CN108899911A - 直流变电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直流变电系统。该直流变电系统通过直流变压器、中压侧直流电路、低压侧直流电路、一个或至少两个并联的功率调节模块以及换流模块，能够实现同个直流电压等级的多回线路之间的连接，且每个回路功率可单独调控；能够实现不同电压等级的直流电压之间的电压转变、电气连接以及功率传输与转换，还可实现交流电网与直流电网的过渡连接，从而成为直流电网的核心节点，组建直流电网。

Description

直流变电系统

技术领域

本发明涉及电力设备领域，特别是涉及一种直流变电系统。

背景技术

电力系统长期以来，在发电、输电、变电、配电和用电各个领域中，均以交流电的形式为主。然而，随着智能电网技术与电力电子技术的发展与全球应对气候变暖低碳排放的要求，电网的电源侧和负荷侧存在着越来越多的直流需求。例如，在发电领域，光伏、风电等新能源发电可发出直流电，但由于直流电网尚未建成，多数光伏、风电等发出的直流电均经逆变装置转换为交流电接入电网，存在一定的逆变转换损耗，同时还可能因为转换环节的故障降低可靠性。又例如，在配电领域，直流充电桩、变频空调、数据中心等存在大量的直流负荷需求，但因为绝大多数配电网络均为交流电网，需经整流装置整流成直流电供负载使用，因而增加了整流环节的损耗，降低了可靠性。

因此，目前以交流电为主导地位的电网，在直流输电技术与新能源发电技术日益发展的过程中成为了制约因素，增加了变电、配电等过程的损耗，降低了电网的可靠性。

发明内容

基于此，有必要针对目前以交流电为主导地位的电网在变电、配电等过程中存在的损耗增多、可靠性降低的问题，提供一种直流变电系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案：

一种直流变电系统，所述的直流变电系统包括：

直流变压器，用于系统内电压转换、电气隔离以及能量传输；

中压侧直流电路，所述中压侧直流电路连接所述直流变压器，用于连接发电设备、储能设备或通过所述直流变压器向系统提供直流电；

低压侧直流电路，所述低压侧直流电路连接所述直流变压器，用于输送经过所述直流变压器电压转换后的直流电，向负载供电；

一个或至少两个并联的功率调节模块，所述功率调节模块连接所述直流变压器，用于对所述功率调节模块所在直流线路的输送功率进行功率调节；

换流模块，所述换流模块与所述直流变压器、所述功率调节模块共接，用于将经过所述直流变压器电压转换后的直流电转换为交流电并输送至交流变电站，实现直流电网与交流电网的连接。

上述直流变电系统，能够实现同个直流电压等级下多回线路之间的连接，且每个回路功率可单独调控；能够实现不同电压等级的直流电压之间的电压转变、电气连接以及功率传输与转换，还可实现交流电网与直流电网的过渡连接，从而成为直流电网的核心节点，组建直流电网。

在其中一个实施例中，所述直流变电系统还包括：

第一开关模块，所述第一开关模块连接在所述直流变压器与所述中压侧直流电路之间，用于建立与所述直流变压器以及与所述中压侧直流电路之间的信息交互，同时对所述直流变压器和所述中压侧直流电路之间的电路进行故障检测、切除以及修复；

第二开关模块，所述第二开关模块连接在所述直流变压器与所述低压侧直流电路之间，用于建立与所述直流变压器以及与所述低压侧直流电路之间的信息交互，同时对所述直流变压器和所述低压侧直流电路之间的电路进行故障检测、切除以及修复；

第三开关模块，所述第三开关模块连接在所述直流变压器与所述功率调节模块之间以及所述直流变压器与所述换流模块之间，用于建立与所述直流变压器、与所述功率调节模块以及与所述换流模块之间的信息交互，同时对所述直流变压器和所述功率调节模块之间以及所述直流变压器和所述换流模块之间的电路进行故障检测、切除以及修复。

在其中一个实施例中，所述直流变电系统还包括：

控制反馈模块，所述控制反馈模块分别通信连接外部终端、所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块，用于接收所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块的直流电流、直流电压以及连接状态信息，判断是否发生故障，根据判断的结果，控制所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块进行相应开或合动作，或用于接收外部终端指令，控制所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块进行相应开或合动作，并回送反馈信息至外部终端。

