CN204156529U - 一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，至少包括有冗余切换支路L、开关电路S1~S7、两个模块化多电平换流器C1、C2及两组变压器T1、T2，其中模块化多电平换流器C1的交流端通过变压器T1、S2及S1与交流电网1连接，模块化多电平换流器C2的交流端通过变压器T2、S3及S4与交流电网2连接，模块化多电平换流器C1、C2的直流端通过开关电路S5及开关电路S6相联，组成对称单极背靠背系统，变压器T1的网侧通过开关电路S2接出一回冗余切换线路L，且冗余切换线路L通过开关电路S7连接至S3，形成冗余切换支路，每台变压器T1、T2的网侧分别设置的开关电路S2及S3实现交流电网与换流器的隔离。本实用新型提高了系统运行的可靠性和灵活性。

Description

一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统

  技术领域

  本实用新型属于输电技术领域，具体涉及一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统。

  背景技术

   模块化多电平换流器是一种采用大功率电力电子器件和模块化多电平拓扑结构设计的换流器，既可以作为柔性直流输电系统的换流器，也可以作为独立的无功发生装置，其具有输出谐波特性好、响应速度快、易于安装和制造等特点，可以为电网提供快速动态无功支撑，提高电网电压稳定性。

    通常来说，采用对称单极接线的柔性直流背靠背系统，具有接线简单、设备少、占地小、工程造价低等优点。但当一组换流器检修或故障时，故障侧的换流器无法作为STATCOM对该侧电网进行及时有效的无功支撑，降低了系统的可靠性和灵活性。

   实用新型内容

   为解决上述问题，本实用新型提出一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统。当一组换流器因检修或发生故障时，另一组换流器可作为备用的动态无功补偿器投入运行，有效的解决了对称单极接线背靠背系统因一个换流器退出运行而无法对该侧电网进行无功支撑的问题，提高了系统运行的可靠性和灵活性。

    本实用新型提出一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，至少包括有冗余切换支路L、相关开关电路S1~S7、两个模块化多电平换流器C1、C2及两组变压器T1、T2，其中模块化多电平换流器C1的交流端通过变压器T1、第二开关电路S2及第一开关电路S1与交流电网1连接，模块化多电平换流器C2的交流端通过变压器T2、第三开关电路S3及第四开关电路S4与交流电网2连接，模块化多电平换流器C1、C2的直流端通过第五开关电路S5及第六开关电路S6相联，组成对称单极背靠背系统，变压器T1的网侧通过第二开关电路S2接出一回冗余切换线路L，且冗余切换线路L通过第七开关电路S7连接至第三开关电路S3，形成冗余切换支路，每台变压器T1、T2的网侧分别设置的第二开关电路S2及第三开关电路S3实现交流电网与换流器的隔离。

   本实用新型有效的解决了目前对称单极接线的柔性直流输电背靠背系统因一个换流器退出运行无法对该侧电网进行无功支撑的问题，提高了系统运行的可靠性和灵活性，设计方便且控制简单。

   附图说明

 图1为本实用新型专利具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统结构图。

 图2为本实用新型模块化多电平换流器拓扑结构图。

具体实施方式

   下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

   本实用新型提出的一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其结构图如图1所示，本实用新型具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，至少包括有冗余切换支路L、相关开关电路S、两个模块化多电平换流器C1、C2及两组变压器T1、T2，其中模块化多电平换流器C1的交流端通过变压器T1、第二开关电路S2及第一开关电路S1与交流电网1连接，模块化多电平换流器C2的交流端通过变压器T2、第三开关电路S3及第四开关电路S4与交流电网2连接，模块化多电平换流器C1、C2的直流端通过第五开关电路S5及第六开关电路S6相联，组成对称单极背靠背系统，变压器T1的网侧通过第二开关电路S2接出一回冗余切换线路L，且冗余切换线路L通过第七开关电路S7连接至第三开关电路S3，形成冗余切换支路，每台变压器T1、T2的网侧分别设置的第二开关电路S2及第三开关电路S3实现交流电网与换流器的隔离。

    本实施例中，所述两个模块化多电平换流器C1、C2均由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和N个结构相同的功率模块，每个桥臂的子模块级联后一端通过电抗器与所述变压器联接，另一端与另两个桥臂的级联的功率模块一端相连，形成直流正负极。

