CN112615360A - 一种柔性直流输电系统的接地装置 - Google Patents

一种柔性直流输电系统的接地装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112615360A
CN112615360A CN202011488224.3A CN202011488224A CN112615360A CN 112615360 A CN112615360 A CN 112615360A CN 202011488224 A CN202011488224 A CN 202011488224A CN 112615360 A CN112615360 A CN 112615360A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
direct current
transmission system
flexible direct
resistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011488224.3A
Other languages
English (en)
Inventor
庞辉
陈靖思
孔明
毛航银
杨杰
阳岳希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd
Global Energy Interconnection Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Zhejiang Electric Power Co Ltd, Global Energy Interconnection Research Institute filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202011488224.3A priority Critical patent/CN112615360A/zh
Publication of CN112615360A publication Critical patent/CN112615360A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/08—Limitation or suppression of earth fault currents, e.g. Petersen coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种柔性直流输电系统的接地装置，将接地装置设置于柔性直流输电系统的交流侧，电抗装置为分体式结构，和/或电阻装置为分体式结构；电抗装置包括：三个单相相电抗器，和/或电阻装置包括三个单相相电阻器；同相位的单相相电抗器和单相相电阻器串联连接后，采用星接法与接地模块连接。本发明安装分体式的电抗器和电阻器，每相电抗器与相电阻器串联后再星接，解决了损耗功率大，直流侧接地大电阻的散热及运行可靠性等问题；实现了模块化多电平柔性直流输电系统均压功能，保证系统电压不产生浮动和漂移；减少了模块化多电平柔性直流输电系统的功率损耗，提升了模块化多电平柔性直流输电系统控制的可靠性。

Description

一种柔性直流输电系统的接地装置
技术领域
本发明涉及柔性直流输电领域，具体涉及一种柔性直流输电系统的接地装置。
背景技术
柔性直流输电技术因其功率传输控制的灵活性而在可再生能源并网、城市与海岛供电、区域电网互联中得到了广泛的应用，柔性直流系统稳定运行性能在很大程度上取决于控制系统与保护系统的设计、保护方案的设定，其中，控制系统的设计是在以零电位为参考电压为前提条件下进行的。
由于柔性直流换流阀的结构复杂，实际应用场合复杂，即使换流阀上下桥臂的参数具备良好的对称性，柔性直流保护系统的参考零电位也不可能取自由器件对地杂散电容决定的“地电位”，然而为实现控制系统所需的零参考电压，目前基于模块化多电平的柔性直流输电系统通常采用对称单极系统，一般采用单站接地方式。目前，柔性直流输电系统已有的接地方式是在直流侧安装大电阻对正负极电压进行均压，但这类方式存在损耗功率大的缺点，导致直流侧接地大电阻的散热及运行可靠性难以保证。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种柔性直流输电系统的接地装置，解决现有技术中对柔性直流输电系统的正负极电压采用大电阻进行均压，存在损耗功率大的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种柔性直流输电系统的接地装置，所述接地装置设置于柔性直流输电系统的交流侧，所述接地装置包括：电抗装置、电阻装置和接地模块，其中，所述电抗装置为分体式结构，和/或所述电阻装置为分体式结构；所述电抗装置包括：三个单相相电抗器，和/或所述电阻装置包括三个单相相电阻器；同相位的单相相电抗器和单相相电阻器串联连接后，采用星接法与所述接地模块连接。
可选地，所述接地装置设置于柔性直流输电系统的换流阀和联接变压器之间。
可选地，所述单相相电抗器为单个电抗器，和/或所述单相相电抗器由多个电抗器串并联组成。
可选地，所述单相相电阻器为单个电阻器，和/或所述单相相电阻器由多个电阻器串并联组成。
可选地，所述单相相电抗器为纯电抗器或包含有电阻的电抗器。
