一种新型柔性直流换流站制造技术

本实用新型专利技术提供了一种新型柔性直流换流站，所述换流站包括启动电阻、变压器与换流器，输入的交流电经所述启动电阻与所述变压器后，经所述换流器处理转换为直流电输出；所述启动电阻由多个电阻段串联组成，每个电阻段由一个断路器与至少一个电阻并联组成。本实用新型专利技术的新型柔性换流站采用改变启动电阻结构的方式，逐步旁路启动电阻，从而避免了整体旁路启动电阻时所产生的过大的冲击电流，达到保证设备安全、减小设备损耗的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种新型柔性直流换流站
本技术涉及换流站领域，尤指一种新型柔性直流换流站。
技术介绍
柔性直流输电技术是一种以电压源变流器、可关断器件和脉宽调制技术为基础的新型直流输电技术。与传统基于晶闸管的电流源型直流输电技术相比，柔性直流输电技术具有可控性高、设计施工方便环保、占地小及换流站间无需通信等优点，在可再生能源并网、分布式发电并网、孤岛供电、城市电网供电等方面具有明显的优势。柔性直流输电近年来得到了快速发展。柔性直流换流站启动过程中，需要对换流站中的电容进行预充电，当通过交流电对换流站进行充电时，如果没有分压或限流措施，将产生非常大的冲击电流，所以需要合适的措施来控制启动电流。为了减小启动过程的充电电流，一般会在回路中串入启动电阻，当预充电过程结束时，需旁路启动电阻。当启动电阻旁路时，充电回路中电阻瞬间减小至零，原来施加在启动电阻上的电压施加到换流器上。换流器有大量的电容，电容两端电压在短时间突然增高后会导致充电电流急剧上升，即di＝du/dt。根据换流器充电电压水平和启动电阻大小不同，启动电阻旁路时的电流可以达到几百甚至上千安培，给设备安全带来威胁。如图1所示为当换流站额定直流电压500kV，启动电阻为6千欧姆时，输入侧的充电电流与输出侧的直流电压的仿真图。当启动电阻处于投入状态时，直流电压上升至321kV，退出启动电阻，此时交流输入侧冲击电流高达到630A。因此，避免换流站在启动过程中产生过大的冲击电流、保证设备安全、减少设备损耗，成为目前换流站使用过程中亟待解决的问题。
技术实现思路
为了解决目前换流站中启动电阻退出时，产生的冲击电流过大，并使设备存在安全隐患以及损耗巨大的问题，本技术实施例的主要目的在于提供一种新型柔性直流换流站，所述换流站包括启动电阻、变压器与换流器，输入的交流电经所述启动电阻与所述变压器后，经所述换流器处理转换为直流电输出；所述启动电阻由多个电阻段串联组成，每个电阻段由一个断路器与至少一个电阻并联组成。通过本技术实施例中的换流站，采用改变启动电阻结构的方式，逐步旁路启动电阻，从而避免了整体旁路启动电阻时所产生的过大的冲击电流，达到保证设备安全、减小设备损耗的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中旁路启动电阻时充电电流与直流电压的仿真图；图2为本技术实施例一种新型柔性直流换流站的结构示意图；图3A与图3B为本技术实施例充电电流与直流电压的仿真图。具体实施方式本技术实施例提供了一种新型柔性直流换流站。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。如图2所示为本技术实施例一种新型柔性直流换流站的结构示意图，图中所示换流站具体包括启动电阻20、变压器10与换流器30，输入的交流电经所述变压器10与所述启动电阻20后，经所述换流器30处理转换为直流电输出；所述启动电阻20由多个电阻段串联组成，每个电阻段由一个断路器与至少一个电阻并联组成。在本实施例中，图2中表示出启动电阻20包括两个串联电阻段，但启动电阻20中的电阻段并不限于两个。图2中还表示出每个电阻段包括一个电阻与一个断路器并联，即，电阻R1与断路器QF1构成一个电阻段，电阻R2与断路器QF2构成另一个电阻段，但每个电阻段中的并联电阻个数至少为一个，并不限于一个。在本实施例中，交流电由电网40输入，流经变压器10与启动电阻20后，经换流器30转换为直流电。其中，流经变压器10与启动电阻20在图中的位置可以互换。在换流站启动前，启动电阻20中电阻段的断路器处于断开状态，交流断路器70后，换流器30开始预充电过程。在预充电过程快结束时，根据交流输入侧的充电电流I与直流输出侧的直流电压U，判断当前预充电水平，并逐步闭合启动电阻20中电阻段的断路器，当预充电过程结束时，启动电阻20中电阻段的断路器全部闭合，即，启动电阻20完全退出。