包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统及双极柔性直流输电系统技术方案

本实用新型专利技术提供包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统及双极柔性直流输电系统，包括一个或多个送端换流站，一个或多个受端换流站，直流线路；送端、受端换流站采用对称单极或双极主接线；送端和受端采用模块化多电平换流器，包含阻尼模块；送端换流站还在交流母线上配置一个或多个分组交流耗能装置；对称单极系统的送端换流站内或者连接的交流系统配置交流储能设备；双极系统受端换流站在换流器直流侧配置直流耗能装置，直流线路两端配置直流开关；送端换流站接入新能源孤岛系统。本实用新型专利技术克服了采用桥臂阻尼必须要接入大电网的缺点，通过其余换流器和交流耗能装置保证新能源系统具备电源支撑以及功率平衡，有效避免新能源系统故障期间脱网。源系统故障期间脱网。源系统故障期间脱网。

【技术实现步骤摘要】
包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统及双极柔性直流输电系统


[0001]本技术属于电力系统柔性直流输电
，具体涉及包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统及双极柔性直流输电系统。

技术介绍

[0002]柔性直流输电采用电压源型换流器，可以独立、快速控制控制有功功率和无功功率，从而提高系统的稳定性，抑制系统频率和电压的波动，提高并网交流系统的稳态性能。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。
[0003]为了解决直流线路故障的快速恢复问题，桥臂阻尼方案是一种可行的解决方案。桥臂阻尼方案是在模块化多电平换流器桥臂中串入了限制短路电流的阻尼模块，正常运行情况下，阻尼模块中的阻尼电阻被旁路；在换流器闭锁后，阻尼模块中阻尼电阻投入，可加速故障后桥臂电抗器内残余能量的释放，减少短路电流衰减时间。文献《基于桥臂阻尼的柔性直流故障快速恢复方案》（电力系统自动化2016年12月第40卷第24期）对桥臂阻尼方案进行了详细介绍，桥臂阻尼方案具有较高的经济型，但在实现直流故障清除时需要闭锁换流器，适用于新能源系统接入大电网系统后再经柔性直流输电送出的场景，单对于新能源孤岛接入柔直换流器的应用场景，如海上风电送出，由于在换流器闭锁期间没有交流电源支撑，新能源系统将脱网，造成系统停运。因此，桥臂阻尼方案应用于新能源孤岛送出系统时需要解决换流器闭锁时新能源系统仍具备交流电压支撑以及功率平衡的问题。

