一种混合型电力电子变电站制造技术

本发明专利技术涉及一种混合型电力电子变电站，其特征在于：其包括一次系统；一次系统包括一混合型电力电子变压器以及变电站开关装置；混合型电力电子变压器的高压侧通过高压交流母线与上层电网的进线相连，低压侧分为传统低压交流出口、定制低压交流出口和低压直流出口，且传统低压交流出口与传统低压交流母线的输入侧相连，定制低压交流出口与定制低压交流母线相连，低压直流出口与低压直流母线相连，各低压母线分别与各类交、直流负载出线以及直流输入输出接口相连，为其提供相应电力。本发明专利技术可以广泛应用于电力电子变电站的建设中。

A mixed type power electronic substation

The invention relates to a hybrid electric power substation, which comprises a system; a system including a hybrid power electronic transformer and substation switchgear; high-voltage hybrid power electronic transformer connected by high voltage AC bus line and the upper electric network, divided into traditional low-voltage AC low voltage side export, custom export and export of low-voltage AC low voltage DC input side, and the traditional low-voltage AC outlet and the traditional low voltage AC bus connected to low voltage AC outlet and low-voltage custom custom AC bus connected low-voltage direct outlet is connected with the low voltage DC bus, the low-voltage bus respectively and all kinds of AC and DC load line and DC input and output interface. Provide for the power. The invention can be widely applied to the construction of power electronic substations.

