CN104113089A - 一种交直流混合变电站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种交直流混合变电站，具体的说，是涉及到一种变电站，同时有高压交流进出线回路和高压直流进出线回路，分别接入高压交流母线或者高压直流母线，通过交流变压器或直流变压器进行电压等级的变换，并实现电能转换和电能分配，在交流母线和直流母线之间通过交流/直流变换装置实现电能的传输和转换。其中包括，至少一个交流进出线回路，以及至少一个直流进出线回路；至少一个交流母线，以及至少一个直流母线；至少一个进行电压等级变换的电能转换装置；和至少一个交流/直流变换装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种交直流混合变电站，具体的说，是涉及到一种变电站，同时有高压交流进出线回路和高压直流进出线回路，分别接入高压交流母线或者高压直流母线，通过交流变压器或直流变压器进行电压等级的变换，并实现电能转换和电能分配，在交流母线和直流母线之间通过交流/直流变换装置实现电能的传输和转换。其中包括，
●至少一个交流进出线回路，以及至少一个直流进出线回路；
●至少一个交流母线，以及至少一个直流母线；
●至少一个进行电压等级变换的电能转换装置，可以是交流变压器或者是直流变压器，也可以同时具有交流变压器和直流变压器；
●至少一个交流/直流变换装置，即可以是交流变换为直流的整流装置，也可以是直流变换为交流的逆变装置，可以是单向变换(同一套装置仅仅可以工作在逆变状态，或者工作在整流状态)，也可以是双向变换(同一套装置可以工作在逆变状态，也可以工作在整流状态)。
背景技术
高压是指不小于1kV的电压，并且是相对于地面数千伏至数百千伏的电压。其中高压电压等级的标准数值有相关国际标准，以及电力行业的规范。变电站的功能是变换电压等级、汇集配送电能。变电站的工作电压在高压的范围。
本发明涉及到的交直流混合变电站是指在同一个变电站中，同时包括交流回路，直流回路，交直流回路之间互相连接，并能够实现电压变换功能的的变电站。
这样的交直流混合变电站，同时有高压交流进出线回路和高压直流进出线回路，接入高压交流母线或者高压直流母线，通过交流变压器或直流变压器进行电压等级的变换，从而实现电能转换和电能分配。这样的交直流混合变电站，可以直接连接高压交流电网和高压直流电网，直接进行电能的汇集和分配，实现高压直流电和高压交流电的互联和变换的功能。
自从电力被人类发现和利用以来，交流电和直流电就同时存在。交流电传输和分配的交流电网，与直流电传输和分配的直流电网，是不能直接互相联网的。
现在的电力系统以交流电网为主，现有的变电站都是交流变电站，实现不同电压等级电压的交流变换，以及高压交流电电能的传输和分配。现在的直流电网，主要是由高压直流输电线路构成，发挥直流输电的优势，实现长距离电能输送。通过在直流输电线路的两端建设换流站，以变换成高压工频交流电，这样就可以和交流电网连接，但是不能实现电能汇集和分配的功能。
随着太阳能，风能等新能源发电技术的发展，直流发电站逐步增加。这类新能源发电站发出的多是直流电，并且分散在广泛的区域。同时，直接采用直流供电的用户也在逐步增加，已经有采用直流供电的数据中心投入运行。如果直接进行直流电输送和分配，可以减少转换环节，降低送电损耗。这样，就会形成更大范围的直流电网，而且随着新能源发电站的建设，逐步扩大。
把交流电网和直流电网协调地连接起来，形成交直流混合电网，需要能够实现同时汇集和分配高压交流电和高压直流电的混合变电站，成为电网电能汇集和分配的的枢纽。在混合输电配电的电网中，包括光伏发电，风力发电，燃料电池等发电站都可以直接发出直流电能，然后通过直流输电，接入交直流混合变电站。这样可以减少变换环节，节约建设用地，保证系统稳定，降低网络损耗。
现在耐压等级高达数千伏的全控型电力电子器件，如IGBT，以及逐步成熟的电力电子变压器的技术是实现交直流混合变电站的技术基础。现有的高压电力电子器件的技术参数，能够满足新能源发电站进出线直流回路的额定电流和额定电压的要求，从而可以减小占地面积，和现有的交流变电设备统一建设，形成交直流混合变电站。
发明内容
本发明的目的，是解决包括直流发电的新能源发电站，以及直流供电的数据中心等直流负荷所形成的直流电网，如何在现有电力系统以交流电网为主体的条件下，互相连接，方便转换，灵活发展，形成交直流混合电网的问题。
本发明所涉及的一种交直流混合变电站，是相对于现有交流变电站、和直流换流站都分别独立设置具体情况的改进。这样的改进，以高压电力电子功率器件耐压水平和通流能力的提高为基础，以电力电子变压器技术的逐步成熟为前提而形成的。这样的交直流混合变电站，能够在同一个变电站内，集成交流输变电技术和直流输变电技术为一体，并使直流电网和现有的交流电网良好衔接，并且建设更加灵活。
本发明解决上述问题的技术方案是，
按照高压母线，高低压电压变换装置，低压母线的顺序连接，以及连接相同电压等级的交流母线和直流母线之间的直流变换装置，就可以形成所述的混合变电站。
在所述的交直流混合变电站内，同时设置直流母线和交流母线。直流进出线回路直接接入直流母线，交流进出线回路直接接入交流母线线。交流变压器分别连接高压交流母线和低压交流母线，进行交流电压变换。直流变压器分别连接高压直流母线和低压直流母线，进行直流电压变换。高压交流母线和高压直流母线之间，通过高压交直流变换装置互相连接。母线接线形式可以是单母线接线，也可以是单母线分段接线，还可以根据具体情况采用双母线接线，一个半接线等其他合适的接线方式。
组成所述的交直流混合变电站的主要电气元件有，断路器，母线，交流变压器，直流变压器，交直流变换装置，以及控制和保护装置等。
其中，直流变压器可以采用高压直流电力电子变压器。电力电子变压器的原理是，通过控制电力电子器件的通断，形成高频直流脉冲，输入直流变压器的一次绕组，在对应二次绕组感应，形成电压变换后的直流脉冲，再通过滤波和整形环节，再次形成直流电流。根据编号为CN101795072的发明专利“一种高压直流-直流电力电子压器”，是一种可以实现高压直流变压器功能的技术方案。
其中，交直流变换装置，可以实现50Hz或者60Hz工频交流电，与直流电之间的频率变换，可以直接采用高压变频器实现交直流变换器的变频功能，也可以采用专用的大功率交直流变换装置，实现交流电和直流电之间交换功率的变换功能。
所述的交直流混合变电站，其特征在于：