技术实现思路

[0004]本技术的目的，在于提供具有直流故障清除能力的新能源孤岛接入的柔性直流输电系统，以克服采用桥臂阻尼模块必须要接入大电网的缺点，通过桥臂阻尼快恢复系统实现孤岛换流器直流故障清除，同时通过其余换流器和交流耗能装置保证新能源系统具备电源支撑以及功率平衡，有效避免新能源系统故障器件脱网，兼顾直流故障恢复速度以及经济性。
[0005]本技术的第一个方面在于，提供一种包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统。
[0006]为此，本技术采用如下技术方案实现：
[0007]一种包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统，包括：至少一个送端换流站、至少一个受端换流站以及直流线路；
[0008]所述送端换流站和受端换流站采用对称单极主接线；所述送端换流站和受端换流器站采用模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器包含阻尼模块；
[0009]所述送端换流站在交流母线上配置至少一个分组交流耗能装置；
[0010]所述送端换流站内或者连接的交流系统配置交流储能设备；
[0011]所述直流线路两端配置直流开关，所述直流开关用于直流故障电流衰减至电流设定值I1后实现故障电流分断；
[0012]所述送端换流站接入新能源孤岛系统；
[0013]直流故障清除期间：由交流储能设备维持接入新能源孤岛系统的电压和频率稳定；由交流储能设备和分组交流耗能装置共同维持功率平衡；
[0014]所述阻尼模块由可关断器件、二极管、电阻、避雷器并联组成；所述可关断器件与二极管反向并联；
[0015]所述阻尼模块所在的模块化多电平换流器解锁时，阻尼模块中的可关断器件开通，否则阻尼模块中的可关断器件关断使直流故障电流流经电阻。
[0016]在采用上述技术方案的同时，本技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0017]作为本技术的一种优选技术方案：所述分组交流耗能装置由多个耗能支路组成，所述耗能支路由双向晶闸管与电阻串联组成。
[0018]作为本技术的一种优选技术方案：所述分组交流耗能装置在电压不匹配时经变压器接入送端换流站的交流母线。
[0019]作为本技术的一种优选技术方案：所述分组交流耗能装置以及交流储能设备的总额定功率与送端换流站额定功率相同，且所述交流储能设备的额定功率大于交流耗能装置的其中一个支路的额定功率。
[0020]本技术的第二个方面在于，提供一种包含阻尼模块的双极柔性直流输电系统。
[0021]为此，本技术采用如下技术方案实现：
[0022]一种包含阻尼模块的双极柔性直流输电系统，包括：至少一个送端换流站、至少一个受端换流站以及直流线路；
[0023]所述送端换流站和受端换流站采用双极主接线；所述送端换流站和受端换流器站采用模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器包含阻尼模块；
[0024]所述送端换流站在交流母线上配置分组交流耗能装置；
[0025]所述受端换流站在模块化多电平换流器直流侧配置直流耗能装置；
[0026]所述直流线路两端配置直流开关，所述直流开关用于直流故障电流衰减至电流设定值I2后实现故障电流分断；
[0027]所述送端换流站接入新能源孤岛系统；
[0028]直流故障清除期间：由送端换流站的另一个运行换流器独立维持接入新能源孤岛系统的电压和频率稳定，由送端换流站的另一个运行换流器和分组交流耗能装置共同维持功率平衡；
[0029]所述阻尼模块由可关断器件、二极管、电阻、避雷器并联组成；所述可关断器件与二极管反向并联；
[0030]所述阻尼模块所在的模块化多电平换流器解锁时，阻尼模块中的可关断器件开通，否则阻尼模块中的可关断器件关断使直流故障电流流经电阻。
[0031]在采用上述技术方案的同时，本技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：
[0032]作为本技术的一种优选技术方案：所述分组交流耗能装置由多个耗能支路组成，所述耗能支路由双向晶闸管与电阻串联组成。
[0033]作为本技术的一种优选技术方案：所述分组交流耗能装置在电压不匹配时经变压器接入送端换流站的交流母线。
[0034]作为本技术的一种优选技术方案：所述分组交流耗能装置的总额定功率与送端换流站中容量最大的模块化多电平换流器的额定功率相同。
[0035]作为本技术的一种优选技术方案：所述直流耗能装置由可关断器件、二极管、电阻组成，其中：可关断器件与二极管反并联后与电阻串联，所述直流耗能装置与对应的模块化多电平换流器直流侧并联。
[0036]作为本技术的一种优选技术方案：所述直流耗能装置的额定功率为与其并联的模块化多电平换流器的额定功率的一半。
[0037]本技术提供包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统及双极柔性直流输电系统，该柔性直流输电系统包括一个或多个送端换流站，一个或多个受端换流站，直流线路；送端、受端换流站采用对称单极或双极主接线；送端和受端采用模块化多电平换流器，包含阻尼模块；送端换流站还在交流母线上配置一个或多个分组交流耗能装置；对称单极系统的送端换流站内或者连接的交流系统配置交流储能设备；双极系统受端换流站在换流器直流侧配置直流耗能装置，直流线路两端配置直流开关；送端换流站接入新能源孤岛系统。本技术克服了采用桥臂阻尼必须要接入大电网的缺点，通过其余换流器和交流耗能装置保证新能源系统具备电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统，包括：至少一个送端换流站、至少一个受端换流站以及直流线路；其特征在于：所述送端换流站和受端换流站采用对称单极主接线；所述送端换流站和受端换流器站采用模块化多电平换流器，所述模块化多电平换流器包含阻尼模块；所述送端换流站在交流母线上配置至少一个分组交流耗能装置；所述送端换流站内或者连接的交流系统配置交流储能设备；所述直流线路两端配置直流开关，所述直流开关用于直流故障电流衰减至电流设定值I1后实现故障电流分断；所述送端换流站接入新能源孤岛系统；直流故障清除期间：由交流储能设备维持接入新能源孤岛系统的电压和频率稳定；由交流储能设备和分组交流耗能装置共同维持功率平衡；所述阻尼模块由可关断器件、二极管、电阻、避雷器并联组成；所述可关断器件与二极管反向并联；所述阻尼模块所在的模块化多电平换流器解锁时，阻尼模块中的可关断器件开通，否则阻尼模块中的可关断器件关断使直流故障电流流经电阻。2.根据权利要求1所述的包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统，其特征在于：所述分组交流耗能装置由多个耗能支路组成，所述耗能支路由双向晶闸管与电阻串联组成；所述分组交流耗能装置在电压不匹配时经变压器接入送端换流站的交流母线。3.根据权利要求1所述的包含阻尼模块的单极柔性直流输电系统，其特征在于：所述分组交流耗能装置以及交流储能设备的总额定功率与送端换流站额定功率相同，且所述交流储能设备的额定功率大于交流耗能装置的其中一个支路的额定功率。4.一种包含阻尼模块的双极柔性直流输电系统，包括：至少一个送端换流站、至少一个受端换流站以及直流线路；其特征在于：所述送端换流站和受端换流站采用双极主接线；所述送端换流站和受端换流器站采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢瑞，吕亚博，徐鸥洋，徐晗，林斌，陈雨薇，夏冰清，郦洪柯，王霄鹤，陈晴，杨林刚，卢宇，邹强，汪楠楠，吕润东，鲁江，马秀达，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：