在其中一个实施例中，所述中压侧直流电路包括：

电源单元，用于通过发电设备获取直流电，或通过储能设备储能，或通过所述直流变压器向系统提供直流电；

第一交流负荷输送单元，用于将所述直流电转换为交流电并向负载输送交流功率；

第一直流负荷输送单元，用于向负载输送直流功率；

一个或至少两个并联的功率调节单元，用于将所述直流电进行功率调节并输送至直流变电站；

其中，所述第一交流负荷输送单元的输入端、所述第一直流负荷输送单元的输入端、所述功率调节单元的输入端、所述电源单元的输出端以及所述直流变压器的中压端共接。

在其中一个实施例中，所述低压侧直流电路包括：

第二交流负荷输送单元，用于将经过所述直流变压器电压转换后的直流电转换为交流电并向负载输送交流功率；

第二直流负荷输送单元，用于向负载输送直流功率；

其中，所述第二交流负荷输送单元的输入端、所述第二直流负荷输送单元的输入端以及所述直流变压器的低压端共接。

在其中一个实施例中，所述第一交流负荷输送单元包括第一直流断路器组件、第一直流电流互感器组件以及第一DC/AC换流器，所述第一直流断路器组件的母线端为所述第一交流负荷输送单元的输入端，所述第一直流断路器组件的线路端连接所述第一直流电流互感器组件的第一端，所述第一直流电流互感器组件的第二端连接所述第一DC/AC换流器的第一端，所述第一DC/AC换流器的第二端连接负载；

所述第一直流负荷输送单元包括第二直流断路器组件和第二直流电流互感器组件，所述第二直流断路器组件的母线端为所述第一直流负荷输送单元的输入端，所述第二直流断路器组件的线路端连接所述第二直流电流互感器组件的第一端，所述第二直流电流互感器组件的第二端连接负载；

所述功率调节单元包括第三直流断路器组件、第一功率调节装置以及第三直流电流互感器组件，所述第三直流断路器组件的母线端为所述功率调节单元的输入端，所述第三直流断路器组件的线路端连接所述第一功率调节装置的输入端，所述第一功率调节装置的输出端连接所述第三直流电流互感器组件的第一端，所述第三直流电流互感器组件的第二端连接负载；

所述电源单元包括第四直流断路器组件和第四直流电流互感器组件，所述第四直流断路器组件的母线端为所述电源单元的输出端，所述第四直流断路器组件的线路端连接所述第四直流电流互感器组件的第一端，所述第四直流电流互感器组件的第二端连接可再生能源设备。

在其中一个实施例中，所述第二交流负荷输送单元包括第五直流断路器组件、第五直流电流互感器组件以及第二DC/AC换流器，所述第五直流断路器组件的母线端为所述第二交流负荷输送单元的输入端，所述第五直流断路器组件的线路端连接所述第五直流电流互感器组件的第一端，所述第五直流电流互感器组件的第二端连接所述第二DC/AC换流器的第一端，所述第二DC/AC换流器的第二端连接负载；

所述第二直流负荷输送单元包括第六直流断路器组件和第六直流电流互感器组件，所述第六直流断路器组件的母线端为所述第二直流负荷输送单元的输入端，所述第六直流断路器组件的线路端连接所述第六直流电流互感器组件的第一端，所述第六直流电流互感器组件的第二端连接负载。

在其中一个实施例中，所述功率调节模块包括第一隔离开关组件、第七直流断路器组件、第二功率调节装置以及第七直流电流互感器组件；

所述第一隔离开关组件的静触头通过母线连接所述直流变压器，所述第一隔离开关组件的动触头连接所述第七直流断路器组件的母线端，所述第七直流断路器组件的线路端连接所述第二功率调节装置的输入端，所述第二功率调节装置的输出端连接所述第七直流电流互感器组件的第一端，所述第七直流电流互感器组件的第二端连接负载。

在其中一个实施例中，所述换流模块包括第二隔离开关组件、第八直流断路器组件以及直流换流装置；

所述第二隔离开关组件的静触头通过母线连接所述直流变压器，所述第二隔离开关组件的动触头连接所述第八直流断路器组件的母线端，所述第八直流断路器组件的线路端连接所述直流换流装置的直流端，所述直流换流装置的交流端连接交流变电站。

在其中一个实施例中，所述第一开关模块包括第九直流断路器组件、第一直流电压互感器组件以及第八直流电流互感器组件，所述第九直流断路器组件的母线端通过母线连接所述中压侧直流电路，所述第九直流断路器组件的线路端、所述第一直流电压互感器组件的第一端以及所述第八直流电流互感器组件的第一端共接，所述第一直流电压互感器组件的第二端接地，所述第八直流电流互感器组件的第二端连接所述直流变压器；

所述第二开关模块包括第十直流断路器组件和第九直流电流互感器组件，所述第十直流断路器组件的母线端通过母线连接所述低压侧直流电路，所述第十直流断路器组件的线路端连接所述第九直流电流互感器组件的第一端，所述第九直流电流互感器组件的第二端连接所述直流变压器；

所述第三开关模块包括直流避雷器组件、第三隔离开关组件、第二直流电压互感器组件、第十直流电流互感器组件以及接地开关组件，所述直流避雷器组件的第一端和所述第三隔离开关组件的静触头共接并通过母线连接所述功率调节模块和所述换流模块，所述第三隔离开关组件的动触头、所述第二直流电压互感器组件的第一端以及所述第十直流电流互感器组件的第一端共接，所述第二直流电压互感器组件的第二端接地，所述第十直流电流互感器组件的第二端、所述接地开关组件的动触头以及所述直流变压器共接。

