一种含风电场接入的新型混合高压直流电网拓扑制造技术

本发明专利技术提供适用于风电场接入的新型混合高压直流电网拓扑。在输配电技术领域，新型混合直流电网包含4个模块化多电平换流站（Modular Multilevel Converter，MMC）、2个电流源型换流站（Line CommutatedConverter，LCC）和1个直流‑直流变换器（DC/DC）组成。三个风电场分别接入不同的MMC换流站，保证了风能的汇集以及远距离输送。该直流电网拓扑结构具备环状冗余，满足N‑1运行方式。拓扑中的DC/DC变换器完成了传统直流线路与直流电网的相连，将混合型直流电网分成了传统直流侧和柔性直流侧。DC/DC采用MMC型结构，在传统直流侧采用全桥型子模块结构；在柔性直流电网侧采用半桥型子模块结构。柔性直流电网侧的每条直流线路的两侧都装配有直流断路器，用以快速切除直流故障。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于输配电
，具体涉及一种含风电场接入的新型混合高压直流电网拓扑。
技术介绍
直流电网是一个具有多个换流器通过直流线路互联的直流传输网络。它能够整合多个新能源电源，并以最小的损耗和最大的效率在数千公里的范围内对电能进行传输和分配。随着大功率全控型电力电子开关器件技术的发展、新型控制策略的研究、高压直流断路器与DC/DC变换器技术的突破，直流输电成本的逐步降低以及电网运行可靠性要求的提高，将基于电流源换流器和电压源换流器高压直流输电系统组合成混合直流电网，能充分发挥两种输电技术的优势弥补各自的缺陷，扩大直流电网的应用范围，为大区电网提供更多的新型互联模式。直流电网在依据不同的应用场合，其拓扑结构、电压等级、运行特性及保护方式均存在较大差异。国际大电网会议CIGRE直流电网工作组提出了第一个直流电网拓扑，该模型由3个电压源换流器高压直流输电（VoltageSourceConverterbasedHVDC，VSC-HVDC）系统组成，分别为点对点直流系统、4端辐射直流系统和5端直流网络，共包含11端VSC。但是该直流电网属于柔性直流电网的范畴，拓扑结构中不包含LCC换流器，不适用于已有多条大功率LCC线路的地区组建直流电网。现有的混合高压直流电网拓扑方案，没有充分利用现有的LCC线路改造，在不新增LCC换流站的情况下与柔性直流电网利用DC/DC直接相连组成混合式直流电网。并未涉及到利用DC/DC的故障阻断特性而设计相应的传统直流侧故障隔离策略。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种适用于风电场接入的新型混合高压直流电网拓扑。本专利技术提出的新型混合高压直流电网拓扑，包含了LCC与MMC两类换流器。该直流电网拓扑结构具备环状冗余，满足N-1运行方式。拓扑中的DC/DC变换器完成了传统直流线路与直流电网的相连，将混合型直流电网分成了传统直流侧和柔性直流侧。DC/DC采用MMC型结构，在传统直流侧采用全桥型子模块结构；在柔性直流电网侧采用半桥型子模块结构。柔性直流电网侧的每条直流线路的两侧都装配有直流断路器，用以快速切除直流故障。附图说明图1是高压混合直流电网拓扑的结构示意图；其中，Ba-A0、Ba-A1、Ba-A2、Ba-A3、Ba-A4、Ba-A5、Ba-A6、Ba-A7代表交流母线；Bb-A1、Bb-A2、Bb-A3、Bb-A4、Bb-A5代表直流母线；Cb-A1、Cb-A2、Cb-A3、Cb-A5表示MMC换流站；Cc-A1、Cc-A2表示LCC换流站；Cd-A1表示DC/DC变换器；WF1、WF2、WF3表示风电场；GEN表示同步发电机；GE1、GE2、GE3表示等值交流电网；L表示平波电抗器、D表示直流断路器；实线线路表示直流架空线，虚线线路表示交流架空线。图2是DC/DC变换器示意图。其中SMi（i=1，2，…，n）表示MMC子模块。具体实施方式为进一步阐述本专利技术的性能与工作原理，以下结合附图对专利技术的拓扑结构与工作原理进行具体说明。图1所述3个风电场分别接入3个不同的MMC换流站，风电场1和风电场3的输出的功率汇集到柔性直流电网中实线远距离输送。其风机类型包括双馈风力发电机和永磁直驱式风力发电机。GE1、GE2、GE3表示的等值交流电网，包括同步交流电网和异步交流电网。MMC换流站中子模块为半桥型子模块，MMC换流站的控制包括定直流电压控制、定有功功率控制、定交流电压控制、定频率控制、定无功功率控制和功率/电压下垂控制。所述DC/DC变换器完成了传统直流线路与直流电网的相连，将混合型直流电网分成了传统直流侧和柔性直流侧。柔性直流侧的直流线路两端装配有直流断路器，直流断路器类型包括固态式、机械式和混合式。所述同步发电机的位置可以与风电场2的位置调换，不影响该拓扑的运行特性。图2所述DC/DC变换器包括功率双向控制功能以及LCC线路侧的故障隔离功能。DC/DC采用MMC型结构，在传统直流侧采用全桥型子模块结构；在柔性直流电网侧采用半桥型子模块结构。所述直流电网柔性直流侧采用直流断路器隔离直流故障，传统直流侧利用换流器控制隔离直流故障。最后应当说明的是：所描述的实施例仅用以说明本专利技术的技术方案，而非对其限制。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含风电场接入的新型混合高压直流电网拓扑，其特征在于：包含MMC换流站、LCC换流站和DC/DC变换器；该直流电网所连接的交流系统能源包括等值交流电网、同步发电机和风力发电机；所述拓扑中包含平波电抗器以及直流断路器。

【技术特征摘要】
1.一种含风电场接入的新型混合高压直流电网拓扑，其特征在于：包含MMC换流站、LCC换流站和DC/DC变换器；该直流电网所连接的交流系统能源包括等值交流电网、同步发电机和风力发电机；所述拓扑中包含平波电抗器以及直流断路器。2.根据权利要求1所述的MMC换流站中子模块为半桥型子模块。3.根据权利要求1所述的DC/DC...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵成勇，李承昱，姬煜轲，许建中，李帅，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11