CN117728374A - 一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构 - Google Patents
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Abstract
一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构，包括：第一MMC变流器、中频变压器和多个不同电压等级的第二变流模块；第一MMC变流器的直流端口连接高压直流电网或新能源直流输出端口，第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边连接；中频变压器的副边与第二变流模块的交流端口连接；多个不同电压等级的第二变流模块的直流端口串联后接入直流电网；中频变压器与第二变流模块的数量一致；第一MMC变流器的容量大于第二变流模块。本发明采用了多个不同电压等级的第二变流模块，进而具备多个不同直流电压等级端口，端口易于扩展，能够实现故障隔离，满足高压大容量直流枢纽变电站实现新能源汇集接入、直流电网接入、负荷供电等技术需求。
Description
技术领域
本发明涉及直流变电站及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑。
背景技术
随着新型电力系统的建设，具有直流故障隔离、直流潮流集中调控能力的高压大容量多端口、多电压等级直流变电站，能够提升直流输电通道利用率，实现风电、光伏、抽水蓄能等大规模新能源安全并网与高效送出，成为新能源基地直流汇集及组网，多电压等级直流输电系统互联的核心设备。
现阶段，关于高压大容量多端口直流变电站的研究还处于起步阶段，亟需开展高压大容量多端口直流变电站拓扑及参数设计、控制策略、故障响应特性等关键技术研究，为新型电力系统高效运行提供有力支撑。
公开号为CN 111628490A的申请，公开了一种基于模块化双有源桥变流器的直流变电站。双有源桥模块，包括桥式逆变器、中高频隔离变压器和桥式整流器。在双有源桥模块内部，桥式整流器输出侧串联形成中、高直流电压母线；多个双有源桥模块并联输出。直流节点设置有直流断路器和直流隔离开关。该申请中提出的直流变电站只有一种输出电压等级，此外还需要解决双有源桥模块内部和外部的电压、电流均衡问题，限制了其在输电网高电压大容量场景中的应用。
公开号为CN 103904635A的申请，公开了一种多端口直流变电站的拓扑结构及其控制方法。将不同双端口DC/DC变换器的功能进行融合，可以互联不同类型、多电压等级的海上直流风电场和高压直流输电系统，还能进行直流潮流的集中调控，而且可以在一端直流输电系统故障期间不影响其他端直流输电系统的正常工作。该申请通过在各端口交流侧加装交流断路器实现故障隔离，需要等待故障电流传递到交流侧，存在故障清除时间较长的问题。
公开号为CN 116345524A的申请，公开了一种用于海上风电升压汇集的故障容错型直流变电站，风电场侧逆变器采用低压逆变器，经变压器隔离后输出侧串联形成中频高压交流母线，高压侧变换器为模块化多电平变流器。模块化多电平变流器直流侧与直流电网相连接。该申请提出的直流变电站仅有2个端口，不适用于多端口直流变电站场景。
关于直流变电站的拓扑，既有研究成果存在不适用于输电网高电压大容量场景应用、故障清除时间较长、不便于拓展到多端口等技术问题，难以同时满足新型电力系统对直流变电站提出的高压大容量、多端口、多电压等级、故障清除等要求。
发明内容
为了解决现有技术存在不适用于输电网高电压大容量场景应用、故障清除时间较长、不便于拓展到多端口等技术问题，导致不能满足新型电力系统对直流变电站的要求问题，本发明提出了一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构，包括：第一MMC变流器、中频变压器和多个不同电压等级的第二变流模块；
所述第一MMC变流器的直流端口连接高压直流电网或新能源直流输出端口，所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边连接；
所述中频变压器的副边与所述第二变流模块的交流端口连接；
所述多个不同电压等级的第二变流模块的直流端口串联后接入直流电网；
所述中频变压器与所述第二变流模块的数量一致；
所述第一MMC变流器的容量大于所述第二变流模块。
优选的，所述第二变流模块，包括：全桥MMC或全/半混合子模块。
优选的，所述第二变流模块直流端口通过高压直流电缆或架空线连接至直流电网。
优选的，所述第二变流模块，包括半桥子模块和高压直流断路器；
所述半桥子模块的一端与所述中频变压器的副边连接，另一端与所述高压直流断路器的一端连接；
所述高压直流断路器的另一端与直流电网连接。
优选的，所述第一MMC变流器的容量等于多个不同电压等级的第二变流模块的容量之和。
优选的，还包括中频交流母线；
所述中频交流母线一端连接于所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边之间。