附图说明

图1为一实施例中直流变电系统的系统结构图；

图2为另一实施例中直流变电系统的系统结构图；

图3为另一实施例中直流变电系统的系统结构图；

图4为一实施例中结合图2和图3的直流变电系统的具体电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

参见图1，图1为一实施例中直流变电系统的系统结构图。

在本实施例中，该直流变电系统包括直流变压器110、中压侧直流电路120、低压侧直流电路130、功率调节模块140以及换流模块150。

直流变压器110，用于系统内电压转换、电气隔离以及能量传输。

中压侧直流电路120，中压侧直流电路120连接直流变压器110，用于连接发电设备、储能设备或通过直流变压器110向系统提供直流电。

低压侧直流电路130，低压侧直流电路130连接直流变压器110，用于输送经过直流变压器110电压转换后的直流电，向负载供电。

一个或至少两个并联的功率调节模块140，功率调节模块140连接直流变压器110，用于对功率调节模块140所在直流线路的输送功率进行功率调节。

换流模块150，换流模块150与直流变压器110、功率调节模块140共接，用于将经过直流变压器110电压转换后的直流电转换为交流电并输送至交流变电站，实现直流电网与交流电网的连接。

在本发明实施例中，直流变压器110用于不同直流电压等级之间的连接，并实现系统内电压转换、电气隔离以及能量传输。通过直流变压器110，系统能够同时输出直流电和交流电，且输出电能的频率与输入侧交流电的频率无关，更好的满足用户需求；同时直流变压器110的高压侧可设置自身清除高压侧故障电流的电力电子阻断环节，从而可以省去直流变压器高压侧的直流断路器，有效节省投资。其中，直流变压器110可以根据工程需要做成双电压等级或三电压等级，其额定功率也可根据工程需要配置。

在本发明实施例中，中压侧直流电路120通过母线连接直流变压器110，可与光伏、风力等发电设备或储能设备相连，进行发电或储能，并可向相应负载供电；同时可以通过直流变压器110向系统提供直流电。中压侧直流电路120直接以直流电的形式直接接入电网，避免了直流电转换环节的损耗，同时避免了因转换环节故障带来的可靠性降低的问题。

在本发明实施例中，低压侧直流电路130通过母线连接直流变压器110，中压测电路120提供的直流电通过直流变压器110进行电压转换后输送至低压侧直流电路130，低压侧直流电路130向负载输送直流负荷，或者通过换流后向负载输送交流负荷。通过直流变压器110和低压侧直流电路130，系统可以通过换流向交流负载提供电源，也可以直接给存在大量直流负荷需求的直流充电桩、变频空调、数据中心等提供直流电，降低了整流环节的损耗，提高了可靠性。

在本发明实施例中，功率调节模块140通过母线连接直流变压器110，获取经过直流变压器110电压转换后的直流电，并对其所在直流线路的输送功率进行功率调节，输送至线路对侧的直流变电站。在单个回路中，可通过功率调节模块140进行单独调控功率；当功率调节模块140为至少两个并联的时候，可实现同个电压等级的多个回路之间连接，并单独控制各个回路的传输功率。功率调节模块140的数量不受限制，具体根据实际进行设置。其中，对于直流出线回路不多的情况，可通过设置直流单母线接线方式，实现同个电压等级的多个直流出线回路之间的电气连接。若日后直流电网快速发展，直流出线回路数量较多时，可采用单母线分段或双母线接线等更为可靠的接线方式。

在本发明实施例中，换流模块150与功率调节模块140并接，通过母线连接直流变压器110，将经过直流变压器110电压转换后的直流电转换为交流电并输送至线路对侧的交流变电站，实现直流电网与交流电网的连接。由于目前电网是以交流电网占据绝对主导地位，但随着直流电网的建设发展，特别在初期，将存在交直流共存的状态，通过设置换流模块150便可以实现直流变电系统与交流电网的连接。其中，换流模块150可采用柔性直流技术，具体可以是柔性直流换流器，可以双向功率运行，可以运行在整流模式，也可以运行在逆变模式。同时换流模块150自身可以发出和吸收无功，无需配置额外的无功补偿设备。其中，换流模块150可以根据工程实际特点灵活采用多种拓扑结构，比如采用较为成熟的MMC结构等。

本发明实施例提供的直流变电系统，能够实现同个直流电压等级的多回线路之间的连接，且每个回路功率可单独调控；能够实现不同电压等级的直流电压之间的电压转变、电气连接以及功率传输与转换，还可实现交流电网与直流电网的过渡连接，从而成为直流电网的核心节点，组建直流电网。

