CN209767162U - 一种直流输电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直流输电系统，包括整流站、逆变站、整流侧直流滤波器、逆变侧直流滤波器、整流侧阻波器及逆变侧阻波器，直流输电系统还包括：与整流侧阻波器连接的整流侧过电压抑制装置，用于当整流侧阻波器的任一端子的电压大于预设第一电压阈值时，将大于预设第一电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地；与逆变侧阻波器连接的逆变侧过电压抑制装置，用于当逆变侧阻波器的任一端子的电压大于预设第二电压阈值时，将大于预设第二电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地。可见，本申请能抑制整流侧阻波器和/或逆变侧阻波器产生的较大暂态电压，从而防止设备损坏，进而提高了系统的安全性和可靠性。

Description

一种直流输电系统

技术领域

本实用新型涉及直流输电领域，特别是涉及一种直流输电系统。

背景技术

目前，直流输电系统包括换流站(包含整流站和逆变站)和直流滤波器。请参照图1，图1为现有技术中的一种直流输电系统的结构示意图。在直流输电系统运行的过程中，交流侧和直流侧之间相互影响，任一侧出现扰动通常都会在交流侧产生谐波，进而通过换流站的作用在直流侧产生一个50Hz或100Hz谐波激励源。由于直流输电线路有其固有的阻抗频率特性，当直流输电线路的长度在一定范围内时，可能会导致直流回路在一定频率附近谐振。若直流回路中的谐振频率与谐波激励源对应的谐波频率相同，则会进一步放大直流回路中的谐波电流，导致直流输电系统的安全性降低。

现有技术中，通常在直流输电系统中加入用于抑制特定频率(50Hz和100Hz)谐波的阻波器(如图2所示)，从而解决直流回路在50Hz和100Hz附近谐振的问题。但是，阻波器对自身对应的特定频率的谐波来说，是无穷大的电阻，即阻波器作用时其靠近谐波电源侧会产生较大的暂态电压，容易损坏设备，从而降低了直流输电系统的安全性和可靠性。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种直流输电系统，能够抑制整流侧阻波器和/或逆变侧阻波器产生的较大暂态电压，从而防止设备损坏，进而提高了直流输电系统的安全性和可靠性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种直流输电系统，包括整流站、逆变站、整流侧直流滤波器、逆变侧直流滤波器、整流侧阻波器及逆变侧阻波器，所述直流输电系统还包括：

与所述整流侧阻波器连接的整流侧过电压抑制装置，用于当所述整流侧阻波器的任一端子的电压大于预设第一电压阈值时，将大于所述预设第一电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地；

与所述逆变侧阻波器连接的逆变侧过电压抑制装置，用于当所述逆变侧阻波器的任一端子的电压大于预设第二电压阈值时，将大于所述预设第二电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地。

优选地，所述整流站包括第一换流阀和第二换流阀，所述整流侧过电压抑制装置包括第一避雷器和第二避雷器；其中：

所述第一换流阀的第一端和所述整流侧直流滤波器的第一端连接，其公共端接入系统供电高压母线，所述第一换流阀的第二端与所述第二换流阀的第一端连接，其公共端接入系统供电低压母线，所述第二换流阀的第二端分别与所述整流侧阻波器的第一端和所述第一避雷器的第一端连接，其公共端接入系统供电中性母线，所述整流侧阻波器的第二端分别与所述第二避雷器的第一端和所述整流侧直流滤波器的第二端连接，其公共端接地，所述第一避雷器的第二端和第二避雷器的第二端均接地。

优选地，所述逆变站包括第三换流阀和第四换流阀，所述逆变侧过电压抑制装置包括第三避雷器和第四避雷器；其中：

所述第三换流阀的第一端和所述逆变侧直流滤波器的第一端连接，其公共端接入系统用电高压母线，所述第三换流阀的第二端与所述第四换流阀的第一端连接，其公共端接入系统用电低压母线，所述第四换流阀的第二端分别与所述逆变侧阻波器的第一端和所述第三避雷器的第一端连接，其公共端接入系统用电中性母线，所述逆变侧阻波器的第二端分别与所述第四避雷器的第一端和所述逆变侧直流滤波器的第二端连接，其公共端接地，所述第三避雷器的第二端和第四避雷器的第二端均接地。

