CN212085822U - 交直流多端口互联装置及直流输电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种交直流多端口互联装置，包括：隔离变压器的低压侧通过第一断路器与第一交流端连接，还通过第三断路器与第一模块化多电平换流器的交流侧连接，第一模块化多电平换流器的直流侧与第一直流端连接；隔离变压器的高压侧通过第二断路器与第二交流端连接，还通过第四断路器与第二模块化多电平换流器的交流侧连接，第二模块化多电平换流器的直流侧与第二直流端连接，第一断路器及第二断路器均设置保护装置。本发明实施例还公开了一种交直流输电系统，解决现有技术中电网的可控性差，灵活性低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种交直流多端口互联装置及直流输电系统。
背景技术
直流输电在远距离、大容量的电力输送方面优势明显，因此广泛应用于西电东送通道中。目前的直流输电方式多为点对点输电，还未实现组网，而连接不同电压等级的直流输电系统将成为直流线路组网的重要一环。传统变压器只能用于连接不同电压等级的交流电网，为了让不同电压等级的直流系统也能实现互联，直流变压器的研究得到了广泛关注。
随着全控型电力电子器件技术的日益成熟，一种叫做MMC(模块化多电平换流器)型直流变压器的拓扑结构被认为具有非常好的应用前景，这种拓扑由交流变压器联接MMC型的整流器和逆变器，实现直流电压等级的变换，具有扩展性好、谐波含量低、可应用于中高压电网等优点。但MMC型直流变压器需要有一侧MMC 来控制中间交流系统的电压和频率，使得电网的可控性差，灵活性低，从而降低了电网供电的稳定性。
发明内容
本实用新型实施例的目的是提供一种交直流多端口互联装置及直流输电系统，能有效解决现有技术中电网的可控性差，灵活性低的问题。
为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种交直流多端口互联装置，包括：用于连接第一直流电压等级电网的第一直流端、用于连接第二直流电压等级电网的第二直流端、用于连接第一交流电压等级电网的第一交流端、用于连接第二交流电压等级电网的第二交流端、第一模块化多电平换流器、第二模块化多电平换流器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器以及隔离变压器；
所述隔离变压器的低压侧通过所述第一断路器与所述第一交流端连接，所述隔离变压器的低压侧还通过所述第三断路器与所述第一模块化多电平换流器的交流侧连接，所述第一模块化多电平换流器的直流侧与所述第一直流端连接；
所述隔离变压器的高压侧通过所述第二断路器与所述第二交流端连接，所述隔离变压器的高压侧还通过所述第四断路器与所述第二模块化多电平换流器的交流侧连接，所述第二模块化多电平换流器的直流侧与所述第二直流端连接；
所述第一断路器及所述第二断路器均设置保护装置。
作为上述方案的改进，所述第一模块化多电平换流器、所述第二模块化多电平换流器均采用直流电压控制与无功功率控制组合进行控制或有功功率控制与无功功率控制组合进行控制。
作为上述方案的改进，所述保护装置包括：过流保护器及方向电流保护器。
与现有技术相比，本实用新型公开的一种交直流多端口互联装置，一个模块化多电平换流器将直流电转换成交流电，经过交流隔离变压器升压或降压后再通过另一个模块化多电平换流器将交流电转换成直流电，隔离变压器高压侧和低压侧各通过一断路器与不同电压等级交流电网互联。由此可见，交直流多端口互联系统具备多条功率流通路径，运行控制将更加灵活，同时避免了背靠背MMC的直流变压器需要有一侧模块化多电平换流器来控制中间交流系统的电压和频率的问题，提高了电网的运行可控性、灵活性，从而增加了电网供电的稳定性。
本实用新型实施例还提供了一种直流输电系统，包括：本实用新型实施例所述的交直流多端口互联装置。
与现有技术相比，本实用新型公开的一种直流输电系统，由于采用所述交直流多端口互联装置，使得直流输电系统的供电更加稳定。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种交直流多端口互联装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的模块化多电平换流器的外环控制框图；