可选地，所述单相相电阻器为纯电阻器或包含有电感的电阻器。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供了一种柔性直流输电系统的接地装置，通过将此接地装置设置于柔性直流输电系统的交流侧，并将电抗装置为分体式结构，和/或电阻装置为分体式结构，安装分体式的电抗器和电阻器，每相电抗器与相电阻器串联后再星接，解决了损耗功率大，直流侧接地大电阻的散热及运行可靠性等问题；实现了模块化多电平柔性直流输电系统均压功能，当直流侧出现不平衡电压后，该接地装置能迅速提供不平衡电压的平衡通路，对不平衡电压进行消除，保证系统电压不产生浮动和漂移；减少了模块化多电平柔性直流输电系统的功率损耗，提升了模块化多电平柔性直流输电系统控制的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1为本发明实施例提供的柔性直流输电系统的接地装置结构的示意图；
图2为本发明实施例提供的电抗装置和电阻装置的示意图；
图3为本发明实施例提供的另一电抗装置和电阻装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
柔性直流输电技术因其功率传输控制的灵活性而在可再生能源并网、城市与海岛供电、区域电网互联中得到了广泛的应用。基于模块化多电平换流器的柔性直流输电技术是一种新型的柔性直流输电技术，也越来越受到关注，在柔性直流相关的应用领域中有着广阔的应用前景。由于采用了模块化多电平技术，换流阀的出口交流系统谐波成分很小，因而在换流阀交流侧无需安装交流滤波器，但该系统所需的控制子模块数量大，对应的控制系统相对复杂。柔性直流系统稳定运行性能在很大程度上取决于控制系统与保护系统的设计、保护方案的设定，其中，控制系统的设计是在以零电位为参考电压为前提条件下进行的。因此，参考电位的准确度严重影响控制系统的可靠性、灵敏性、可控性、安全性等方面。
由于柔性直流换流阀的结构复杂，虽然三相换流阀的上下桥臂为对称结构，但由于各开关器件的参数存在不一致性、模块化多电平系统的所采用的电力电子器件IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘型双极性晶体管)及均压等设备等对地电容存在异常，实际应用场合复杂，即使换流阀上下桥臂的参数具备良好的对称性，柔性直流保护系统的参考零电位也不可能取自由器件对地杂散电容决定的“地电位”。
在常规直流输电(电网换相直流输电)系统中，根据其拓扑结构的不同，可分为单极系统与双极系统。针对以大地或海水作为回流电路的单极系统，两端换流站均采用直流侧接地的方式；针对带导线作为回流电路的单极两线系统也采用了单站直流侧接地的方式。在双极系统中，因接线方式的不同，换流站采用了单站或双站直流侧接地的结构。在常规直流输电系统中，采用单站或双站直接接地的方式；而基于模块化多电平的柔性直流输电系统通常采用对称单极系统，一般采用单站接地方式。因此，常规直流输电系统的接地方式不适用基于模块化多电平的柔性直流输电系统。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。如图1示出了本发明实施例的一种柔性直流输电系统的接地装置的示意图，在开关型柔性直流输电系统中，由于换流器输出电平数低，换流阀交流侧电压谐波含量高，为消除低次谐波成分，通常在换流阀交流侧安装交流滤波器；对换流阀直流侧而言，其直流侧的大电容直接接地用于提供直流侧箝位。但对可控电压源型柔性直流输电系统而言，由于采用模块化多电平技术，换流器输出电平数多，阀侧交流系统的谐波成分低，无需安装交流滤波器；采用模块化多电平技术已将两电平所需的支撑电压用的大电容均分到子模块中，基于模块化多电平技术的柔性直流输电系统所需接地装置的方案也不能参考两电平的柔性直流输电系统的对应方式。可控电压源型柔性直流输电系统已有的接地方式有在直流侧安装大电阻，在直流侧安装大电阻能对正负极电压进行均压，但这类方式存在损耗功率大，并且按照大电阻为持续性功率损耗等缺点，导致直流侧接地大电阻的散热及运行可靠性等问题。
如图1所示，该柔性直流输电系统的接地装置1，置于柔性直流输电系统的交流侧，用于模块化多电平柔性直流输电系统中交直流分量工况，满足模块化多电平柔性直流输电系统直流侧的正负极均压、提供零序电流通路，此接地装置1包括：电抗装置2、电阻装置3和接地模块4，其中，电抗装置2为分体式结构，和/或电阻装置3为分体式结构，两者可以为独立装置，将两者设置为分体式结构具有损耗低、开发难度低、实现简单、占地小、造价低等优点。需要说明的是，本实施例中的电抗装置2和电阻装置3可以都设置为分体式结构，也可以根据实际情况将其中任意一个装置设置为分体式结构，图1中仅示出了将电抗装置2和电阻装置3都设置为分体式结构，其他情况未示出，在实际应用中本发明并不以此为限。
具体地，电抗装置2包括：三个单相相电抗器，电阻装置3包括三个单相相电阻器；同相位的单相相电抗器和单相相电阻器串联连接后，采用星接法与接地模块4连接。其中电阻器的作用是为了减少直流接地故障期间的短路电流，电抗器的作用是为了抑制故障电流的变化率，其中每相电抗器线圈对于交流电网基波振荡频率的交流电流是对于地电位具有高阻抗的电流路径，并且对于直流电流时对于地电位具有低阻抗的电流路径。
在一实施例中，如图1所示，将柔性直流输电系统的接地装置1设置于柔性直流输电系统的换流阀和联接变压器之间，主要元件电抗器与电阻器串联后再星接，构成直流输电系统的接地点，对于交流电网基波振荡频率的交流电流是对于地电位具有高阻抗的电流路径，并且对于直流电流时对于地电位具有低阻抗的电流路径。
