CN210490454U - 一种利用半桥mmc结构实现大地回线金属回线快速转换电路 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换电路，兼顾柔性高压直流输电系统的特点，借助半桥MMC结构的IGBT和二极管，利用IGBT导通时间短的特点，通过简单的操作步骤，实现大地回线到金属回线的快速转换，大大减小直流电流入地时间，减小对周围设施的影响。同时在无接地极或者接地极不可用的情况下，可提高系统的可靠性，减少双极闭锁的概率，增加系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于高压直流输电系统领域，具体涉及一种利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换电路。
背景技术
直流输电系统有多种运行方式，包括双极运行，单极大地回线运行，单极金属回线运行。当直流某一极进行检修或发生故障时，另一极就可以通过单极大地回线运行方式继续运行，这大大提高了直流输电系统的可靠性。但长期的大地回线运行容易导致偏磁、过大入低电流等问题，所以故障情况下常采用单极大地回线自动转单极金属回线运行方式，同时在无接地极或接地极不可用的情况下，当发生单极闭锁时，则必须快速完成单极大地回线到单极金属回线的转换。
现有的大地转金属方案往往利用开关导闸实现，把金属回路用隔离开关合闸和金属回路开关MRS合闸，实现接地极回路电流往金属回线的分流，从而实现大地金属转换，但是这种开关合闸时间较长，一般为秒级，不能满足快速转换的需求。
实用新型内容
基于此，本实用新型旨在提出一种利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换金属回线电路，利用半桥MMC结构的特点，采用半桥IGBT作为转换回路，由于IGBT导通时间接近毫秒级，可满足快速转换需求。
本实用新型一种利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换电路，应用于直流输电系统，包括借助直流线路连接的两端及三端以上的换流站,每个换流站的直流侧包括：
串联于高速中性母线开关HSNBS与直流极线之间的半桥MMC结构；
金属回线转换断路器MRTB，设置在大地回线上；
金属回路开关MRS，设置在运行极的中性母线开关、故障极的中性母线开关与所述金属回线转换断路器MRTB之间；
金属回路用隔离开关，分别设置在运行极与故障极的金属回线上，用于连接金属回线与所述金属回路开关MRS；
在大地回线与金属回线的快速转换中，
直流电流经过送端的中性线高速开关HSNBS、金属回路转换开关MRTB及送端的接地极构成单极大地回线回路，触发逆变侧的半桥MMC结构的晶体管开关T2，通过整流侧的半桥MMC结构的二极管D2形成分流通路；
电流在接地极线路与直流极线之间重新分配；
当所述金属回路转换开关MRTB闭合时电流仅流经大地回线；
断开所述金属回路转换开关MRTB，电流经送端的中性线高速开关HSNBS和阀组旁路断路器流向故障极的直流极线，当闭合故障极的金属回路用隔离开关和送端的金属回路开关MRS，且故障极的送端与受端的换流变进线断路器处于断开状态时，电流分流至故障极的直流极线，完成大地回线与金属回线的快速转换。
优选地，所述直流输电系统为柔性高压直流输电系统。
从以上技术方案可以看出，本实用新型具有如下优点：
本实用新型提出一种利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换电路，兼顾柔性高压直流输电系统的特点，借助半桥MMC结构的IGBT和二极管，利用IGBT导通时间短的特点，通过简单的操作步骤，实现大地回线到金属回线的快速转换，大大减小直流电流入地时间，减小对周围设施的影响。同时在无接地极或接地极不可用的情况下，可提高系统的可靠性，减少双极闭锁的概率，增加系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1本实用新型一种实施例中单极闭锁时单极大地回线运行电流回路示意图
图2本实用新型一种实施例中实现金属回线转换电流回路示意图
图3a本实用新型一种实施例中整流侧半桥MMC结构电流通路示意图
图3b本实用新型一种实施例中逆变侧半桥MMC结构电流通路示意图
