[发明专利]一种提升交流电缆线路输送容量的方波输电系统

摘要

本发明提供一种提升交流电缆线路输送容量的方波输电系统，包括送端电压源换流器、送端极间功率协调控制装置、受端极间功率协调控制装置和受端电压源换流器；送端电压源换流器的输出端连接所述送端极间功率协调控制装置，送端极间功率协调控制装置通过交流电缆线路连接受端极间功率协调控制装置，受端极间功率协调控制装置通过受端电压源换流器接入受端交流系统。本发明利用了模块化多电平电压源换流器良好的控制性能，配合极间电压转换开关和极间电流转移开关，解决了交流电缆线路的增容改造问题，减小空间电荷积累对电缆线路绝缘的影响，并具备动态无功补偿、谐波治理等功能，为解决负荷日益增长与新建线路日趋困难的矛盾具有重要意义。

主权项

一种提升交流电缆线路输送容量的方波输电系统，所述交流电缆线路由导线、绝缘层和保护层构成，所述绝缘层和保护层依次包裹在导线外部；其特征在于：所述系统包括送端电压源换流器、送端极间功率协调控制装置、受端极间功率协调控制装置和受端电压源换流器；所述送端电压源换流器的输入端接入送端交流系统，其输出端连接所述送端极间功率协调控制装置，所述送端极间功率协调控制装置通过交流电缆线路连接所述受端极间功率协调控制装置，所述受端极间功率协调控制装置通过受端电压源换流器接入受端交流系统；所述送端电压源换流器和受端电压源换流器均为模块化多电平电压源换流器；所述模块化多电平电压源换流器的每个桥臂均包括N个依次串联的子模块；所述送端极间功率协调控制装置包括送端极间电压转换开关和送端极间电流转移开关；所述送端极间电流转移开关的输入端通过送端极间电压转换开关连接所述送端电压源换流器，其输出端通过交流电缆线路连接所述受端极间功率协调控制装置；所述送端极间电压转换开关包括节点1、节点2、触点3、触点4、触点3′和触点4′；节点1和节点2之间保持联动，且分别与所述送端电压源换流器输出端正极和负极相连，触点3和触点4分别与所述送端极间电流转移开关的上端子和下端子相连，通过节点1在触点3与触点3′之间的切换，以及节点2在触点4与触点4′之间的切换，实现送端电压源换流器对交流输电线路输出电压极性的周期性倒换；所述送端极间电流转移开关包括送端上桥臂电流转移开关和送端下桥臂电流转移开关；所述送端上桥臂电流转移开关包括依次串联的N个子模块及分压电阻和双向旁路晶闸管并联组成的R1‑Th1支路；串联后的子模块一端连接所述送端极间电压转换开关，另一端连接第三极交流电缆线路；所述送端极间电压转换开关的输出端同时通过连接R1‑Th1支路与所述第一极交流电缆线路连接；所述送端下桥臂电流转移开关包括依次串联的N个子模块及分压电阻和双向旁路晶闸管并联组成的R2‑Th2支路；串联后的子模块一端连接所述送端极间电压转换开关，另一端连接第三极交流电缆线路；所述送端极间电压转换开关的输出端同时通过连接R2‑Th2支路与所述第二极交流电缆线路连接；所述受端极间功率协调控制装置包括受端极间电流转移开关和受端极间电压转换开关；所述受端极间电流转移开关的输入端通过交流电缆线路连接所述送端极间电流转移开关，其输出端通过受端极间电压转换开关连接所述受端电压源换流器；所述受端极间电流转移开关包括受端上桥臂电流转移开关和受端下桥臂电流转移开关；所述受端上桥臂电流转移开关和受端下桥臂电流转移开关均包括依次串联的N个子模块；所述受端上桥臂电流转移开关中串联后的子模块一端连接第一极交流电缆线路和所述受端极间电压转换开关上输入端，其另一端连接第三极交流电缆线路；所述受端下桥臂电流转移开关中串联后的子模块一端连接所述第二极交流电缆线路和所述受端极间电压转换开关下输入端，其另一端连接第三极交流电缆线路；所述受端极间电压转换开关包括节点12、节点22、触点32、触点42、触点32′和触点42′；节点12、节点22、节点1与节点2之间均保持联动，且节点12和节点22分别与所述受端电压源换流器输出端正极和负极相连，触点32和触点42分别与所述受端极间电流转移开关的上端子和下端子相连，通过节点12在触点32与触点32′之间的切换，以及节点22在触点42与触点42′之间的切换，实现受端电压源换流器对交流输电线路输出电压极性的周期性倒换；所述子模块包括第一IGBT模块和第二IGBT模块，所述第一IGBT模块和第二IGBT模块均包括IGBT和与其反并联的二极管；所述第一IGBT模块和第二IGBT模块串联后与直流电容并联；所述送端电压源换流器的输入端接入送端交流系统的同一母线或不同母线；所述受端电压源换流器接入受端交流系统的同一母线或不同母线。