一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法技术

本发明专利技术公开了一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法。本发明专利技术所述的高压直流变压器包括隔离变压器、高压侧换流器以及至少两个低压侧换流器，所述高压侧换流器的输出端与隔离变压器的高压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输入端与隔离变压器的至少两个低压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输出端并联，其中，至少两个所述低压侧换流器的输出端均配置开关。本发明专利技术提高了直流变压器的可靠性。靠性。靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法


[0001]本专利技术属于直流变压器
，特别涉及一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法。

技术介绍

[0002]随着新能源发电量的日益增长，电网对新能源消纳能力需求也不断提高。传统交流电网存在无功、频率、谐波等问题，不利于大规模新能源消纳。直流电网在该领域具有明显优势，是新能源大规模介入的理想方案。
[0003]直流电网的组网依赖于基于电力电子技术的直流变压器。其中，高压直流变压器起到了连接中压和高压直流电网的作用，意义重大。高压直流变压器通常子模块数量众多，成本高、体积大。为此，二分裂高压直流变压器应运而生，改善了现有高压直流变压器的上述缺点，具有良好的技术经济性。
[0004]可靠性是新能源发电系统的重要指标，冗余是提高直流变压器可靠性的主要手段。二分裂高压直流变压器的低压侧由两台单相MMC（modular
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multilevel
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converter,模块化多电平换流器）经变压器等效并联，具有其中一台故障停运，另一台继续运行的潜在能力，有望大幅提高直流变压器的可靠性。但该潜在能力的实现离不开合理的故障冗余策略，然而现有技术中却并没有这样的故障冗余策略。
[0005]因此，需要设计一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法，以提高直流变压器的可靠性。
[0007]一方面，本专利技术提供一种高压直流变压器，所述直流变压器包括隔离变压器、高压侧换流器以及至少两个低压侧换流器，所述高压侧换流器的输出端与隔离变压器的高压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输入端与隔离变压器的至少两个低压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输出端并联，其中，至少两个所述低压侧换流器的输出端均配置开关。
[0008]进一步地，至少两个所述低压侧换流器的输入端均配置隔离刀闸。
[0009]进一步地，所述高压侧换流器包括并联的两个第一桥臂，两个所述第一桥臂上的中点分别与所述高压侧绕组的两端连接。
[0010]进一步地，所述低压侧换流器包括并联的两个第二桥臂，两个所述第二桥臂上的中点分别与对应的所述低压侧绕组的两端连接。
[0011]进一步地，所述低压侧换流器的输出端包括两个连接端，其中一个连接端与两个第二桥臂的一端均连接，另一个连接端与两个第二桥臂的另一端均连接，其中，两个所述连接端均连接所述开关。
[0012]另一方面，本专利技术提供一种高压直流变压器的故障冗余控制方法，所述高压直流变压器采用上述的高压直流变压器，所述故障冗余控制方法包括：判断低压侧换流器输出端的开关类型是否是直流断路器；判断低压侧换流器的故障类型是否是短路故障；根据开关类型以及故障类型的判断结果，执行故障冗余策略。
[0013]进一步地，当判断出低压侧换流器输出端的开关类型是直流断路器，并且低压侧换流器的故障类型是短路故障或不是短路故障时，则执行的故障冗余策略为第一故障冗余策略，其中，所述第一故障冗余策略包括：断开发生故障的，低压侧换流器输出端的开关；待发生故障的，低压侧换流器输入端的隔离刀闸的电流衰减至0，断开所述隔离刀闸。
[0014]更进一步地，所述第一故障冗余策略还包括：在所述断开所述隔离刀闸后，高压侧换流器和未发生故障的低压侧换流器均重新解锁恢复运行。
