[发明专利]功率互济装置及混合多端直流输电系统

说明书

本申请提供功率互济装置及混合多端直流输电系统。所述功率互济装置配置在电压源型换流器单元的正极出口或/和负极出口，所述功率互济装置包括第一阻断单元、第二阻断单元、第一开关和第二开关，所述第二开关与所述第一开关的一端相互连接；所述第一阻断单元的第一端连接所述第一开关的另一端，第二端连接所述第二开关的另一端且所述第二端连接第一电压源型换流器单元；所述第二阻断单元的第一端与所述第一开关和所述第二开关相互连接的一端连接，第二端连接第二电压源型换流器单元。

技术领域

本申请涉及混合直流输电技术领域，具体涉及功率互济装置及混合多端直流输电系统。

背景技术

近年来，LCC-HVDC(Line commutated converter high voltage directcurrent，基于电网换相换流器的高压直流输电系统)成本低、损耗小、运行技术成熟。而VSC-HVDC(Voltage sourced converter high voltage direct current，基于电压源换流器的高压直流输电系统)能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题。综合二者的混合直流输电技术获得了快速发展，具有良好的工程应用前景，通过在整流侧采用LCC-HVDC，逆变侧采用VSC-HVDC,可以减轻或避免逆变侧的换相失败问题，同时一定程度保证工程造价上的优势。

因此结合常规直流输电和柔性直流输电的混合直流输电系统将具有很好的工程应用前景。目前混合直流输电系统的拓扑结构主要有如图1所示的对称单极接线的混合两端直流输电系统和图2所示的对称双极接线的混合两端直流输电系统。由于目前功率器件的电流能力的限制，VSC换流器输送直流功率的能力还远小于LCC换流器，因此图1和图2中的混合直流输电系统还不能实现大容量的直流输电需求。

为了满足远距离大容量输电的要求，逆变换流站的VSC需要采取串并联扩容技术，若需要提高输送电流能力，则需要采用多个VSC并联。然而现有的基于VSC的直流输电系统存在一个较大的缺陷：无法有效的处理直流线路故障，系统可靠性低。

现有技术中，对于直流线路故障，ABB公司采用增加直流断路器来解决直流架空线故障。西门子公司采用基于全桥子模块的模块化多电平换流器结构来解决。阿尔斯通公司采用全桥电路且桥臂串联电力电子开关器件的方式来解决。上述解决方案都大大地增加了换流站的建造成本，同时增加了直流系统的损耗。国内也有文献提出通过在直流输电线路上串联二极管，利用二极管的单向导通特性，有效的阻断直流故障电流从而实现直流线路故障的穿越，然而此种方法只适合功率传输单方向的工程，且VSC换流器只能逆变运行。而当逆变站采用多个VSC并联运行时，有时为了灵活输送功率需要VSC换流器间潮流双向流动，需要电压源型换流器或模块化多电平换流器作为整流器运行，此种方法便失效了。

发明内容

本申请实施例提供一种功率互济装置，所述功率互济装置配置在电压源型换流器单元的正极出口或/和负极出口，所述功率互济装置包括第一开关、第二开关、第一阻断单元和第二阻断单元，所述第二开关与所述第一开关的一端相互连接；所述第一阻断单元的第一端连接所述第一开关的另一端，第二端连接所述第二开关的另一端且所述第二端连接第一电压源型换流器单元；所述第二阻断单元的第一端与所述第一开关和所述第二开关相互连接的一端连接，第二端连接第二电压源型换流器单元。

根据一些实施例，所述功率互济装置还包括第三开关、第四开关；所述第四开关与所述第三开关的一端相互连接，所述第三开关的另一端和所述第四开关的另一端分别连接在所述第二阻断单元的两端。

根据一些实施例，所述功率互济装置还包括第三阻断单元，所述第三阻断单元与所述第一开关和所述第二开关相互连接的一端连接或与所述第三开关和第四开关相互连接的一端连接。

根据一些实施例，所述功率互济装置还包括第五开关和第六开关，所述第六开关与所述第五开关的一端相互连接，所述第五开关的另一端和所述第六开关的另一端分别连接在所述第三阻断单元的两端。