在其中一个实施例中，参见图2，中压侧直流电路120包括第一交流负荷输送单元1201、第一直流负荷输送单元1202、一个或至少两个并联的功率调节单元1203以及电源单元1204。其中，第一交流负荷输送单元1201的输入端、第一直流负荷输送单元1202的输入端、功率调节单元1203的输入端、电源单元1204的输出端以及直流变压器110的中压端共接；第一交流负荷输送单元1201的输出端连接交流负载，第一直流负荷输送单元1202的输出端连接直流负载，功率调节单元1203的输出端连接其他直流变电站，电源单元1204的输入端连接可再生能源设备。其中，第一直流负荷输送单元1202和功率调节单元1203的数量不受限制，具体根据实际进行设置。

在本发明实施例中，电源单元1204用于通过发电设备获取直流电，或通过储能设备储能，或通过直流变压器110向系统提供直流电。具体地，电源单元1204可以通过与光伏、风力发电等可再生能源设备或储能设备相连，进行发电或储能，并可向相应负载输出功率，同时可以通过直流变压器110直接以直流电的形式向系统提供直流电，避免了直流电转换环节的损耗，同时避免了因转换环节故障带来的可靠性降低的问题。

在本发明实施例中，第一交流负荷输送单元1201用于将直流电转换为交流电并向负载输送交流功率；第一直流负荷输送单元1202用于向负载输送直流功率。通过第一交流负荷输送单元1201和第一直流负荷输送单元1202，系统可以通过换流向交流负载提供电源，也可以直接给存在大量直流负荷需求的直流充电桩、变频空调、数据中心等提供直流电，降低了整流环节的损耗，提高了可靠性。

在本发明实施例中，一个或至少两个并联的功率调节单元1203，用于将直流电进行功率调节并输送至线路对侧的直流变电站。其中，在单个回路中，可通过功率调节单元1203进行单独调控功率，改变直流线路输送的功率；当功率调节单元1203为至少两个并联的时候，可实现同个电压等级的多个回路之间连接。

在其中一个实施例中，参见图2，低压侧直流电路130包括第二交流负荷输送单元1301和第二直流负荷输送单元1302。其中，第二交流负荷输送单元1301的输入端、第二直流负荷输送单元1302的输入端以及直流变压器110的低压端共接；第二交流负荷输送单元1301的输出端连接交流负载，第二直流负荷输送单元1302的输出端连接直流负载。其中，第二直流负荷输送单元1302的数量不受限制，具体根据实际进行设置。

在本发明实施例中，第二交流负荷输送单元1301用于将经过直流变压器110电压转换后的直流电转换为交流电并向负载输送交流负荷；第二直流负荷输送单元1302用于向负载输送直流负荷。通过第二交流负荷输送单元1301和第二直流负荷输送单元1302，系统可以通过换流向交流负载提供电源，也可以直接给存在大量直流负荷需求的直流充电桩、变频空调、数据中心等提供直流电，降低了整流环节的损耗，提高了可靠性。

参见图3，图3为另一实施例中直流变电系统的系统结构图。

在本实施例中，该直流变电系统包括直流变压器110、中压侧直流电路120、低压侧直流电路130、功率调节模块140、换流模块150、第一开关模块160、第二开关模块170、第三开关模块180以及控制反馈模块190。

在本实施例中，直流变压器110、中压侧直流电路120、低压侧直流电路130、功率调节模块140以及换流模块150的相关描述参见上一实施例，在此不再赘述。

在本发明实施例中，第一开关模块160连接在直流变压器110与中压侧直流电路120之间，用于建立与直流变压器110以及与中压侧直流电路120之间的信息交互，同时对直流变压器110和中压侧直流电路120之间的电路进行故障检测、切除以及修复。

在本发明实施例中，第二开关模块170连接在直流变压器110与低压侧直流电路130之间，用于建立与直流变压器110以及与低压侧直流电路130之间的信息交互，同时对直流变压器110和低压侧直流电路130之间的电路进行故障检测、切除以及修复。

在本发明实施例中，第三开关模块180连接在直流变压器110与功率调节模块140之间以及直流变压器110与换流模块150之间，用于建立与直流变压器110、与功率调节模块140以及与换流模块150之间的信息交互，同时对直流变压器110和功率调节模块140之间以及直流变压器110和换流模块150之间的电路进行故障检测、切除以及修复。

在本发明实施例中，通过第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180，一方面可以对直流变压器110、中压侧直流电路120、低压侧直流电路130、功率调节模块140以及换流模块150进行整体的协调控制；另一方面直流变压器110及各电路模块、直流母线、设备等，均配置有与第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180相应的受控模块，当第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180检测到发生故障时，可以对各受控模块进行信息交互和控制，以使受控模块迅速动作跳开相应的开关，切除故障；故障切除后，在需要修复电路的连接关系时，可以控制受控模块闭合相应的开关。第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180与各电路模块以及各电路模块配置的受控模块之间，相互配合，能够实现整个系统正常运行的各种模式的控制，以及各种模式之间的切换，实现故障时的切除与剩余未故障部分的运行方式切换。