优选地，所述直流输电系统还包括第一平波电抗器和第二平波电抗器；其中：

所述第一平波电抗器的第一端与所述第一换流阀的第一端连接，所述第一平波电抗器的第二端与所述整流侧直流滤波器的第一端连接，所述第二平波电抗器的第一端分别与所述第二换流阀的第二端和所述第一避雷器的第一端连接，所述第二平波电抗器的第二端与所述整流侧阻波器的第一端连接。

优选地，所述直流输电系统还包括第三平波电抗器和第四平波电抗器；其中：

所述第三平波电抗器的第一端与所述第三换流阀的第一端连接，所述第三平波电抗器的第二端与所述逆变侧直流滤波器的第一端连接，所述第四平波电抗器的第一端分别与所述第四换流阀的第二端和所述第三避雷器的第一端连接，所述第四平波电抗器的第二端与所述逆变侧阻波器的第一端连接。

优选地，所述直流输电系统还包括第一电容；其中：

所述第一电容的第一端分别与所述整流侧直流滤波器的第二端、所述整流侧阻波器的第二端和所述第二避雷器的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

优选地，所述直流输电系统还包括第二电容；其中：

所述第二电容的第一端分别与所述逆变侧直流滤波器的第二端、所述逆变侧阻波器的第二端和所述第四避雷器的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

优选地，所述第一换流阀、所述第二换流阀、所述第三换流阀及所述第四换流阀均具体为十二脉动换流阀。

本实用新型提供了一种直流输电系统，包括整流站、逆变站、整流侧直流滤波器、逆变侧直流滤波器、整流侧阻波器及逆变侧阻波器，直流输电系统还包括：与整流侧阻波器连接的整流侧过电压抑制装置，用于当整流侧阻波器的任一端子的电压大于预设第一电压阈值时，将大于预设第一电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地；与逆变侧阻波器连接的逆变侧过电压抑制装置，用于当逆变侧阻波器的任一端子的电压大于预设第二电压阈值时，将大于预设第二电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地。

可见，本申请的直流输电系统在原有装置的基础上，增设整流侧过电压抑制装置和逆变侧过电压抑制装置，能够抑制整流侧阻波器和/或逆变侧阻波器产生的较大暂态电压，从而防止设备损坏，进而提高了直流输电系统的安全性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为现有技术中的一种直流输电系统的结构示意图；

图2为现有技术中的另一种直流输电系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种直流输电系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种直流输电系统的结构示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心是提供一种直流输电系统，能够抑制整流侧阻波器和/或逆变侧阻波器产生的较大暂态电压，从而防止设备损坏，进而提高了直流输电系统的安全性和可靠性。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图3，图3为本实用新型实施例提供的一种直流输电系统的结构示意图。

该直流输电系统包括：整流站、逆变站、整流侧直流滤波器F1、逆变侧直流滤波器F2、整流侧阻波器T1及逆变侧阻波器T2，该直流输电系统还包括：

与整流侧阻波器T1连接的整流侧过电压抑制装置1，用于当整流侧阻波器T1的任一端子的电压大于预设第一电压阈值时，将大于预设第一电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地；

与逆变侧阻波器T2连接的逆变侧过电压抑制装置2，用于当逆变侧阻波器T2的任一端子的电压大于预设第二电压阈值时，将大于预设第二电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地。

需要说明的是，本申请的预设是提前设置好的，只需要设置一次，除非根据实际情况需要修改，否则不需要重新设置。

具体地，本申请的直流输电系统包括整流站、逆变站、整流侧直流滤波器F1、逆变侧直流滤波器F2、整流侧阻波器T1、逆变侧阻波器T2、整流侧过电压抑制装置1及逆变侧过电压抑制装置2，其工作原理为：

直流输电系统的主要工作装置为在供电端设置的整流站和在用电端设置的逆变站。交流电源输出的交流电输入至整流站中，整流站将交流电整流后输出直流电，以便于电能以直流电形式在直流输电线路中传输，当直流电传输至逆变站时，逆变站将直流电逆变后输出交流电，以为用电设备供电。

直流输电系统的主要稳压装置为在整流侧设置的整流侧直流滤波器F1和整流侧阻波器T1、在逆变侧设置的逆变侧直流滤波器F2和逆变侧阻波器T2。其中，整流侧直流滤波器F1用于滤除整流站换相时产生的特征谐波，整流侧阻波器T1用于抑制特定频率的谐波通过；同理逆变侧直流滤波器F2用于滤除逆变站换相时产生的特征谐波，逆变侧阻波器T2用于抑制特定频率的谐波通过。