本发明实施例中，如图2所示，单相相电抗器为单个电抗器，和/或单相相电抗器由多个电抗器串并联组成；单相相电阻器为单个电阻器，和/或单相相电阻器由多个电阻器串并联组成。需要说明的是，每一相的相电抗器可以是单个电抗器，也可以是由多个电抗器串并联组成，每一相的相电阻器可以是单个电阻器，也可以是由多个电阻器串并联组成，具体的组成方式及具体器件的个数都是根据实际系统需求进行设置的，本实施例并不以此为限。
具体地，在一实施例中，如图3所示，单相相电抗器可以纯电抗器，其中纯电抗器就是不含有电阻的电抗器，也可以是包含有电阻的电抗器；单相相电阻器为纯电阻器或包含有电感的电阻器，其中纯电阻器就是不含有电感的电抗器。需要说明的是，如图3中，具体示出了单相相电抗器包含有电阻的电抗器5，单相相电阻器包含有电感的电阻器6，并且每一相电抗器由多个电抗器串并联组成，每一相的相电阻器由多个电阻器串并联组成，在实际应用中也可以是单个电阻器或者电抗器，本发明并不以此为限。
在实际应用中，接地装置1中选择电抗器对于交流电网中的基波震荡频率电流来说对地呈现高阻抗特性，对直流电流来说对地呈现低阻抗特性；接地装置1中的电阻器可以避免在直流电压电路的导体对地电容和电抗器的电感之间产生的谐振或振荡。当交直流侧系统正常运行时，该接地装置1具有运行损耗低的特点；当直流系统正常运行时，根据换流阀的对称性，接地装置1上的直流电压分量为零；当交流系统正常运行时，接地装置1表现出大电抗，其消耗的无功功率极小，电阻器上的电压几乎为零，有功功率极小，使得接地装置1的整体功率损耗低。
当直流侧正负极出现偏移电压或交流侧系统出现不对称电压时，该接地装置1具有良好的均压功能或提供零序电流通路，如：当直流系统正负极出现不平衡电压时，每相电抗器的电抗器线圈将该不平衡电压传递至电阻器，可以有效提供稳态直流电压箝位作用，由于直流侧的不平衡电压持续时间较短，因此，对电阻器的散热无需特殊要求；当交流侧发生单相接地故障时，不对称运行的交流系统出现零序电压分量，电抗器线圈对零序电流的阻抗小，接地装置1为零序电流提供了通路，降低系统故障过电压。
通过上述各个组成部分的协同合作，本发明实施例提供的柔性直流输电系统的接地装置，通过将此接地装置设置于柔性直流输电系统的交流侧，并将电抗装置为分体式结构，和/或电阻装置为分体式结构，安装分体式的电抗器和电阻器，每相电抗器与相电阻器串联后再星接，解决了损耗功率大，直流侧接地大电阻的散热及运行可靠性等问题；同相位的单相相电抗器和单相相电阻器串联连接后，采用星接法与接地模块连接，实现了模块化多电平柔性直流输电系统均压功能，当直流侧出现不平衡电压后，该接地装置能迅速提供不平衡电压的平衡通路，对不平衡电压进行消除，保证系统电压不产生浮动和漂移；减少了模块化多电平柔性直流输电系统的功率损耗，提升了模块化多电平柔性直流输电系统控制的可靠性。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种柔性直流输电系统的接地装置，其特征在于，所述接地装置设置于柔性直流输电系统的交流侧，所述接地装置包括：电抗装置、电阻装置和接地模块，其中，
所述电抗装置为分体式结构，和/或所述电阻装置为分体式结构；
所述电抗装置包括：三个单相相电抗器，和/或所述电阻装置包括三个单相相电阻器；
同相位的单相相电抗器和单相相电阻器串联连接后，采用星接法与所述接地模块连接。
2.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的接地装置，其特征在于，所述接地装置设置于柔性直流输电系统的换流阀和联接变压器之间。
3.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的接地装置，其特征在于，所述单相相电抗器为单个电抗器，和/或所述单相相电抗器由多个电抗器串并联组成。
4.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的接地装置，其特征在于，所述单相相电阻器为单个电阻器，和/或所述单相相电阻器由多个电阻器串并联组成。
5.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的接地装置，其特征在于，所述单相相电抗器为纯电抗器或包含有电阻的电抗器。
6.根据权利要求1所述的柔性直流输电系统的接地装置，其特征在于，所述单相相电阻器为纯电阻器或包含有电感的电阻器。
CN202011488224.3A 2020-12-16 2020-12-16 一种柔性直流输电系统的接地装置 Pending CN112615360A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011488224.3A CN112615360A (zh) 2020-12-16 2020-12-16 一种柔性直流输电系统的接地装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011488224.3A CN112615360A (zh) 2020-12-16 2020-12-16 一种柔性直流输电系统的接地装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112615360A true CN112615360A (zh) 2021-04-06

Family

ID=75239735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011488224.3A Pending CN112615360A (zh) 2020-12-16 2020-12-16 一种柔性直流输电系统的接地装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112615360A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106655237A (zh) * 2016-12-31 2017-05-10 华中科技大学 多端柔性高压直流输电系统直流单极接地的故障穿越方法