作为本技术的一个实施例，所述换流站还包括启动电阻控制器50，用于采集输入的充电电流I与输出的直流电压U，根据所述输入的充电电流I与所述输出的直流电压U，控制所述启动电阻20中电阻段的断路器闭合。在本实施例中，换流站中设置有启动电阻控制器50，用于控制启动电阻20的分段投入与退出。在换流站预充电过程开始前，启动电阻控制器50控制启动电阻20中所有电阻段的断路器断开，即，完全投入启动电阻20；在预充电过程中，根据交流输入侧的充电电流I与直流输出侧的直流电压U，判断当前预充电水平，控制逐步闭合启动电阻20中电阻段的断路器，直到预充电过程结束时，控制启动电阻20中电阻段的断路器全部闭合，即，启动电阻20完全退出。作为本技术的一个实施例，所述换流器30为模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器包括三个相单元，所述相单元包括上桥臂与下桥臂，每个桥臂由多个模块化多电平换流器子模块31串联组成。在本实施例中，所述换流器为模块化多电平换流器，如图2所示换流器中包括多个模块化多电平换流器子模块31，多个模块化多电平换流器子模块31串联组成相单元的上下臂，上下臂以输入线路为分界。图2中所示仅为简要示意，即仅表示出了交流电的一相为输入，相应地，仅表示出了换流器30中的一个相单元，且模块化多电平换流器子模块31的内部结构也仅为简要示意，并没有画出模块化多电平换流器子模块31中所应包含的电容。在换流站预充电过程中，由于模块化多电平换流器子模块中存在的电容，相当于换流器中存在大量串联的电容，因此，换流站的预充电过程即为对这些电容充电的过程。在本实施例中，所述换流站还包括启动电阻控制器50，用于采集输入的充电电流I、输出的直流电压U与所述模块化多电平换流器子模块31中的电容电压UC，控制所述启动电阻20中电阻段的断路器闭合。在本实施例中，启动电阻控制器50采集充电电流I、直流电压U与模块化多电平换流器子模块31中的电容电压UC，并结合预先设置的预充电时间，判断当前预充电水平，当达到预设的目标预充电水平后，逐步控制启动电阻20中电阻段的断路器。其中，预设的预充电时间与目标预充电水平，可以根据实际中不同换流站的不同需求进行设置。在本实施例中，所述换流站还包括多个桥臂电抗器60与多个直流电抗器80，所述多个桥臂电抗器60串联于所述上桥臂与下桥臂之间，所述多个直流电抗器80连接于所述换流器与所述直流电压的正极或负极之间。其中，如图2所示，换流站中还包括多个桥臂电抗器60与多个直流电抗器80，桥臂电抗器60串联于换流器中的上下桥臂之间，直流电抗器80串联连接于换流器与直流电正极或负极之间，图2中仅表示出了输出侧一端串联了直流电抗器80。桥臂电抗器60与直流电抗器80起到限流与滤波的作用。作为本技术的一个实施例，所述换流站本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型柔性直流换流站，其特征在于，所述换流站包括启动电阻、变压器与换流器，输入的交流电经所述启动电阻与所述变压器后，经所述换流器处理转换为直流电输出；所述启动电阻由多个电阻段串联组成，每个电阻段由一个断路器与至少一个电阻并联组成。

【技术特征摘要】
1.一种新型柔性直流换流站，其特征在于，所述换流站包括启动电阻、变压器与换流器，输入的交流电经所述启动电阻与所述变压器后，经所述换流器处理转换为直流电输出；所述启动电阻由多个电阻段串联组成，每个电阻段由一个断路器与至少一个电阻并联组成。2.根据权利要求1所述的一种新型柔性直流换流站，其特征在于，所述换流站还包括启动电阻控制器，用于采集输入的充电电流与输出的直流电压，根据所述输入的充电电流与所述输出的直流电压，控制所述启动电阻中电阻段的断路器闭合。3.根据权利要求1所述的一种新型柔性直流换流站，其特征在于，所述换流器为模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器包括三个相单元，所述相单元包括上桥臂与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘苗，辛光明，孟超，魏笑然，黄天啸，王沛然，张硕，王丰，吴涛，谢欢，杜延菱，刘蔚，马迎新，刘蓁，曹天植，王炳辉，
申请(专利权)人：华北电力科学研究院有限责任公司，国网冀北电力有限公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：北京,11