在本发明实施例中，控制反馈模块190分别通信连接外部终端、第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180，用于接收第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180的直流电流、直流电压以及连接状态信息，进行逻辑运算，判断是否发生故障，根据判断的结果，控制第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180进行相应开或合动作，或者用于接收外部终端的控制指令，控制第一开关模块160、第二开关模块170以及第三开关模块180进行相应开或合动作，并回送反馈信息至外部终端。在其中一个实施例中，连接状态信息具体可以是模块内部断路器的开合情况，相应地，开或合动作对应为断路器的分闸或合闸。当发生故障时，控制反馈模块190能够快速识别故障并发出分闸或合闸指令，保证设备运行安全，从而实现直流变电站整体的安全稳定运行。其中，外部终端是指能进行人机交互的终端，能够发送运行人员或调度中心下达的控制指令。

本发明实施例提供的直流变电系统，能够实现同个直流电压等级的多回线路之间的连接，且每个回路功率可单独调控；能够实现不同电压等级的直流电压之间的电压转变、电气连接以及功率传输与转换，还可实现交流电网与直流电网的过渡连接，从而成为直流电网的核心节点，组建直流电网；还能实现系统信息交互，快速识别故障并发出跳闸或闭锁指令，保证设备运行安全，从而实现直流变电站整体的安全稳定运行。

参见图4，图4为结合图2和图3实施例中直流变电系统的具体电路图(以第一直流负荷输送单元1202、第二直流负荷输送单元1302、功率调节单元1203以及功率调节模块140的数量分别为2为例)。为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

在本发明实施例中，第一交流负荷输送单元1201包括第一直流断路器组件QF1、第一直流电流互感器组件TA1以及第一DC/AC换流器DA1，第一直流断路器组件QF1的母线端为第一交流负荷输送单元1201的输入端，第一直流断路器组件QF1的线路端连接第一直流电流互感器组件TA1的第一端，第一直流电流互感器组件TA1的第二端连接第一DC/AC换流器DA1的第一端，第一DC/AC换流器DA1的第二端连接负载。具体地，在中压侧直流电路120与直流变压器110电路之间断开连接而第一直流断路器组件QF1闭合时，在第一直流断路器组件QF1和第一直流电流互感器组件TA1的保护下，第一DC/AC换流器DA1将电源单元1204的直流电进行安全换流，向负载输送交流负荷。

在本发明实施例中，第一直流负荷输送单元1202包括第二直流断路器组件QF2和第二直流电流互感器组件TA2，第二直流断路器组件QF2的母线端为第一直流负荷输送单元的1202输入端，第二直流断路器组件QF2的线路端连接第二直流电流互感器组件TA2的第一端，第二直流电流互感器组件TA2的第二端连接负载。具体地，在中压侧直流电路120与直流变压器110电路之间断开连接而第二直流断路器组件QF2闭合时，电源单元1204的直流电直接通过第二直流断路器组件QF2和第二直流电流互感器组件TA2向负载安全地输送直流负荷。

在本发明实施例中，功率调节单元1203包括第三直流断路器组件QF3、第一功率调节装置S1以及第三直流电流互感器组件TA3，第三直流断路器组件QF3的母线端为功率调节单元1203的输入端，第三直流断路器组件QF3的线路端连接第一功率调节装置S1的输入端，第一功率调节装置S1的输出端连接第三直流电流互感器组件TA3的第一端，第三直流电流互感器组件TA3的第二端连接负载。具体地，在中压侧直流电路120与直流变压器110电路之间断开连接而第三直流断路器组件QF3闭合时，在第三直流断路器组件QF3和第三直流电流互感器组件TA3的保护下，第一功率调节装置S1将电源单元1204的直流电进行功率调节，并输送至直流变电站。

在本发明实施例中，电源单元1204包括第四直流断路器组件QF4和第四直流电流互感器组件TA4，第四直流断路器组件QF4的母线端为电源单元1204的输出端，第四直流断路器组件QF4的线路端连接第四直流电流互感器组件TA4的第一端，第四直流电流互感器组件TA4的第二端连接再生能源设备。具体地，在中压侧直流电路120与直流变压器110电路之间断开连接而第四直流断路器组件QF4闭合时，电源单元1204通过可再生能源设备获取直流电并进行存储；在中压侧直流电路120与直流变压器110电路之间接通且第四直流断路器组件QF4闭合时，可再生能源设备供应的直流电在第四直流断路器组件QF4和第四直流电流互感器组件TA4流经直流变压器110进入系统。