US20200083702A1 (en) * 2017-07-06 2020-03-12 Changsha University Of Science And Technology Safe processing method for active voltage reduction of ground fault phase of non-effective ground system
CN111371114A (zh) * 2020-03-18 2020-07-03 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种背靠背柔性直流输电系统
CN111371128A (zh) * 2020-03-18 2020-07-03 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种对称单极型柔性直流换流站
CN111934305A (zh) * 2020-08-20 2020-11-13 福州大学 基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106655237A (zh) * 2016-12-31 2017-05-10 华中科技大学 多端柔性高压直流输电系统直流单极接地的故障穿越方法
US20200083702A1 (en) * 2017-07-06 2020-03-12 Changsha University Of Science And Technology Safe processing method for active voltage reduction of ground fault phase of non-effective ground system
CN111371114A (zh) * 2020-03-18 2020-07-03 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种背靠背柔性直流输电系统
CN111371128A (zh) * 2020-03-18 2020-07-03 中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心 一种对称单极型柔性直流换流站
CN111934305A (zh) * 2020-08-20 2020-11-13 福州大学 基于电压解耦控制的配电网单相接地故障柔性消弧方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3082212B1 (en) Tripolar flexible direct-current power transmission system and method
CN102893507B (zh) Ac/dc转换器
CN102983584B (zh) 一种用于不平衡系统的统一潮流控制器
WO2016107616A1 (zh) 一种防止电压源型换流器电容过电压的装置
CN104578886B (zh) 一种三电平光伏逆变器脉宽调制方法和调制器
US20140268942A1 (en) Interface arrangement between ac and dc systems for reliable opening of the circuit breaker in time
CN104682390A (zh) 用于高压直流输电的交流混合有源滤波系统及其控制方法
CN108336750A (zh) 换流器、基于半vsc三极直流系统及其故障转移控制方法
CN110108986A (zh) 直流电网故障电流复频域计算方法
CN105375454A (zh) 一种短路故障限流器
CN111371128A (zh) 一种对称单极型柔性直流换流站
CN102638047A (zh) 一种带旁路开关的三相统一电能质量控制装置
CN110031726A (zh) 一种柔性直流线路故障检测方法及装置
CN108270349B (zh) 一种基于主动旁路的mmc单相交流接地故障热冲击平抑控制方法
CN202930956U (zh) 一种用于不平衡系统的统一潮流控制器
CN111313424A (zh) 一种三相四线制通用电能质量控制器及其控制方法
CN112615360A (zh) 一种柔性直流输电系统的接地装置
CN116131647A (zh) 一种变换器的输出电压生成方法及系统
CN110048593A (zh) 一种混合型mmc启动充电方法
CN111697865B (zh) 直流钳位低漏电流非隔离三相光伏并网逆变器及并网系统
CN111509758B (zh) 一种双极柔性直流电网接地方式设计方法
CN108242896A (zh) 换流器、直流侧接地三级结构柔性直流系统及控制方法
CN102931674B (zh) 一种多端模块化多电平直流输电系统及其接地极确定方法
CN114189135A (zh) 具备过压抑制功能的换流阀桥臂子模块及其控制方法、换流阀
CN113595128A (zh) 一种无联结变压器的柔性环网控制器拓扑

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210406