【技术实现步骤摘要】
一种混合型电力电子变电站
本专利技术涉及配电网中变电站的规划设计领域，特别是关于一种混合型电力电子变电站。
技术介绍
随着用户侧信息设备(如数据中心、计算机与微处理器、通信系统设备、智能终端、传感器与传感网络)、电动汽车的动力电池、半导体照明等直流用电设备的增多、交流敏感负荷(主要指个人计算机、可编程逻辑器件、可调速驱动装置、交流接触器、高压气体放电灯、以及用于切割、钻孔与金属处理等的精加工自动装置或复杂机械来等用电设备)对电能质量要求的提高、以及各种分布式可再生能源发电(生物质能、风能、水能、太阳能等)和储能等设备的广泛应用，配电网也由之前单纯地由上层输电网的交流电输入，到用户侧的交流电输出的电力供应模式，转变为需要接入分布式发电、电动汽车、储能等设备，以及为交流敏感用户提供定制电力的复杂电力调配模式，形成了交、直混合配电网。然而，由于传统交流配电网不能为新型电力用户提供直流输入输出接口和高质量的电力，因此新型电力用户不得不在与配电网连接处安装换流或滤波设备。而这些以满足用户用电个性化需求且分散运行的换流或滤波设备，存在着总体效率低以及配电网对其进行调控困难的问题。配电网中的变电站，作为连接上级电网与电力用户的桥梁，当站内采用新型的变压(含变流的功能)设备以及采用多样化的接线方式时，可以为电力用户提供交流电和直流电，最为重要的是可以接受配电网调控中心的控制。这将大大提高配电网层面上的整体运行水平以及安全稳定性，同时满足电力用户层面定制电力和接入方便友好的需求。为此，电力电子变电站由之前的概念设计，正在逐步向示范工程的方向推进。而电力电子变电站中的核心设备——电力电子变压器，采用的是AC/DC/AC/DC/AC五级变换拓扑，其造价极为昂贵。这对于商业化运营的电力公司来说，是不得不认真考虑的问题。需要指出的是，广大的电力用户，对电力供应或接入要求，事实上存在着很大的差异性。主要表现在新型电力用户希望配电网提供优质电力，或者是方便的直流接口，但还有绝大部分传统电力用户仍然使用传统的交流电。在这种情况下，如果配电网在变电站中普遍采用费用昂贵的电力电子变压器，尽管能够为部分新型电力用户提供高质量的电能或方便的直流输入输出接口。但由于居高的设备成本，将会影响到电价水平，可能导致用电费用的普遍增加。这对于无特殊用电需要的传统电力用户来说，是极为不合理的。而对于电力公司来说，电力电子变电站建设的经济性也值得质疑。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种混合型电力电子变电站，它能为多样化电力需求用户提供不同的接口以及高质量的电能，且保证配电网中变电站的投资建设符合商业化运营的理念。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种混合型电力电子变电站，其特征在于：其包括一次系统；所述一次系统包括一混合型电力电子变压器以及由若干断路器和隔离开关构成的变电站开关装置；所述混合型电力电子变压器的高压侧通过高压交流母线与上层电网的进线相连，低压侧通过低压母线与各类交、直流负载出线以及直流输入输出接口相连；所述低压母线包括传统低压交流母线、定制低压交流母线和低压直流母线，且所述传统低压交流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口相连，输出侧与各并联的传统低压交流负载出线相连；所述定制低压交流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口相连，输出侧与各并联的定制低压交流负载出线相连；所述低压直流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的低压直流出口相连，输出侧与各并联的低压直流负载出线以及各直流输入输出接口相连。所述混合型电力电子变压器包括一传统变压器和一变流器；且所述传统变压器和变流器之间采用同一个副边绕组形式或各自采用独立的副边绕组形式。所述采用同一个副边绕组形式是指：所述传统变压器与所述换流器采用同一个副边绕组；即所述传统变压器的原边与交流电源相连形成一次侧交变电流，所述一次侧交变电流在所述传统变压器的副边上形成二次侧输出交流电压Vout1，作为所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口；所述换流器中AC/DC变换器所使用的交流电源直接从所述传统变压器的副边处获取，由所述AC/DC变换器将所述二次侧输出交流电压Vout1转换为低压直流电Vout2，作为所述混合型电力电子变压器的低压直流出口；所述换流器中DC/AC变换器将由所述AC/DC变换器的输出端获取的低压直流电Vout2转换为定制低压交流电Vout3，作为所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口。所述采用独立的副边绕组形式是指：所述传统变压器与所述换流器分别采用不同的副边绕组；所述传统变压器的原边与交流电源相连形成一次侧交变电流，所述一次侧交变电流在所述传统变压器的副边上形成二次侧输出交流电压Vout1，作为所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口；所述一次侧交变电流在所述换流器的副边绕组上形成二次侧输出交流电压V′out1，所述换流器中AC/DC变换器将二次侧输出交流电压V′out1转换为低压直流电Vout2，作为所述混合型电力电子变压器的低压直流出口；所述换流器中DC/AC变换器所使用的直流电从所述AC/DC变换器的输出端获取，将低压直流电Vout2转换为低压敏感交流电Vout3，作为所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口。所述变电站还包括一变电站自动化系统，所述变电站自动化系统用于对全站所有设备进行控制。所述变电站开关装置包括若干断路器以及设置在各所述断路器两端的若干隔离开关，各所述断路器和隔离开关均通过信号线与所述变电站自动化系统相连，由所述变电站自动化系统控制。所述断路器包括两高压交流断路器、若干低压交流断路器以及若干低压直流断路器，其中，两所述高压交流断路器分别设置在所述高压交流母线与上层电网进线的连接处以及与所述混合电力电子变压器的输入侧连接处；各所述低压交流断路器分别设置在所述传统低压交流母线与所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口连接处和各所述传统低压交流负载出线连接处，以及所述定制低压交流母线与所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口连接处和各所述定制低压交流负载出线连接处；各所述低压直流断路器分别设置在所述低压直流母线与所述混合型电力电子变压器的低压直流出口连接处和各所述低压直流负载出线和各直流输入输出接口连接处。所述传统低压交流母线上还连接有就地测量与控制设备，就地测量与控制设备包括相互串联的用于限制故障电流并保证传统低压交流母线上电压水平的电感式限流电抗器和无功补偿器。所述低压直流母线输出侧连接的低压直流输入输出接口包括风力发电和光伏发电进线接口以及电动汽车、储能装置或其他具有发电和用电双向特性的相应设备进/出线接口。所述定制低压交流母线输出侧连接的各定制低压交流负载出线的另一端分别与各交流敏感用户提供定制电力。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1)本专利技术由于采用传统变压器和变流器构成混合型电力电子变压器，传统变压器用于将上层高压交流电转换为传统低压交流电，变流器用于将传统低压交流电转换为低压直流或定制低压交流电，能够同时满足多样化电力用户的用电需求。2)本专利技术由于混合型电力电子变电站可直接为各类型电力用户提供所需的传统低压交流电、定制低压交流电或直流电，且为各类型电力用户供电时无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合型电力电子变电站，其特征在于：其包括一次系统；所述一次系统包括一混合型电力电子变压器以及由若干断路器和隔离开关构成的变电站开关装置；所述混合型电力电子变压器的高压侧通过高压交流母线与上层电网的进线相连，低压侧通过低压母线与各类交、直流负载出线以及直流输入输出接口相连；所述低压母线包括传统低压交流母线、定制低压交流母线和低压直流母线，且所述传统低压交流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口相连，输出侧与各并联的传统低压交流负载出线相连；所述定制低压交流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口相连，输出侧与各并联的定制低压交流负载出线相连；所述低压直流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的低压直流出口相连，输出侧与各并联的低压直流负载出线以及各直流输入输出接口相连。