    本实施例中，所述第一开关电路S1、第二开关电路S2、第三开关电路S3、第四开关电路S4、第五开关电路S5、第六开关电路S6、第七开关电路S7均为隔离开关。

    本实施例中，所述第一开关电路S1、第二开关电路S2、第三开关电路S3、第四开关电路S4、第五开关电路S5、第六开关电路S6、第七开关电路S7均为断路器。

     本实施例中，所述第一开关电路S1、第二开关电路S2、第三开关电路S3、第四开关电路S4、第五开关电路S5、第六开关电路S6、第七开关电路S7为隔离开关和断路器组合而成的组合开关电路。

    本实施例中，所述两个模块化多电平换流器C1、C2的功率模块是全桥或半桥结构的功率模块。如图2所示。

   本实用新型具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统的冗余切换功能实现方法是当其中一组模块化多电平换流器因检修或故障退出运行时，此时又需要换流器作为STATCOM对其电网进行无功支撑，可通过冗余切换支路L和变压器网侧开关（S）的状态调整，将另一组模块化多电平换流器作为备用的STATCOM切换投入到故障换流器侧电网，对故障换流器侧电网进行及时有效地无功支撑。

    本实用新型工作原理如下：

    当柔直背靠背系统正常运行时，开关电路S1~S6保持闭合状态，S7处于断开状态。当系统要求2组模块化多电平换流器分别作为STATCOM独立运行时，开关电路S5和S6转为断开状态。当模块化多电平换流器C1因检修或发生故障无法运行，此时交流电网1又需要无功补偿时，开关电路S1和S3保持闭合状态不变，可先断开开关电路S2和S4，之后闭合开关电路S7，由模块化多电平换流器C2对交流电网1进行及时有效的无功支撑。

   当柔直背靠背系统正常运行时，开关电路S1~S6保持闭合状态，S7处于断开状态。当系统要求2组模块化多电平换流器分别作为STATCOM独立运行时，开关电路S5和S6转为断开状态。当模块化多电平换流器C2因检修或发生故障无法运行，此时交流电网2需要无功补偿时，开关电路S2和S4保持闭合状态不变，可先断开开关电路S1和S3，之后闭合开关电路S7，由模块化多电平换流器C1对交流电网2进行及时有效的无功支撑。

Claims (6)

1.一种具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其特征在于：至少包括有冗余切换支路L、相关开关电路S1~S7、两个模块化多电平换流器C1、C2及两组变压器T1、T2，其中模块化多电平换流器C1的交流端通过变压器T1、第二开关电路S2及第一开关电路S1与交流电网1连接，模块化多电平换流器C2的交流端通过变压器T2、第三开关电路S3及第四开关电路S4与交流电网2连接，模块化多电平换流器C1、C2的直流端通过第五开关电路S5及第六开关电路S6相联，组成对称单极背靠背系统，变压器T1的网侧通过第二开关电路S2接出一回冗余切换线路L，且冗余切换线路L通过第七开关电路S7连接至第三开关电路S3，形成冗余切换支路，每台变压器T1、T2的网侧分别设置的第二开关电路S2及第三开关电路S3实现交流电网与换流器的隔离。

2.根据权利要求1所述的具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其特征在于所述两个模块化多电平换流器C1、C2均由3相六个桥臂构成，每个桥臂包括1个电抗器和N个结构相同的功率模块，每个桥臂的子模块级联后一端通过电抗器与所述变压器联接，另一端与另两个桥臂的级联的功率模块一端相连，形成直流正负极。

3.根据权利要求1所述的具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其特征在于所述第一开关电路S1、第二开关电路S2、第三开关电路S3、第四开关电路S4、第五开关电路S5、第六开关电路S6、第七开关电路S7均为隔离开关。

4.根据权利要求1所述的具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其特征在于所述所述第一开关电路S1、第二开关电路S2、第三开关电路S3、第四开关电路S4、第五开关电路S5、第六开关电路S6、第七开关电路S7均为断路器。

5.根据权利要求1所述的具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其特征在于所述第一开关电路S1、第二开关电路S2、第三开关电路S3、第四开关电路S4、第五开关电路S5、第六开关电路S6、第七开关电路S7为隔离开关和断路器组合而成的组合开关电路。

6.根据权利要求1至5任一项所述的具有冗余切换无功补偿功能的柔性直流背靠背系统，其特征在于所述两个模块化多电平换流器C1、C2的功率模块是全桥或半桥结构的功率模块。