考虑到阻波器作用时其靠近谐波电源侧会产生暂态过电压，容易损坏电子设备，所以本申请在整流侧设置整流侧过电压抑制装置1，用于抑制整流侧阻波器T1作用时产生的暂态过电压。其主要抑制原理为：将整流侧阻波器T1的第一端和第二端分别与第一电压阈值作比较，当整流侧阻波器T1的第一端大于第一电压阈值时，认为整流侧阻波器T1的第一端产生暂态过电压，此时整流侧过电压抑制装置1会将整流侧阻波器T1的第一端产生的暂态过电压所伴随的冲击电流导向大地，从而保护电气设备免受暂态过电压危害。同理，当整流侧阻波器T1的第二端大于第一电压阈值时，整流侧过电压抑制装置1同样会将整流侧阻波器T1的第二端产生的暂态过电压所伴随的冲击电流导向大地。

同样地，本申请还在逆变侧设置逆变侧过电压抑制装置2，用于抑制逆变侧阻波器T2作用时产生的暂态过电压。逆变侧过电压抑制装置2的主要抑制原理与整流侧过电压抑制装置1的主要抑制原理相同，本申请在此不再赘述。

本实用新型提供了一种直流输电系统，包括整流站、逆变站、整流侧直流滤波器、逆变侧直流滤波器、整流侧阻波器及逆变侧阻波器，直流输电系统还包括：与整流侧阻波器连接的整流侧过电压抑制装置，用于当整流侧阻波器的任一端子的电压大于预设第一电压阈值时，将大于预设第一电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地；与逆变侧阻波器连接的逆变侧过电压抑制装置，用于当逆变侧阻波器的任一端子的电压大于预设第二电压阈值时，将大于预设第二电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地。

可见，本申请的直流输电系统在原有装置的基础上，增设整流侧过电压抑制装置和逆变侧过电压抑制装置，能够抑制整流侧阻波器和/或逆变侧阻波器产生的较大暂态电压，从而防止设备损坏，进而提高了直流输电系统的安全性和可靠性。

请参照图4，图4为本实用新型实施例提供的另一种直流输电系统的结构示意图。该直流输电系统在上述实施例的基础上：

作为一种可选地实施例，整流站包括第一换流阀V1和第二换流阀V2，整流侧过电压抑制装置1包括第一避雷器S1和第二避雷器S2；其中：

第一换流阀V1的第一端和整流侧直流滤波器F1的第一端连接，其公共端接入系统供电高压母线，第一换流阀V1的第二端与第二换流阀V2的第一端连接，其公共端接入系统供电低压母线，第二换流阀V2的第二端分别与整流侧阻波器T1的第一端和第一避雷器S1的第一端连接，其公共端接入系统供电中性母线，整流侧阻波器T1的第二端分别与第二避雷器S2的第一端和整流侧直流滤波器F1的第二端连接，其公共端接地，第一避雷器S1的第二端和第二避雷器S2的第二端均接地。

具体地，本申请的整流站包括第一换流阀V1和第二换流阀V2，整流侧过电压抑制装置1包括第一避雷器S1和第二避雷器S2，其工作原理为：

第一避雷器S1用来抑制整流侧阻波器T1在U1端产生的暂态过电压，第一避雷器S1对应的电压阈值可设置为230kV，即U1点电压高于230kV时，第一避雷器S1立即动作，此时第一避雷器S1的对地电阻接近0，U1点产生的冲击电流得以导向大地，从而限制U1点电压幅值；U1点电压不高于230kV时，第一避雷器S1不会产生作用，此时第一避雷器S1的对地电阻很大，对地面来说视为断路。

同理，第二避雷器S2用来抑制整流侧阻波器T1在U2端产生的暂态过电压，第二避雷器S2对应的电压阈值同样可设置为230kV，即U2点电压高于230kV时，第二避雷器S2立即动作，U2点产生的冲击电流得以导向大地，从而限制U2点电压幅值；U2点电压不高于230kV时，第二避雷器S2不会产生作用。