在本发明实施例中，第二交流负荷输送单元1301包括第五直流断路器组件QF5、第五直流电流互感器组件TA5以及第二DC/AC换流器DA2，第五直流断路器组件QF5的母线端为第二交流负荷输送单元1301的输入端，第五直流断路器组件QF5的线路端连接第五直流电流互感器组件TA5的第一端，第五直流电流互感器组件TA5的第二端连接第二DC/AC换流器DA2的第一端，第二DC/AC换流器DA2的第二端连接负载。具体地，第五直流断路器组件QF5闭合时，在第五直流断路器组件QF5和第五直流电流互感器组件TA5的保护下，第二DC/AC换流器DA2将经过直流变压器110电压转换后的直流电转换为交流电并向负载输送交流负荷。

在本发明实施例中，第二直流负荷输送单元1302包括第六直流断路器组件QF6和第六直流电流互感器组件TA6，第六直流断路器组件QF6的母线端为第二直流负荷输送单元1302的输入端，第六直流断路器组件QF6的线路端连接第六直流电流互感器组件TA6的第一端，第六直流电流互感器组件TA6的第二端连接负载。具体地，第六直流断路器组件QF6闭合时，第二直流负荷输送单元1302通过第六直流断路器组件QF6和第六直流电流互感器组件TA6安全地将经过直流变压器110电压转换后的直流电输送给负载。

在本发明实施例中，功率调节模块140包括第一隔离开关组件QS1、第七直流断路器组件QF7、第二功率调节装置S2以及第七直流电流互感器组件TA7。第一隔离开关组件QS1的静触头通过母线连接直流变压器110，第一隔离开关组件QS1的动触头连接第七直流断路器组件QF7的母线端，第七直流断路器组件QF7的线路端连接第二功率调节装置S2的输入端，第二功率调节装置S2的输出端连接第七直流电流互感器组件TA7的第一端，第七直流电流互感器组件TA7的第二端连接负载。具体地，在第一隔离开关组件QS1和第七直流断路器组件QF7闭合时，在第一隔离开关组件QS1、第七直流断路器组件QF7以及第七直流电流互感器组件TA7的保护下，第二功率调节装置S2将经过直流变压器110转换后的直流电进行功率调节，并输送至线路对侧的直流变电站。

在本发明实施例中，换流模块包括第二隔离开关组件QS2、第八直流断路器组件QF8以及直流换流装置DA。第二隔离开关组件QS2的静触头通过母线连接直流变压器110，第二隔离开关组件QS2的动触头连接第八直流断路器组件QF8的母线端，第八直流断路器组件QF8的线路端连接直流换流装置DA的直流端，直流换流装置DA的交流端连接交流变电站。其中，直流换流装置DA具体为柔性直流换流器。具体地，在第二隔离开关组件QS2和第八直流断路器组件QF8闭合时，直流换流装置DA将经过直流变压器110电压转换后的直流电转换为交流电并输送至交流变电站。

在本发明实施例中，第一开关模块160包括第九直流断路器组件QF9、第一直流电压互感器组件TV1以及第八直流电流互感器组件TA8，第九直流断路器组件QF9的母线端通过母线连接中压侧直流电路120，第九直流断路器组件QF9的线路端、第一直流电压互感器组件TV1的第一端以及第八直流电流互感器组件TA8的第一端共接，第一直流电压互感器组件TV1的第二端接地，第八直流电流互感器组件TA8的第二端连接直流变压器110。具体地，通过第九直流断路器组件QF9的闭合与断开，同时结合第一直流电压互感器组件TV1和第八直流电流互感器组件TA8，建立与直流变压器110本体保护装置以及与中压侧直流电路120内部器件本体保护装置的信息交互，实现对直流变压器110和中压侧直流电路120之间的电路的故障检测、控制以及修复。

在本发明实施例中，第二开关模块170包括第十直流断路器组件QF10和第九直流电流互感器组件TA9，第十直流断路器组件QF10的母线端通过母线连接低压侧直流电路130，第十直流断路器组件QF10的线路端连接第九直流电流互感器组件TA9的第一端，第九直流电流互感器组件TA9的第二端连接直流变压器110。具体地，通过第十直流断路器组件QF10的闭合与断开，同时结合第九直流电流互感器组件TA9，建立与直流变压器110本体保护装置以及与低压侧直流电路130内部器件本体保护装置的信息交互，实现对直流变压器110和低压侧直流电路130之间的电路的故障检测、控制以及修复。

