合电抗器，其中，所述上桥臂耦合电抗器与下桥臂耦合电抗器通过同名端与异名端的连接相连，所述同名端与所述异名端的连接点为并网点；所述变压器的一端与交流电网连接，另一端与所述并网点连接；所述换流器包括三个相单元，所述相单元包括上桥臂与下桥臂，所述耦合电抗器连接于所述上桥臂与所述下桥臂之间。

技术领域

本实用新型涉及直流输电领域，尤指一种柔性直流输电系统。

背景技术

随着化石能源的日益枯竭和改善环境压力的日益增加，中国乃至世界均面临着能源结构的战略性调整，大规模开发和利用新能源势在必行。风电、太阳能、潮汐能等新能源都具有间歇性、随机性的特点，新能源的规模化消纳成为中国电力系统面临的重大现实问题，传统电力装备、电网结构和运行技术已显得力不从心。为了适应未来能源格局的深刻变化，需加快新型汇集送出及消纳技术的研发以提高新能源发电的利用效率。近年来，学者们重新审视电网输配电技术，直流技术重新成为研究热点，柔性直流电网等概念应运而生。

柔性直流输电系统的故障有其自身的特点，故障电流上升迅速。柔性直流输电系统通常采用模块化多电平换流器，当系统中直流侧发生接地或极间故障时，模块化多电平换流器中的电容通过绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar thyristor，IGBT)在极短的时间内对故障点放电，造成线路电流迅速上升。此时短路电流上升快，幅值大，对于IGBT设备的安全存在较大隐患。

模块化多电平换流器发生故障时，会产生短路电流。此时线路上流过的短路电流分为两部分，第一部分是故障发生时，功率模块的电容器通过IGBT进行放电的电流，这部分电流上升快，幅值大；第二部分是IGBT闭锁后，三相交流电网侧通过电抗器和功率模块中与IGBT反并联的续流二极管向换流器直流侧注入的故障电流。

现有技术中限制短路电流通常有两种方法。第一种方法是通过在功率模块上增加器件。在模块化多电平换流器的每个功率模块上并联一组双向晶闸管开关，直流线路发生瞬时性短路故障时，闭锁所有功率单元的控制脉冲，同时触发所有的双向晶闸管开关导通，使直流线路短路点自然灭弧后短路点消失。当检测到直流线路短路电流为零后，控制所有的双向晶闸开关关断，然后打开所有功率单元的控制脉冲，使换流器重新投入运行。这种方法用于抑制第一部分短路电流，但这种方法的缺点是增加了成本，对每个功率模块都增加元件的成本，甚至能够达到原半桥式模块化多电平换流器造价的一倍，对于实际工程来说是沉重的经济负担。

现有技术中第二种限制短路电流的方法是利用增加控制策略的方式对半桥式模块化多电平换流器短路电流进行限制，通过将直流母线电压控制为零，达到在换流器受控且换流系统不脱网的状态下穿越直流短路故障的目的，尤其适合于直流架空线路传输等直流故障率较高的场合。基本原理为检测到直流短路电流后迅速翻转直流母线电压以抑制短路电流，待电流降落到正常范围内后，控制直流母线电压为零，维持交流侧无功功率输出；直流短路故障消除后，提升直流母线电压至额定值，恢复有功传输。控制结构上，加入电容电压控制闭环，以保证直流短路故障期间的电容电压稳定。这种方法用于抑制第二部分短路电流，但这种方法的缺点是使半桥式模块化多电平换流器的控制方式更加复杂，延长了半桥式模块化多电平换流器控制器的计算时间，在故障发生时，会出现更长的逻辑判断和延时，不利于半桥式模块化多电平换流器设备的安全。由于短路电流中第一部分的影响远高于第二部分，因此，这种方法无法抑制第一部分短路电流。

实用新型内容

为了解决现有技术中，无法有效抑制柔性直流输电系统中的短路电流，本实用新型实施例提供一种柔性直流输电系统，所述系统包括变压器、换流器与耦合电抗器；

所述耦合电抗器包括上桥臂耦合电抗器和下桥臂耦合电抗器，其中，所述上桥臂耦合电抗器与下桥臂耦合电抗器通过同名端与异名端的连接相连，所述同名端与所述异名端的连接点为并网点；