[0015]进一步地，当判断出低压侧换流器输出端的开关类型不是直流断路器，并且低压侧换流器的故障类型不是短路故障时，则执行的故障冗余策略为第二故障冗余策略，其中，所述第二故障冗余策略包括：待发生故障的，低压侧换流器的交流侧电流衰减至该低压侧换流器输入端的隔离刀闸分断能力以内，断开所述隔离刀闸；待发生故障的，低压侧换流器的直流侧电流衰减至该低压侧换流器输出端的开关分断能力以内，断开所述开关。
[0016]更进一步地，第二故障冗余策略还包括：在所述隔离刀闸以及所述开关均断开后，高压侧换流器和未发生故障的低压侧换流器均重新解锁恢复运行。
[0017]本专利技术提供了一种高压直流变压器及其故障冗余控制方法，使直流变压器可实现直流变压器低压侧的某一台低压侧换流器在故障后，另一台继续运行，提高了直流变压器的可靠性。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以
根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1示出了根据本专利技术实施例的一种高压直流变压器的结构示意图；图2示出了图1的A处放大图（即半桥子模块的结构示意图）；图3示出了根据本专利技术实施例的一种高压直流变压器的故障冗余控制方法的流程图；图4示出了根据本专利技术实施例的执行第一故障冗余策略的流程图；图5示出了根据本专利技术实施例的执行第二故障冗余策略的流程图；图6示出了根据本专利技术实施例的直流变压器的高压侧和低压侧电压分别为400kV和40kV时，一种高压直流变压器的结构示意图；图7示出了根据本专利技术实施例的直流变压器交流侧采用移相控制时，高、低压侧电压波形图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]如图1所示，本专利技术提供一种高压直流变压器，所述直流变压器包括隔离变压器、高压侧换流器以及至少两个低压侧换流器，所述高压侧换流器的输出端与隔离变压器的高压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输入端与隔离变压器的至少两个低压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输出端并联；其中，至少两个所述低压侧换流器的输出端均配置开关，至少两个所述低压侧换流器的输入端均配置隔离刀闸。
[0023]下面对本专利技术的一种高压直流变压器进行详细地说明。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，所述高压侧换流器包括并联的两个第一桥臂，两个所述第一桥臂上的中点分别与所述高压侧绕组的两端连接；在本实施例中，所述低压侧换流器包括并联的两个第二桥臂，两个所述第二桥臂上的中点分别与对应的所述低压侧绕组的两端连接；在本实施例中，所述低压侧换流器的输出端包括两个连接端，其中一个连接端与两个第二桥臂的一端均连接，另一个连接端与两个第二桥臂的另一端均连接，其中，两个所述连接端均连接所述开关。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压直流变压器，其特征在于，所述直流变压器包括隔离变压器、高压侧换流器以及至少两个低压侧换流器，所述高压侧换流器的输出端与隔离变压器的高压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输入端与隔离变压器的至少两个低压侧绕组连接，至少两个所述低压侧换流器的输出端并联，其中，至少两个所述低压侧换流器的输出端均配置开关。2.根据权利要求1所述的一种高压直流变压器，其特征在于，至少两个所述低压侧换流器的输入端均配置隔离刀闸。3.根据权利要求2所述的一种高压直流变压器，其特征在于，所述高压侧换流器包括并联的两个第一桥臂，两个所述第一桥臂上的中点分别与所述高压侧绕组的两端连接。4.根据权利要求3所述的一种高压直流变压器，其特征在于，所述低压侧换流器包括并联的两个第二桥臂，两个所述第二桥臂上的中点分别与对应的所述低压侧绕组的两端连接。5.根据权利要求4所述的一种高压直流变压器，其特征在于，所述低压侧换流器的输出端包括两个连接端，其中一个连接端与两个第二桥臂的一端均连接，另一个连接端与两个第二桥臂的另一端均连接，其中，两个所述连接端均连接所述开关。6.一种高压直流变压器的故障冗余控制方法，其特征在于，所述的高压直流变压器采用如权利要求1
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5任一项所述的高压直流变压器，所述故障冗余控制方法包括：判断低压侧换流器输出端的开关类型是否是直流断路器；判断低压侧换流器的故障类型是否是短路故障；根据开关类型以及故障类型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆翌，裘鹏，陈骞，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：