优选的，所述多个不同电压等级包括：±800kV、±500kV、±200kV、±100kV、±35kV、±10kV。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构，包括：第一MMC变流器、中频变压器和多个不同电压等级的第二变流模块；所述第一MMC变流器的直流端口连接高压直流电网或新能源直流输出端口，所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边连接；所述中频变压器的副边与所述第二变流模块的交流端口连接；所述多个不同电压等级的第二变流模块的直流端口串联后接入直流电网；所述中频变压器与所述第二变流模块的数量一致；所述第一MMC变流器的容量大于所述第二变流模块。本发明采用了多个不同电压等级的第二变流模块，进而具备多个不同直流电压等级端口，端口易于扩展，能够实现故障隔离，满足高压大容量直流枢纽变电站实现新能源汇集接入、直流电网接入、负荷供电等技术需求。
附图说明
图1为本发明的一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构示意图；
图2为本发明的包含半桥子模块和直流断路器的变电站拓扑结构示意图；
图3为本发明的实施例2具体应用的立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构示意图；
图4为本发明的包含半桥子模块和直流断路器的变电站拓扑结构的具体应用示意图。
具体实施方式
本发明提出了一种“立体式”多端口直流枢纽变电站拓扑。“立体式”主要体现在直流枢纽变电站具备多个不同直流电压等级(如±800kV、±500kV、±200kV、±100kV、±35kV、±10kV等)端口，端口易于扩展，能够实现故障隔离，满足高压大容量直流枢纽变电站实现新能源汇集接入、直流电网接入、负荷供电等技术需求。
实施例1：
一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构，如图1所示，包括：第一MMC变流器、中频变压器和多个不同电压等级的第二变流模块；
所述第一MMC变流器的直流端口连接高压直流电网或新能源直流输出端口，所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边连接；
所述中频变压器的副边与所述第二变流模块的交流端口连接；
所述多个不同电压等级的第二变流模块的直流端口串联后接入直流电网；
所述中频变压器与所述第二变流模块的数量一致；
所述第一MMC变流器的容量大于所述第二变流模块。
进一步的，第二变流模块有两种组合形式，其中一种组合形式为：
第二变流模块，包括：全桥MMC或全/半混合子模块。全桥MMC或全/半混合子模块具有故障清除能力。
另一种组合形式如图2所示：第二变流模块，包括半桥子模块和高压直流断路器；半桥子模块的一端与中频变压器的副边连接，另一端与高压直流断路器的一端连接；高压直流断路器的另一端与直流电网连接。这里的半桥子模块不具有故障清除能力，故需要串联直流断路器实现故障清除。
进一步的，第二变流模块直流端口通过高压直流电缆或架空线连接至直流电网。
进一步的，第一MMC变流器的容量等于多个不同电压等级的第二变流模块的容量之和。
进一步的，一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构还包括：中频交流母线；
所述中频交流母线一端连接于所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边之间。
进一步的，所述多个不同电压等级包括但不限于：±800kV、±500kV、±200kV、±100kV、±35kV、±10kV等。
本发明的目的是通过下述技术方案实现：
一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构，包括第一MMC变流器、中频交流母线、中频变压器、不同电压等级的第二变流模块。
所述第一MMC变流器的直流端口连接外部高压直流电网(或采用直流汇集方式的新能源直流输出端口)；
所述内部中频交流母线与所述第一MMC变流器的交流端口、所述各中频变压器原边连接；
所述各中频变压器副边分别与所述不同电压等级的第二变流模块的交流端口连接；
所述不同电压等级的第二变流模块的直流侧依次串联，形成多个直流端口，每个直流端口具有正负对称的电压。
优选的，不同电压等级的第二变流模块为具有故障清除能力，其拓扑为全桥MMC或全/半混合子模块构成的MMC；不同电压等级的第二变流模块的直流端口通过高压直流电缆或架空线连接至直流电网。
优选的，不同电压等级的第二变流模块为不具有故障清除能力的半桥子模块和高压直流断路器，其直流端口经高压直流断路器后通过高压直流电缆或架空线连接至直流电网。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明基于模块化多电平变流器技术，利用中频变压器，在实现新能源场站与直流电网之间电气隔离的同时，减小了变压器占地面积。
2、本发明提供了2种可选的故障隔离方式，一种是采用具有故障隔离功能的MMC变流器MMC-FT，此时直流端口无需配置直流断路器；另一种是采用常规无故障隔离功能的MMC变流器，需在直流端口附加直流断路器DCB。
3、本发明提出的立体式多端口直流枢纽变电站拓扑可根据应用场景需求拓展端口数量，形成不同直流电压等级端口。
实施例2：
如图3所示，本发明实施例提供了一种立体式多端口直流枢纽变电站，包括第一MMC变流器、内部中频交流母线、中频变压器、不同电压等级的MMC。第一MMC变流器的直流端口连接±500kV外部高压直流电网(或采用直流汇集方式的新能源直流输出端口)；内部中频交流母线与第一MMC变流器的交流端口、各中频变压器原边连接，内部交流电压频率为300Hz。各中频变压器副边分别与不同电压等级的MMC交流端口连接。