图3是本发明一实施例提供的模块化多电平换流器的内环控制框图；
图4是本发明一实施例提供的一种交直流多端口互联系统的控制方法的流程示意图。
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，都属于本实用新型保护的范围。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种交直流多端口互联装置的结构示意图。
本发明实施例提供了一种交直流多端口互联系统，包括：用于连接第一直流电压等级电网的第一直流端、用于连接第二直流电压等级电网的第二直流端、用于连接第一交流电压等级电网的第一交流端、用于连接第二交流电压等级电网的第二交流端、第一模块化多电平换流器MMC_I、第二模块化多电平换流器MMC_II、第一断路器Breaker_I、第二断路器Breaker_II、第三断路器Breaker_III、第四断路器Breaker_IV以及隔离变压器；在本实施例中，断路器均为交流断路器，第一断路器Breaker_I、第二断路器Breaker_II均配置保护装置，可以为过电流保护器及方向电流保护器，还可为其他保护装置，在此不作限定。可以以理解的是，在检测到交流系统故障时保护动作将断路器跳开，避免对直流系统产生影响。
所述隔离变压器的低压侧通过所述第一断路器Breaker_I与所述第一交流端连接，所述隔离变压器的低压侧还通过所述第三断路器Breaker_III与所述第一模块化多电平换流器MMC_I的交流侧连接，所述第一模块化多电平换流器MMC_I 的直流侧与所述第一直流端连接。
所述隔离变压器的高压侧通过所述第二断路器Breaker_II与所述第二交流端连接，所述隔离变压器的高压侧还通过所述第四断路器Breaker_IV与所述第二模块化多电平换流器MMC_II的交流侧连接，所述第二模块化多电平换流器 MMC_II的直流侧与所述第二直流端连接。
其中，第一直流电压等级电网与第二直流电压等级电网的电压等级不相同，第一交流电压等级电网与第二交流电压等级电网的电压等级不相同。
工作原理：
一个模块化多电平换流器将直流电转换成交流电，经过交流隔离变压器升压或降压后再通过另一个模块化多电平换流器将交流电转换成直流电，隔离变压器高压侧和低压侧各通过一断路器与不同电压等级交流电网互联。由此可见，交直流多端口互联系统具备多条功率流通路径，运行控制将更加灵活，同时避免了背靠背MMC的直流变压器需要有一侧模块化多电平换流器来控制中间交流系统的电压和频率的问题，提高了电网的运行可控性、灵活性，从而增加了电网供电的稳定性。
作为上述方案的改进，所述第一模块化多电平换流器MMC_I、所述第二模块化多电平换流器MMC_II均采用直流电压控制与无功功率控制组合进行控制或有功功率控制与无功功率控制组合(PQ控制)进行控制。
具体地，当采用PQ控制时，由上层系统(即调度中心)下发相应的有功功率参考值和无功功率参考值，内环采用电流解耦控制。
参见图2，外环控制框图中，Udc_ref为直流电压参考值，UDC_mea为实测的直流电压，Idmax和Idmin分别为模块化多电平换流器的交流侧出口直轴电流的最大限值和最小限值，Iqmax和Iqmin分别为模块化多电平换流器的交流侧出口交轴电流的最大限值和最小限值，Pref为交换的有功功率参考值，Qref为交换无功功率参考值，Uabc为模块化多电平换流器的交流侧出口三相瞬时电压，Ud为模块化多电平换流器的交流侧出口直轴电压，Uq为模块化多电平换流器的交流侧出口交轴电压。
为模块化多电平换流器的交流侧出口直轴电流参考值，
为模块化多电平换流器的交流侧出口交轴电流参考值。
参见图3，内环控制框图中Id为模块化多电平换流器的交流侧出口直轴电流， Iq为模块化多电平换流器的交流侧出口交轴电流，W为系统角频率，L为桥臂电感，输出的Vd和Vq经过DQ反变换后接入调制环节控制IGBT的通断。
