全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法技术

本发明专利技术提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法，包括：全功率变频主回路和发电旁路回路；全功率变频主回路在全功率变频抽水蓄能机组电动工况和发电工况均可变速运行，实现全功率变频抽水蓄能机组在电动工况转速可调、入力可调以及自动跟踪电网频率的功能；发电旁路回路在全功率变频抽水蓄能机组发电工况运行。本发明专利技术全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法，全功率变频主回路可以实现蓄能机组在电动工况通过变频器进行变速运行和有功/无功功率调节，在水轮机工况即发电工况通过变频器运行，使机组运行效率最高、提高机组运行稳定性；发电旁路回路实现蓄能机组不通过变频器直接经旁路运行，可免去变频器的运行损耗。频器的运行损耗。频器的运行损耗。

【技术实现步骤摘要】
全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法


[0001]本专利技术属于抽水蓄能电站
，具体涉及一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法。

技术介绍

[0002]建立以风电、光伏等新能源为主体的新型电力系统是当前全球迫切的战略任务。因风电、光伏出力具有随机、间歇性的特点，大规模的新能源并网对电网的安全稳定运行将带来前所未有的挑战。随着电力电子技术的发展，采用变功率变频技术的抽水蓄能机组，水泵工况入力可调，发电和抽水时都能快速响应电网频率，独立的有功功率和无功功率控制，提高机组运行效率和调度灵活性；同时具备大范围无功补偿能力，日益成为高比例消纳新能源的有效手段。
[0003]现有的全功率变频抽水蓄能电站，均通过主变压器高压侧断路器进行合闸。对抽水蓄能电站来说，此种方式会带来高压侧断路器的频繁启停，会增加故障和检修频次，影响运行安全；另外，有些变频器技术不能同频输出，无法设置发电旁路，机组发电运行时必须通过变频器运行，会增加运行损耗。因此以往全功率变频抽水蓄能机组采用的电气主接线形式，具有一定的缺陷和不足。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构和方法，可有效解决上述问题。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构，包括：全功率变频主回路和发电旁路回路；
[0007]在发电电动机(1)和主变压器(12)之间安装所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路；所述发电电动机(1)、所述主变压器(12)、所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路构成全功率变频抽水蓄能机组；
[0008]其中，所述全功率变频主回路在全功率变频抽水蓄能机组电动工况和发电工况均可变速运行，实现全功率变频抽水蓄能机组在电动工况转速可调、入力可调以及自动跟踪电网频率的功能；所述发电旁路回路在全功率变频抽水蓄能机组发电工况运行。
[0009]优选的，所述全功率变频主回路包括第一连接母线(15.1)、第一电流互感器(2.1)、第一电压互感器(3.1)、第一隔离开关(4.1)、预充电装置(5)、机侧阻容滤波器(6)、五电平机侧换流器(7)、MMC网侧换流器(8)、网侧阻容滤波器(9)、网侧断路器单元(10)、第二隔离开关(4.2)、第二电流互感器(2.2)、第二电压互感器(3.2)和励磁装置(11)；
[0010]所述第一连接母线(15.1)的一端与所述发电电动机(1)连接，所述第一连接母线(15.1)的另一端依次串联连接所述第一电流互感器(2.1)、所述第一电压互感器(3.1)、所述第一隔离开关(4.1)、所述预充电装置(5)、所述机侧阻容滤波器(6)、所述五电平机侧换
流器(7)、所述MMC网侧换流器(8)、所述网侧阻容滤波器(9)、所述网侧断路器单元(10)、所述第二隔离开关(4.2)、所述第二电流互感器(2.2)、所述第二电压互感器(3.2)和所述励磁装置(11)后，连接到主变压器(12)，形成全功率变频主回路。
[0011]优选的，所述发电旁路回路包括第二连接母线(15.2)、电制动开关(13)和发电机断路器单元(14)；
[0012]所述第二连接母线(15.2)的一端与所述第一连接母线(15.1)位于所述第一电压互感器(3.1)和所述第一隔离开关(4.1)之间的位置电性连接；所述第二连接母线(15.2)的另一端依次串联连接所述电制动开关(13)和所述发电机断路器单元(14)后，与所述第一连接母线(15.1)位于所述第二隔离开关(4.2)和所述第二电流互感器(2.2)之间的位置电性连接，形成发电旁路回路。
[0013]本专利技术还提供一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构的运行控制方法，包括：
[0014]全功率变频抽水蓄能机组的电气双回路包括全功率变频主回路和发电旁路回路；所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路并联，且共用第一电流互感器(2.1)、第一电压互感器(3.1)、第二电流互感器(2.2)、第二电压互感器(3.2)和励磁装置(11)；
[0015]所述全功率变频主回路在机组电动工况和发电工况均可变速运行，所述发电旁路回路在机组发电工况定速运行；
[0016]其中：
[0017]所述全功率变频主回路实现全功率变频抽水蓄能机组的变速运行，具体的：
[0018]发电电动机(1)配置由五电平机侧换流器(7)和MMC网侧换流器(8)形成的全功率变频器作为主回路，实现全功率变频抽水蓄能机组发电和抽水工况运行；
[0019]第一连接母线(15.1)用于电气连接；
[0020]发电电动机(1)出口的第一隔离开关(4.1)用于发电电动机(1)或全功率变频器检修时两设备间的安全隔离；