与各中频变压器副边相连接的MMC端口直流电压等级为±200kV、±100kV、±10kV，MMC具有故障清除能力，其拓扑为全桥MMC或全/半混合MMC。
实施例3：
本实施例与实施例2的不同之处在于，和各中频变压器副边相连接的MMC，其拓扑为不具备故障清除能力的半桥MMC，在MMC直流端口另配置高压直流断路器，如图4所示。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在发明待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (7)
1.一种立体式多端口直流枢纽变电站拓扑结构，其特征在于，包括：第一MMC变流器、中频变压器和多个不同电压等级的第二变流模块；
所述第一MMC变流器的直流端口连接高压直流电网或新能源直流输出端口，所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边连接；
所述中频变压器的副边与所述第二变流模块的交流端口连接；
所述多个不同电压等级的第二变流模块的直流端口串联后接入直流电网；
所述中频变压器与所述第二变流模块的数量一致；
所述第一MMC变流器的容量大于所述第二变流模块。
2.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述第二变流模块，包括：全桥MMC或全/半混合子模块。
3.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述第二变流模块的直流端口通过高压直流电缆或架空线连接至直流电网。
4.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述第二变流模块，包括半桥子模块和高压直流断路器；
所述半桥子模块的一端与所述中频变压器的副边连接，另一端与所述高压直流断路器的一端连接；
所述高压直流断路器的另一端与直流电网连接。
5.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述第一MMC变流器的容量等于多个不同电压等级的第二变流模块的容量之和。
6.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，还包括中频交流母线；
所述中频交流母线一端连接于所述第一MMC变流器的交流端口与中频变压器的原边之间。
7.如权利要求1所述的拓扑结构，其特征在于，所述多个不同电压等级包括：±800kV、±500kV、±200kV、±100kV、±35kV、±10kV。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114362542A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-15 | 华北电力大学 | 基于单相mmc的超高变比多端口直流变换器拓扑 |
| CN114629156A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-14 | 国家电网有限公司 | 一种分散式不控整流混合直流单向输电系统及其控制方法 |
| CN116345524A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-06-27 | 国网上海市电力公司 | 用于海上风电升压汇集的故障容错型直流变电站 |
| CN116599350A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-08-15 | 清华大学 | 一种高压直流变压器 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114362542A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-04-15 | 华北电力大学 | 基于单相mmc的超高变比多端口直流变换器拓扑 |
| CN114629156A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-14 | 国家电网有限公司 | 一种分散式不控整流混合直流单向输电系统及其控制方法 |
| CN116345524A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-06-27 | 国网上海市电力公司 | 用于海上风电升压汇集的故障容错型直流变电站 |
| CN116599350A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-08-15 | 清华大学 | 一种高压直流变压器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118572765A (zh) * | 2024-08-01 | 2024-08-30 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 能源调制器、能源港、能源港系统及控制方法 |
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