参见图2，是本发明一实施例提供的一种交直流多端口互联系统的控制方法的流程示意图。
本发明实施例提供了一种交直流多端口互联系统的控制方法，应用于本发明实施例所述的交直流多端口互联系统，包括：
S10,当所述第一模块化多电平换流器MMC_I电压等级电网出现故障后，闭锁所述第一模块化多电平换流器MMC_I并断开所述第三断路器Breaker_III。
S20,当所述第二模块化多电平换流器MMC_II或所述第二直流电压等级电网出现故障后，闭锁所述第二模块化多电平换流器MMC_II并断开所述第四断路器 Breaker_IV。
综上所述，一个模块化多电平换流器将直流电转换成交流电，经过交流隔离变压器升压或降压后再通过另一个模块化多电平换流器将交流电转换成直流电，隔离变压器高压侧和低压侧各通过一断路器与不同电压等级交流电网互联。由此可见，交直流多端口互联系统具备多条功率流通路径，运行控制将更加灵活，同时避免了背靠背MMC的直流变压器需要有一侧模块化多电平换流器来控制中间交流系统的电压和频率的问题，提高了电网的运行可控性、灵活性，从而增加了电网供电的稳定性。且任意一个模块化多电平换流器故障，仍可将功率传输出去，增加了电网供电的稳定性。
作为上述方案的改进，还包括：
当所述隔离变压器发生故障时，断开所述第一断路器Breaker_I、所述第二断路器Breaker_II、所述第三断路器Breaker_III及所述第四断路器Breaker_IV。
作为上述方案的改进，在当所述第一模块化多电平换流器MMC_I或所述第一直流电压等级电网出现故障后，闭锁所述第一模块化多电平换流器MMC_I并断开所述第三断路器Breaker_III，之后还包括：
所述第一模块化多电平换流器MMC_I采用有功功率和无功功率控制时，调整所述第二模块化多电平换流器MMC_II的有功功率参考值。
作为上述方案的改进，在当所述第二模块化多电平换流器MMC_II或所述第二直流电压等级电网出现故障后，闭锁所述第二模块化多电平换流器MMC_II并断开所述第四断路器Breaker_IV，之后还包括：
所述第二模块化多电平换流器MMC_II采用有功功率和无功功率控制时，调整所述第一模块化多电平换流器MMC_I的有功功率参考值。
本实用新型实施例还提供了一种直流输电系统，包括：本实用新型实施例所述的交直流多端口互联装置。
与现有技术相比，本实用新型公开的一种直流输电系统，由于采用所述交直流多端口互联装置，使得直流输电系统的供电更加稳定。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种交直流多端口互联装置，其特征在于，包括：用于连接第一直流电压等级电网的第一直流端、用于连接第二直流电压等级电网的第二直流端、用于连接第一交流电压等级电网的第一交流端、用于连接第二交流电压等级电网的第二交流端、第一模块化多电平换流器、第二模块化多电平换流器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器以及隔离变压器；
所述隔离变压器的低压侧通过所述第一断路器与所述第一交流端连接，所述隔离变压器的低压侧还通过所述第三断路器与所述第一模块化多电平换流器的交流侧连接，所述第一模块化多电平换流器的直流侧与所述第一直流端连接；
所述隔离变压器的高压侧通过所述第二断路器与所述第二交流端连接，所述隔离变压器的高压侧还通过所述第四断路器与所述第二模块化多电平换流器的交流侧连接，所述第二模块化多电平换流器的直流侧与所述第二直流端连接；
所述第一断路器及所述第二断路器均设置保护装置。
2.如权利要求1所述的交直流多端口互联装置，其特征在于，所述第一模块化多电平换流器、所述第二模块化多电平换流器均采用直流电压控制与无功功率控制组合进行控制或有功功率控制与无功功率控制组合进行控制。
3.如权利要求1所述的交直流多端口互联装置，其特征在于，所述保护装置包括：过流保护器及方向电流保护器。
4.一种直流输电系统，其特征在于，包括：如权利要求1-3中任意一项所述的交直流多端口互联装置。
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