[0021]预充电装置(5)用于全功率变频器启动前直流电容的充电；
[0022]机侧阻容滤波器(6)和网侧阻容滤波器(9)分别用于过滤五电平机侧换流器(7)和MMC网侧换流器(8)工作时产生的谐波；
[0023]网侧断路器(10)用于全功率变频器与主变压器(12)连接实现与电网并网；
[0024]主变压器(12)低压侧的第二隔离开关(4.2)用于全功率变频器或主变压器(12)检修时两设备间的安全隔离；
[0025]发电旁路回路实现全功率变频抽水蓄能机组发电方向的定速运行，具体的：发电电动机(1)配置发电机断路器(14)作为旁路回路，实现发电方向运行；第二连接母线(15.2)用于电能传输；
[0026]电制动开关(13)用于机组停机时的电气制动；
[0027]发电机断路器(14)用于发电电动机(1)与电网同步；
[0028]第一电流互感器(2.1)和第二电流互感器(2.2)，用于测量全功率变频主回路或发电旁路回路的电流，用于保护、计量和测量；
[0029]第一电压互感器(3.1)和第二电压互感器(3.2)，用于测量全功率变频主回路或发电旁路回路的电压，用于保护、计量和测量；
[0030]励磁变压器(11)用于为发电电动机(1)励磁系统提供电源。
[0031]优选的，包括以下步骤：
[0032]当全功率变频抽水蓄能机组通过全功率变频主回路变速运行时，发电方向运行描述如下：
[0033]正常情况下，发电机断路器单元(14)处于分闸状态，第二隔离开关(4.2)处于合闸状态，预充电装置(5)启动充电，网侧断路器单元(10)合闸连接主变压器(12)，第一隔离开关(4.1)合闸，启动发电电动机(1)，由五电平机侧换流器(7)和MMC网侧换流器(8)构成的全功率变频器投入运行，机组进行发电方向运行，机侧阻容滤波器(6)、网侧阻容滤波器(9)维持全功率变频器的正常运行，第一连接母线(15.1)连接全功率变频主回路各设备；
[0034]当全功率变频抽水蓄能机组通过发电旁路回路进行发电方向运行时，发电方向运行描述如下：
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构，其特征在于，包括：全功率变频主回路和发电旁路回路；在发电电动机(1)和主变压器(12)之间安装所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路；所述发电电动机(1)、所述主变压器(12)、所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路构成全功率变频抽水蓄能机组；其中，所述全功率变频主回路在全功率变频抽水蓄能机组电动工况和发电工况均可变速运行，实现全功率变频抽水蓄能机组在电动工况转速可调、入力可调以及自动跟踪电网频率的功能；所述发电旁路回路在全功率变频抽水蓄能机组发电工况运行。2.根据权利要求1所述的全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构，其特征在于，所述全功率变频主回路包括第一连接母线(15.1)、第一电流互感器(2.1)、第一电压互感器(3.1)、第一隔离开关(4.1)、预充电装置(5)、机侧阻容滤波器(6)、五电平机侧换流器(7)、MMC网侧换流器(8)、网侧阻容滤波器(9)、网侧断路器单元(10)、第二隔离开关(4.2)、第二电流互感器(2.2)、第二电压互感器(3.2)和励磁装置(11)；所述第一连接母线(15.1)的一端与所述发电电动机(1)连接，所述第一连接母线(15.1)的另一端依次串联连接所述第一电流互感器(2.1)、所述第一电压互感器(3.1)、所述第一隔离开关(4.1)、所述预充电装置(5)、所述机侧阻容滤波器(6)、所述五电平机侧换流器(7)、所述MMC网侧换流器(8)、所述网侧阻容滤波器(9)、所述网侧断路器单元(10)、所述第二隔离开关(4.2)、所述第二电流互感器(2.2)、所述第二电压互感器(3.2)和所述励磁装置(11)后，连接到主变压器(12)，形成全功率变频主回路。3.根据权利要求2所述的全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构，其特征在于，所述发电旁路回路包括第二连接母线(15.2)、电制动开关(13)和发电机断路器单元(14)；所述第二连接母线(15.2)的一端与所述第一连接母线(15.1)位于所述第一电压互感器(3.1)和所述第一隔离开关(4.1)之间的位置电性连接；所述第二连接母线(15.2)的另一端依次串联连接所述电制动开关(13)和所述发电机断路器单元(14)后，与所述第一连接母线(15.1)位于所述第二隔离开关(4.2)和所述第二电流互感器(2.2)之间的位置电性连接，形成发电旁路回路。4.一种权利要求1
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3任一项所述的全功率变频抽水蓄能机组的电气主接线结构的运行控制方法，其特征在于，包括：全功率变频抽水蓄能机组的电气双回路包括全功率变频主回路和发电旁路回路；所述全功率变频主回路和所述发电旁路回路并联，且共用第一电流互感器(2.1)、第一电压互感器(3.1)、第二电流互感器(2.2)、第二电压互感器(3.2)和励磁装置(11)；所述全功率变频主回路在机组电动工况和发电工况均可变速运行，所述发电旁路回路在机组发电工况定速运行；其中：所述全功率变频主回路实现全功率变频抽水蓄能机组的变速运行，具体的：发电电动机(1)配置由五电平机侧换流器(7)和MMC网侧换流器(8)形成的全功率变频器作为主回路，实现全功率变频抽水蓄能机组发电和抽水工况运行；第一连接母线(15.1)用于电气连接；发电电动机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梅，张立春，梁国辉，梁国才，王俊，梁延婷，毕旭，胡雨龙，王纯，易忠有，刘书玉，张维力，邓星男，孟德霞，胡超杰，刘朝阳，
申请(专利权)人：国网新源控股有限公司潘家口蓄能电厂中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：