CN103887821B - 一种换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换流器无扰并入柔性直流配电网的电路，属于电网管理技术领域。本发明电路通过充电电阻和旁路刀闸的配合实现换流器的无扰并网，满足柔性直流配网系统对直流配网单元灵活并入/退出系统的要求。利用限流电阻限制充电电流以实现从直流侧对换流器直流侧并联电容充电，同时在限流电阻两端并联旁路隔离刀闸，起导通正常运行电流的作用。本发明具有操作可靠、实现简单、性能优异的特点，可广泛应用于柔性直流配网系统实际工程中。

Description

一种换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路

技术领域

本发明涉及一种换流器无扰并入柔性直流配电网的电路，属于电网管理技术领域。

背景技术

目前，交流配电网面临分布式电源接入、潮流均衡控制复杂化的挑战。常见的分布式电源主要有光伏电池、燃料电池、风力机和燃气轮机等，光伏发电和燃料电池发电是以直流形式产生电能，通常需要经过DC-DC和DC-AC两级变换才能并入传统的交流配电网；而风力机和燃气轮机虽然是以交流形式产生电能，但都不是恒定的50Hz，因此也需要经过AC-DC和DC-AC两级变换才能并入交流配电网。这不仅增加了技术难度，还增加诸多交直流变换设备的投资，也给系统可靠性造成影响。而如果采用如图1所示的直流配电网，不仅可以省略上述的DC-AC变流环节，减少投资成本和损耗，而且控制技术也相对简单。

从负荷层面考虑，随着电力电子技术的进步，用户的用电形式发生了很大变化。例如，变频技术已经在空调、冰箱、洗衣机、微波炉等产品中得到了广泛的应用。在传统交流配电网中，用户使用的是交流电，必须通过AC-DC-AC转换才能变频。而且现在很多电气设备本质上使用的就是直流电，例如，液晶电视、LED照明灯、电动汽车、个人电脑、手机等。在传统交流配电网中，必须通过AC-DC转换才能供给电器使用。如果用直流直接供电，必然比将交流电变成直流电再使用更加节省能源。

柔性直流配网系统必须实现的一个功能是允许换流器灵活投入/退出运行，目前与直流配网母线相连的换流器直流侧通常并联一个电容起稳定直流电压的作用，在换流器并网的过程中，其充电电流可能过大引起换流器的闭锁，甚至影响整个柔性直流配网系统的稳定运行。因此，为了提高柔性直流配网系统运行的稳定性和可靠性，亟需研究配网换流器从直流侧充电的限流技术以及并网控制方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种换流器无扰并入柔性直流配电网的电路，通过在换流器直流侧加装充电限流电阻和旁路隔离刀闸，由直流电网向换流器直流侧并联电容充电，同时充电电流被限流电阻限制在一个较小的水平。

本发明提出的换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路，包括：

第一直流隔离刀闸、第二直流隔离刀闸、第三直流隔离刀闸、第四直流隔离刀闸、第五直流隔离刀闸、第六直流隔离刀闸、第七直流隔离刀闸、第八直流隔离刀闸、第一限流电阻、第二限流电阻、第一直流断路器和第二直流断路器；所述的第一直流隔离刀闸与第一直流断路器、第二直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的正极运行电流通道；所述的第三直流隔离刀闸与第一限流电阻、第四直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的正极充电电流通道，正极充电电流通道并联在第一直流断路器两端；所述的第五直流隔离刀闸与第二直流断路器、第六直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的负极运行电流通道；所述的第七直流隔离刀闸与第二限流电阻、第八直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的负极极充电电流通道，负极充电电流通道并联在第五直流断路器两端。

本发明提出的一种换流器无扰并入柔性直流配电网的电路，其优点是：

本发明的换流器无扰并入柔性直流配电网的电路，兼顾了柔性直流配网系统对换流器并网的要求，借助换流器的控制特性，利用限流电阻限制换流器并入柔性直流电网时的充电电流，以避免充电电流过大而引起换流器的闭锁，同时在限流电阻两端并联旁路隔离刀闸，起导通正常运行电流的作用。在不影响柔性直流配网系统运行的前提下，实现换流器无扰并入直流电网，该发明稳态情况下利用旁路隔离刀闸将限流电阻旁路以避免额外的损耗。发明电路具有操作可靠、实现简单、性能优异的特点，可广泛应用于柔性直流配网系统实际工程中。