●至少一个交流进出线回路，以及至少一个直流进出线回路；
●至少一个交流母线，以及至少一个直流母线；
●至少一个进行电压等级变换的电能转换装置，可以是交流变压器或者是直流变压器，也可以同时具有交流变压器和直流变压器；
●至少一个交流/直流变换装置，即可以是交流变换为直流的整流装置，也可以是直流变换为交流的逆变装置，可以是单向变换(同一套装置仅仅可以工作在逆变状态，或者工作在整流状态)，也可以是双向变换(同一套装置可以工作在逆变状态，也可以工作在整流状态)。
和现有的交流变电站，交直流换流站相比，本发明的优点在于：
减少了交流和直流的转换环节，接线简单，减少了设备；节省了占地面积，便于控制和管理；可以使直流输电网和交流电网直接连接，减少了网络损耗；可以减少风力发电等新能源发电站不稳定运行时对电网的影响，提高了电网稳定的特征；运行方便，通过计算机控制和保护装置可以保证安全，以实现分布式新能源发电并网。
附图说明
本发明涉及一种高压交直流混合变电站，具体的说，是涉及到一种变电站，同时有高压交流进出线回路和高压直流进出线回路，接入高压交流母线或者高压直流母线，通过交流变压器或直流变压器进行电压等级的变换，并实现电能转换和电能分配。
图1是本发明实施例的交直流混合变电站的原理配置接线图，
具体实施方式
以下结合附图的实施例，对本发明做进一步详细描述。
附图1是本发明实施例的交直流混合变电站的原理配置接线图。附图1中，交流发电站的电能通过交流进线回路11，经交流断路器13接入高压交流母线12，再通过交流断路器14，连接交流变压器15的一次绕组；经过电压变换后，交流变压器15的二次绕组通过交流断路器17接入低压交流母线16，再通过低压断路器18分配到交流出线回路19。直流发电站的电能通过直流进线回路21，经直流断路器23接入直流母线22，再通过直流断路器24，连接直流变压器25的一次绕组；经过电压变换后，直流变压器25的二次绕组通过直流断路器27接入低压直流母线26，再通过低压断路器28分配到直流出线回路29。交流母线和直流母线间的连接，通过交直流变换装置31实现。
Claims (3)
1.一种交直流混合变电站，同时有高压交流进出线回路和高压直流进出线回路，分别接入高压交流母线或者高压直流母线，通过交流变压器或直流变压器进行电压等级的变换，并实现电能转换和电能分配，在交流母线和直流母线之间通过交流/直流变换装置实现电能的传输和转换。其特征在于，
在同一个变电站中，同时包括至少一个交流进出线回路，以及至少一个直流进出线回路，分别接入一个交流母线，以及一个直流母线。
2.根据权利要求1所述的一种交直流混合变电站，其特征在于，包括至少一个进行电压等级变换的电能转换装置，可以是交流变压器或者是直流变压器，也可以同时具有交流变压器和直流变压器。
3.根据权利要求1至2所述的一种交直流混合变电站，其特征在于，包括至少一个交流/直流变换装置，即可以是交流变换为直流的整流装置，也可以是直流变换为交流的逆变装置，可以是单向变换(同一套装置仅仅可以工作在逆变状态，或者工作在整流状态)，也可以是双向变换(同一套装置可以工作在逆变状态，也可以工作在整流状态)。
Priority Applications (1)
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| CN201310132582.4A CN104113089A (zh) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | 一种交直流混合变电站 |
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| CN201310132582.4A CN104113089A (zh) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | 一种交直流混合变电站 |
Publications (1)
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| CN201310132582.4A Pending CN104113089A (zh) | 2013-04-17 | 2013-04-17 | 一种交直流混合变电站 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN104113089A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104852407A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-19 | 中国电力科学研究院 | 一种交直流混合微电网中ic的双向下垂控制方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011015502A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 配電システム |
| CN202817753U (zh) * | 2012-06-13 | 2013-03-20 | 中国东方电气集团有限公司 | 基于综合应用研究的微网系统结构 |
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2013
- 2013-04-17 CN CN201310132582.4A patent/CN104113089A/zh active Pending
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| JP2011015502A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 配電システム |
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| CN104852407A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-08-19 | 中国电力科学研究院 | 一种交直流混合微电网中ic的双向下垂控制方法 |
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