在本发明实施例中，第三开关模块180包括直流避雷器组件F1、第三隔离开关组件QS3、第二直流电压互感器组件TV2、第十直流电流互感器组件TA10以及接地开关组件D1，直流避雷器组件F1的第一端和第三隔离开关组件QS3的静触头共接并通过母线连接功率调节模块140和换流模块150，第三隔离开关组件QS3的动触头、第二直流电压互感器组件TV2的第一端以及第十直流电流互感器组件TA10的第一端共接，第二直流电压互感器组件TV2的第二端接地，第十直流电流互感器组件TA10的第二端、接地开关组件D1的动触头以及直流变压器110共接。具体地，通过第三隔离开关组件QS3和接地开关组件D1的闭合与断开，同时结合直流避雷器组件F1、第二直流电压互感器组件TV2以及第十直流电流互感器组件TA10，建立与直流变压器110本体保护装置以及与功率调节模块140、换流模块150内部器件本体保护装置的信息交互，实现对直流变压器110与功率调节模块140以及与换流模块150之间的电路的故障检测、控制以及修复。

在本发明实施例中，根据实际情况，各母线上还可设定有电路保护器件，例如母线地刀组件、直流电压互感器组件以及直流避雷器组件。

本发明实施例提供的直流变电系统，能够实现同个直流电压等级的多回线路之间的连接，且每个回路功率可单独调控；能够实现不同电压等级的直流电压之间的电压转变、电气连接以及功率传输与转换，还可实现交流电网与直流电网的过渡连接，从而成为直流电网的核心节点，组建直流电网；还能实现系统信息交互，快速识别故障并发出跳闸或闭锁指令，保证设备运行安全，从而实现直流变电站整体的安全稳定运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直流变电系统，其特征在于，所述的直流变电系统包括：

直流变压器，用于系统内电压转换、电气隔离以及能量传输；

中压侧直流电路，所述中压侧直流电路连接所述直流变压器，用于连接发电设备、储能设备或通过所述直流变压器向系统提供直流电；

低压侧直流电路，所述低压侧直流电路连接所述直流变压器，用于输送经过所述直流变压器电压转换后的直流电，向负载供电；

一个或至少两个并联的功率调节模块，所述功率调节模块连接所述直流变压器，用于对所述功率调节模块所在直流线路的输送功率进行功率调节；

换流模块，所述换流模块与所述直流变压器、所述功率调节模块共接，用于将经过所述直流变压器电压转换后的直流电转换为交流电并输送至交流变电站，实现直流电网与交流电网的连接。

2.根据权利要求1所述的直流变电系统，其特征在于，所述直流变电系统还包括：

第一开关模块，所述第一开关模块连接在所述直流变压器与所述中压侧直流电路之间，用于建立与所述直流变压器以及与所述中压侧直流电路之间的信息交互，同时对所述直流变压器和所述中压侧直流电路之间的电路进行故障检测、切除以及修复；

第二开关模块，所述第二开关模块连接在所述直流变压器与所述低压侧直流电路之间，用于建立与所述直流变压器以及与所述低压侧直流电路之间的信息交互，同时对所述直流变压器和所述低压侧直流电路之间的电路进行故障检测、切除以及修复；

第三开关模块，所述第三开关模块连接在所述直流变压器与所述功率调节模块之间以及所述直流变压器与所述换流模块之间，用于建立与所述直流变压器、与所述功率调节模块以及与所述换流模块之间的信息交互，同时对所述直流变压器和所述功率调节模块之间以及所述直流变压器和所述换流模块之间的电路进行故障检测、切除以及修复。

3.根据权利要求2所述的直流变电系统，其特征在于，所述直流变电系统还包括：

控制反馈模块，所述控制反馈模块分别通信连接外部终端、所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块，用于接收所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块的直流电流、直流电压以及连接状态信息，判断是否发生故障，根据判断的结果，控制所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块进行相应开或合动作，或用于接收外部终端指令，控制所述第一开关模块、所述第二开关模块以及所述第三开关模块进行相应开或合动作，并回送反馈信息至外部终端。

4.根据权利要求1所述的直流变电系统，其特征在于，所述中压侧直流电路包括：

电源单元，用于通过发电设备获取直流电，或通过储能设备储能，或通过所述直流变压器向系统提供直流电；

第一交流负荷输送单元，用于将所述直流电转换为交流电并向负载输送交流功率；

第一直流负荷输送单元，用于向负载输送直流功率；

一个或至少两个并联的功率调节单元，用于将所述直流电进行功率调节并输送至直流变电站；

其中，所述第一交流负荷输送单元的输入端、所述第一直流负荷输送单元的输入端、所述功率调节单元的输入端、所述电源单元的输出端以及所述直流变压器的中压端共接。

5.根据权利要求1所述的直流变电系统，其特征在于，所述低压侧直流电路包括：

第二交流负荷输送单元，用于将经过所述直流变压器电压转换后的直流电转换为交流电并向负载输送交流功率；

第二直流负荷输送单元，用于向负载输送直流功率；

其中，所述第二交流负荷输送单元的输入端、所述第二直流负荷输送单元的输入端以及所述直流变压器的低压端共接。

6.根据权利要求4所述的直流变电系统，其特征在于，所述第一交流负荷输送单元包括第一直流断路器组件、第一直流电流互感器组件以及第一DC/AC换流器，所述第一直流断路器组件的母线端为所述第一交流负荷输送单元的输入端，所述第一直流断路器组件的线路端连接所述第一直流电流互感器组件的第一端，所述第一直流电流互感器组件的第二端连接所述第一DC/AC换流器的第一端，所述第一DC/AC换流器的第二端连接负载；