作为一种可选地实施例，逆变站包括第三换流阀V3和第四换流阀V4，逆变侧过电压抑制装置2包括第三避雷器S3和第四避雷器S4；其中：

第三换流阀V3的第一端和逆变侧直流滤波器F2的第一端连接，其公共端接入系统用电高压母线，第三换流阀V3的第二端与第四换流阀V4的第一端连接，其公共端接入系统用电低压母线，第四换流阀V4的第二端分别与逆变侧阻波器T2的第一端和第三避雷器S3的第一端连接，其公共端接入系统用电中性母线，逆变侧阻波器T2的第二端分别与第四避雷器S4的第一端和逆变侧直流滤波器F2的第二端连接，其公共端接地，第三避雷器S3的第二端和第四避雷器S4的第二端均接地。

同样地，本申请的逆变站包括第三换流阀V3和第四换流阀V4，逆变侧过电压抑制装置2包括第三避雷器S3和第四避雷器S4。第三避雷器S3用来抑制逆变侧阻波器T2在U3端产生的暂态过电压，第四避雷器S4用来抑制逆变侧阻波器T2在U4端产生的暂态过电压，第三避雷器S3和第四避雷器S4对应的电压阈值均可设置为230kV，二者的具体工作原理可参考第一避雷器S1和第二避雷器S2，本申请在此不再赘述。

作为一种可选地实施例，直流输电系统还包括第一平波电抗器L1和第二平波电抗器L2；其中：

第一平波电抗器L1的第一端与第一换流阀V1的第一端连接，第一平波电抗器L1的第二端与整流侧直流滤波器F1的第一端连接，第二平波电抗器L2的第一端分别与第二换流阀V2的第二端和第一避雷器S1的第一端连接，第二平波电抗器L2的第二端与整流侧阻波器T1的第一端连接。

进一步地，本申请的直流输电系统还包括在整流侧设置的第一平波电抗器L1和第二平波电抗器L2，其工作原理为：

第一平波电抗器L1和整流侧直流滤波器F1一起构成了直流T型谐波滤波网，可减小整流侧交流脉动分量并滤除部分谐波，从而减少了直流线路沿线对通信的干扰，且避免了谐波导致的系统调节不够稳定。而且，第一平波电抗器L1还能够防止由直流线路产生的陡波冲击进入第一换流阀V1，从而使第一换流阀V1免遭过电压的损坏。

同理，第二平波电抗器L2、整流侧阻波器T1及整流侧直流滤波器F1一起构成了直流T型谐波滤波网，可进一步减小整流侧交流脉动分量并滤除部分谐波，且第二平波电抗器L2还能够防止由直流线路产生的陡波冲击进入第二换流阀V2，从而使第二换流阀V2免遭过电压的损坏。

作为一种可选地实施例，直流输电系统还包括第三平波电抗器L3和第四平波电抗器L4；其中：

第三平波电抗器L3的第一端与第三换流阀V3的第一端连接，第三平波电抗器L3的第二端与逆变侧直流滤波器F2的第一端连接，第四平波电抗器L4的第一端分别与第四换流阀V4的第二端和第三避雷器S3的第一端连接，第四平波电抗器L4的第二端与逆变侧阻波器T2的第一端连接。

同样地，本申请的直流输电系统还包括在逆变侧设置的第三平波电抗器L3和第四平波电抗器L4，其工作原理为：

第三平波电抗器L3和逆变侧直流滤波器F2构成了直流T型谐波滤波网，第四平波电抗器L4、逆变侧阻波器T2及逆变侧直流滤波器F2也构成了直流T型谐波滤波网，可减小逆变侧交流脉动分量并滤除部分谐波，且第三平波电抗器L3能够防止由直流线路产生的陡波冲击进入第三换流阀V3、第四平波电抗器L4能够防止由直流线路产生的陡波冲击进入第四换流阀V4，从而使第三换流阀V3和第四换流阀V4免遭过电压的损坏。