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1至图3b，本实施例提供一种适用于柔性高压输电系统的利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换的电路，针对半桥MMC结构的柔性直流输电系统包括借助直流线路连接的两端及三端以上的换流站,每个换流站的直流侧包括：
串联于高速中性母线开关HSNBS与直流极线之间的半桥MMC结构；
金属回线转换断路器MRTB，设置在大地回线上；
金属回路开关MRS，设置在极1中性母线开关、极2中性母线开关与所述金属回线转换断路器MRTB之间；
金属回路用隔离开关，分别设置在极1与极2的金属回线上，用于连接金属回线与所述金属回路开关MRS；
本实施例中以极1为运行极，极2为故障极(闭锁极)，当柔性高压输电系统处于单极大地回线运行时，电流回路如图1所示，图1中上半部分的带箭头虚线表示电流流经单极大地回线，直流电流经过极1的中性线高速开关HSNBS，金属回路转换开关MRTB以及接地极线路最后入地。
从大地回线向金属回线快速转换时有如下步骤：
S01.当满足转换条件进行大地回线与金属回线的转换，双极闭锁时不进行转换；
S02.断开故障极的送端和受端的换流变进线断路器，其中断开送端的换流变进线断路器时需保证站间通讯正常；
S1.直流电流经过极1送端的中性线高速开关HSNBS、金属回路转换开关MRTB及送端的接地极构成单极大地回线回路，触发逆变侧的半桥MMC结构的晶体管开关T2，通过整流侧的半桥MMC结构的二极管D2形成分流通路；
S2.直流电流在接地极线路和直流极线之间重新分配；
S3.断开金属回路转换开关MRTB，电流经送端的中性线高速开关HSNBS和阀组旁路断路器流向极2的直流极线，如图2所示，图2上半部分的带箭头虚线表示单极大地回线运行，下半部分的带箭头实线表示流向故障极的金属回线的电流分流；
S4.闭合极2的金属回路用隔离开关和送端的金属回路开关MRS，完成大地回线与金属回线的转换；
S5.断开相关隔离开关，至此大地回线与金属回线的转换完成。
其中整流侧和逆变侧的半桥MMC结构如图3a和图3b所示，虚直线箭头表示电流通路。
需要说明的是，当极1为故障极，极2为运行极时，大地回线与金属回线的快速转换可根据本发明的实质进行类推。
本实施例兼顾柔性高压直流输电系统的特点，借助半桥MMC结构的IGBT和二极管，通过简单的操作步骤，实现大地回线到金属回线的快速转换，大大减小直流电流入地时间，减小对周围设施的影响。同时在无接地极或者接地极不可用的情况下，可提高系统的可靠性，减少双极闭锁的概率，增加系统的稳定性。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。
Claims (2)
1.一种利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换电路，应用于直流输电系统，包括借助直流线路连接的两端及三端以上的换流站,其特征在于，每个换流站的直流侧包括：
串联于高速中性母线开关HSNBS与直流极线之间的半桥MMC结构；
金属回线转换断路器MRTB，设置在大地回线上；
金属回路开关MRS，设置在运行极的中性母线开关、故障极的中性母线开关与所述金属回线转换断路器MRTB之间；
金属回路用隔离开关，分别设置在运行极与故障极的金属回线上，用于连接金属回线与所述金属回路开关MRS；
在大地回线与金属回线的快速转换中，
直流电流经过送端的中性线高速开关HSNBS、金属回路转换开关MRTB及送端的接地极构成单极大地回线回路，触发逆变侧的半桥MMC结构的晶体管开关T2，通过整流侧的半桥MMC结构的二极管D2形成分流通路；
电流在接地极线路与直流极线之间重新分配；
当所述金属回路转换开关MRTB闭合时电流仅流经大地回线；
断开所述金属回路转换开关MRTB，电流经送端的中性线高速开关HSNBS和阀组旁路断路器流向故障极的直流极线，当闭合故障极的金属回路用隔离开关和送端的金属回路开关MRS，且故障极的送端与受端的换流变进线断路器处于断开状态时，电流分流至故障极的直流极线，完成大地回线与金属回线的快速转换。
2.根据权利要求1所述的利用半桥MMC结构实现大地回线金属回线快速转换电路，其特征在于，所述直流输电系统为柔性高压直流输电系统。
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