所述第一直流负荷输送单元包括第二直流断路器组件和第二直流电流互感器组件，所述第二直流断路器组件的母线端为所述第一直流负荷输送单元的输入端，所述第二直流断路器组件的线路端连接所述第二直流电流互感器组件的第一端，所述第二直流电流互感器组件的第二端连接负载；

所述功率调节单元包括第三直流断路器组件、第一功率调节装置以及第三直流电流互感器组件，所述第三直流断路器组件的母线端为所述功率调节单元的输入端，所述第三直流断路器组件的线路端连接所述第一功率调节装置的输入端，所述第一功率调节装置的输出端连接所述第三直流电流互感器组件的第一端，所述第三直流电流互感器组件的第二端连接负载；

所述电源单元包括第四直流断路器组件和第四直流电流互感器组件，所述第四直流断路器组件的母线端为所述电源单元的输出端，所述第四直流断路器组件的线路端连接所述第四直流电流互感器组件的第一端，所述第四直流电流互感器组件的第二端连接可再生能源设备。

7.根据权利要求5所述的直流变电系统，其特征在于，所述第二交流负荷输送单元包括第五直流断路器组件、第五直流电流互感器组件以及第二DC/AC换流器，所述第五直流断路器组件的母线端为所述第二交流负荷输送单元的输入端，所述第五直流断路器组件的线路端连接所述第五直流电流互感器组件的第一端，所述第五直流电流互感器组件的第二端连接所述第二DC/AC换流器的第一端，所述第二DC/AC换流器的第二端连接负载；

所述第二直流负荷输送单元包括第六直流断路器组件和第六直流电流互感器组件，所述第六直流断路器组件的母线端为所述第二直流负荷输送单元的输入端，所述第六直流断路器组件的线路端连接所述第六直流电流互感器组件的第一端，所述第六直流电流互感器组件的第二端连接负载。

8.根据权利要求1所述的直流变电系统，其特征在于，所述功率调节模块包括第一隔离开关组件、第七直流断路器组件、第二功率调节装置以及第七直流电流互感器组件；

所述第一隔离开关组件的静触头通过母线连接所述直流变压器，所述第一隔离开关组件的动触头连接所述第七直流断路器组件的母线端，所述第七直流断路器组件的线路端连接所述第二功率调节装置的输入端，所述第二功率调节装置的输出端连接所述第七直流电流互感器组件的第一端，所述第七直流电流互感器组件的第二端连接负载。

9.根据权利要求1所述的直流变电系统，其特征在于，所述换流模块包括第二隔离开关组件、第八直流断路器组件以及直流换流装置；

所述第二隔离开关组件的静触头通过母线连接所述直流变压器，所述第二隔离开关组件的动触头连接所述第八直流断路器组件的母线端，所述第八直流断路器组件的线路端连接所述直流换流装置的直流端，所述直流换流装置的交流端连接交流变电站。

10.根据权利要求2所述的直流变电系统，其特征在于，所述第一开关模块包括第九直流断路器组件、第一直流电压互感器组件以及第八直流电流互感器组件，所述第九直流断路器组件的母线端通过母线连接所述中压侧直流电路，所述第九直流断路器组件的线路端、所述第一直流电压互感器组件的第一端以及所述第八直流电流互感器组件的第一端共接，所述第一直流电压互感器组件的第二端接地，所述第八直流电流互感器组件的第二端连接所述直流变压器；

所述第二开关模块包括第十直流断路器组件和第九直流电流互感器组件，所述第十直流断路器组件的母线端通过母线连接所述低压侧直流电路，所述第十直流断路器组件的线路端连接所述第九直流电流互感器组件的第一端，所述第九直流电流互感器组件的第二端连接所述直流变压器；

所述第三开关模块包括直流避雷器组件、第三隔离开关组件、第二直流电压互感器组件、第十直流电流互感器组件以及接地开关组件，所述直流避雷器组件的第一端和所述第三隔离开关组件的静触头共接并通过母线连接所述功率调节模块和所述换流模块，所述第三隔离开关组件的动触头、所述第二直流电压互感器组件的第一端以及所述第十直流电流互感器组件的第一端共接，所述第二直流电压互感器组件的第二端接地，所述第十直流电流互感器组件的第二端、所述接地开关组件的动触头以及所述直流变压器共接。