作为一种可选地实施例，直流输电系统还包括第一电容C1；其中：

第一电容C1的第一端分别与整流侧直流滤波器F1的第二端、整流侧阻波器T1的第二端和第二避雷器S2的第一端连接，第一电容C1的第二端接地。

进一步地，本申请的直流输电系统还包括在整流侧设置的第一电容C1，第一电容C1起到滤波作用，从而进一步稳定直流线路上的直流信号。

作为一种可选地实施例，直流输电系统还包括第二电容C2；其中：

第二电容C2的第一端分别与逆变侧直流滤波器F2的第二端、逆变侧阻波器T2的第二端和第四避雷器S4的第一端连接，第二电容C2的第二端接地。

同样地，本申请的直流输电系统还包括在逆变侧设置的第二电容C2，第二电容C2同样起到滤波作用，从而进一步稳定直流线路上的直流信号。

作为一种可选地实施例，第一换流阀V1、第二换流阀V2、第三换流阀V3及第四换流阀V4均具体为十二脉动换流阀。

具体地，本申请的第一换流阀V1、第二换流阀V2、第三换流阀V3及第四换流阀V4可以均选用但不仅限于十二脉动换流阀，本申请在此不做特别的限定。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种直流输电系统，包括整流站、逆变站、整流侧直流滤波器、逆变侧直流滤波器、整流侧阻波器及逆变侧阻波器，其特征在于，所述直流输电系统还包括：

与所述整流侧阻波器连接的整流侧过电压抑制装置，用于当所述整流侧阻波器的任一端子的电压大于预设第一电压阈值时，将大于所述预设第一电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地；

与所述逆变侧阻波器连接的逆变侧过电压抑制装置，用于当所述逆变侧阻波器的任一端子的电压大于预设第二电压阈值时，将大于所述预设第二电压阈值的端子产生的冲击电流导向大地。

2.如权利要求1所述的直流输电系统，其特征在于，所述整流站包括第一换流阀和第二换流阀，所述整流侧过电压抑制装置包括第一避雷器和第二避雷器；其中：

所述第一换流阀的第一端和所述整流侧直流滤波器的第一端连接，其公共端接入系统供电高压母线，所述第一换流阀的第二端与所述第二换流阀的第一端连接，其公共端接入系统供电低压母线，所述第二换流阀的第二端分别与所述整流侧阻波器的第一端和所述第一避雷器的第一端连接，其公共端接入系统供电中性母线，所述整流侧阻波器的第二端分别与所述第二避雷器的第一端和所述整流侧直流滤波器的第二端连接，其公共端接地，所述第一避雷器的第二端和第二避雷器的第二端均接地。

3.如权利要求2所述的直流输电系统，其特征在于，所述逆变站包括第三换流阀和第四换流阀，所述逆变侧过电压抑制装置包括第三避雷器和第四避雷器；其中：

所述第三换流阀的第一端和所述逆变侧直流滤波器的第一端连接，其公共端接入系统用电高压母线，所述第三换流阀的第二端与所述第四换流阀的第一端连接，其公共端接入系统用电低压母线，所述第四换流阀的第二端分别与所述逆变侧阻波器的第一端和所述第三避雷器的第一端连接，其公共端接入系统用电中性母线，所述逆变侧阻波器的第二端分别与所述第四避雷器的第一端和所述逆变侧直流滤波器的第二端连接，其公共端接地，所述第三避雷器的第二端和第四避雷器的第二端均接地。

4.如权利要求3所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流输电系统还包括第一平波电抗器和第二平波电抗器；其中：

所述第一平波电抗器的第一端与所述第一换流阀的第一端连接，所述第一平波电抗器的第二端与所述整流侧直流滤波器的第一端连接，所述第二平波电抗器的第一端分别与所述第二换流阀的第二端和所述第一避雷器的第一端连接，所述第二平波电抗器的第二端与所述整流侧阻波器的第一端连接。

5.如权利要求4所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流输电系统还包括第三平波电抗器和第四平波电抗器；其中：

所述第三平波电抗器的第一端与所述第三换流阀的第一端连接，所述第三平波电抗器的第二端与所述逆变侧直流滤波器的第一端连接，所述第四平波电抗器的第一端分别与所述第四换流阀的第二端和所述第三避雷器的第一端连接，所述第四平波电抗器的第二端与所述逆变侧阻波器的第一端连接。

6.如权利要求3所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流输电系统还包括第一电容；其中：

所述第一电容的第一端分别与所述整流侧直流滤波器的第二端、所述整流侧阻波器的第二端和所述第二避雷器的第一端连接，所述第一电容的第二端接地。

7.如权利要求6所述的直流输电系统，其特征在于，所述直流输电系统还包括第二电容；其中：

所述第二电容的第一端分别与所述逆变侧直流滤波器的第二端、所述逆变侧阻波器的第二端和所述第四避雷器的第一端连接，所述第二电容的第二端接地。

8.如权利要求3-7任一项所述的直流输电系统，其特征在于，所述第一换流阀、所述第二换流阀、所述第三换流阀及所述第四换流阀均具体为十二脉动换流阀。