附图说明

图1为柔性直流配电系统的结构示意图。

图2为本发明提出的一种换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的原理图。

图3为采用本发明电路将换流器并入柔性直流配电系统的示意图。

具体实施方式

本发明提出的换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路，其电路原理图如图2所示，包括：第一直流隔离刀闸、第二直流隔离刀闸、第三直流隔离刀闸、第四直流隔离刀闸、第五直流隔离刀闸、第六直流隔离刀闸、第七直流隔离刀闸、第八直流隔离刀闸、第一限流电阻、第二限流电阻、第一直流断路器和第二直流断路器；所述的第一直流隔离刀闸QS1与第一直流断路器Q1、第二直流隔离刀闸QS2串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的正极运行电流通道，起到导通正常正极直流电流的作用；所述的第三直流隔离刀闸QS3与第一限流电阻R1、第四直流隔离刀闸QS4串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的正极充电电流通道，正极充电电流通道并联在第一直流断路器QS1两端，起到导通换流器接入柔性直流配电系统产生的正极充电电流的作用，所述的第五直流隔离刀闸QS5与第二直流断路器Q2、第六直流隔离刀闸QS6串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的负极运行电流通道，起到导通正常负极直流电流的作用；所述的第七直流隔离刀闸QS7与第二限流电阻R2、第八直流隔离刀闸QS8串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的负极极充电电流通道，负极充电电流通道并联在第五直流断路器QS5两端，起到导通换流器接入柔性直流配电系统产生的负极充电电流的作用。

本发明的换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路中，正极运行电流通道串联在换流器正极母线和正极直流汇流母线之间，负极运行电流通道串联在换流器负极母线和负极直流汇流母线之间。

本发明的换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路，其中的正负极充电电流通道中，限流电阻两边串联两组直流隔离刀闸时为了方便检修限流电阻，如果限流电阻故障率较低，则可以在换流器退出运行时检修限流电阻，从经济层面考虑，可以省去串联的两组隔离刀闸。

以下以图3为例，介绍本发明电路的工作原理和工作过程：

首先确定待并网换流器的无扰并入柔性直流配电系统的电路中所有直流隔离刀闸和直流断路器处于分位；

使待并网换流器闭锁；

使第三、第四、第七、第八直流隔离刀闸闭合；

使第二、第六直流隔离刀闸闭合；

使第一、第二直流断路器闭合，利用直流电网向带并网换流器充电；

使待并网换流器解锁，功率指令为0；

使第一、五直流隔离刀闸闭合；

待整个柔性直流配网系统稳定，使第三、第四、第七、第八直流隔离刀闸分开，此时，换流器正常发送功率指令。

至此，并网结束。

采用本发明电路，当需要并入多个换流器时，其并入顺序不分先后。

Claims (1)

1.一种换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路，其特征在于该电路包括：第一直流隔离刀闸、第二直流隔离刀闸、第三直流隔离刀闸、第四直流隔离刀闸、第五直流隔离刀闸、第六直流隔离刀闸、第七直流隔离刀闸、第八直流隔离刀闸、第一限流电阻、第二限流电阻、第一直流断路器和第二直流断路器；所述的第一直流隔离刀闸与第一直流断路器、第二直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的正极运行电流通道；所述的第三直流隔离刀闸与第一限流电阻、第四直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的正极充电电流通道，正极充电电流通道并联在第一直流隔离刀闸两端；所述的第五直流隔离刀闸与第二直流断路器、第六直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的负极运行电流通道；所述的第七直流隔离刀闸与第二限流电阻、第八直流隔离刀闸串联作为所述换流器无扰并入柔性直流配电系统的电路的负极充电电流通道，负极充电电流通道并联在第五直流隔离刀闸两端。