【技术特征摘要】
1.一种混合型电力电子变电站，其特征在于：其包括一次系统；所述一次系统包括一混合型电力电子变压器以及由若干断路器和隔离开关构成的变电站开关装置；所述混合型电力电子变压器的高压侧通过高压交流母线与上层电网的进线相连，低压侧通过低压母线与各类交、直流负载出线以及直流输入输出接口相连；所述低压母线包括传统低压交流母线、定制低压交流母线和低压直流母线，且所述传统低压交流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口相连，输出侧与各并联的传统低压交流负载出线相连；所述定制低压交流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口相连，输出侧与各并联的定制低压交流负载出线相连；所述低压直流母线的输入侧与所述混合型电力电子变压器的低压直流出口相连，输出侧与各并联的低压直流负载出线以及各直流输入输出接口相连。2.如权利要求1所述的一种混合型电力电子变电站，其特征在于：所述混合型电力电子变压器包括一传统变压器和一变流器；且所述传统变压器和变流器之间采用同一个副边绕组形式或各自采用独立的副边绕组形式。3.如权利要求2所述的一种混合型电力电子变电站，其特征在于：所述采用同一个副边绕组形式是指：所述传统变压器与所述换流器采用同一个副边绕组；即所述传统变压器的原边与交流电源相连形成一次侧交变电流，所述一次侧交变电流在所述传统变压器的副边上形成二次侧输出交流电压Vout1，作为所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口；所述换流器中AC/DC变换器所使用的交流电源直接从所述传统变压器的副边处获取，由所述AC/DC变换器将所述二次侧输出交流电压Vout1转换为低压直流电Vout2，作为所述混合型电力电子变压器的低压直流出口；所述换流器中DC/AC变换器将由所述AC/DC变换器的输出端获取的低压直流电Vout2转换为定制低压交流电Vout3，作为所述混合型电力电子变压器的定制低压交流出口。4.如权利要求2所述的一种混合型电力电子变电站，其特征在于：所述采用独立的副边绕组形式是指：所述传统变压器与所述换流器分别采用不同的副边绕组；所述传统变压器的原边与交流电源相连形成一次侧交变电流，所述一次侧交变电流在所述传统变压器的副边上形成二次侧输出交流电压Vout1，作为所述混合型电力电子变压器的传统低压交流出口；所述一次侧交变电流在所述换流器的副边...

【专利技术属性】
技术研发人员：张祥龙，周晖，刘颖，肖智宏，王毅，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京经济技术研究院，北京交通大学，国网山西省电力公司太原供电公司，
类型：发明
国别省市：北京,11