直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M，包括：可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a；可電氣耦合高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b；電容器模塊，包括：第一電容器組和開關(guān)c；第一電容器組的第一端和開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；第二電容器組的第一端可接地并且與電容器模塊的開關(guān)c的第二端電氣耦合，其第二端與電容器模塊的第一電容器組的第二端電氣耦合；開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和電容器模塊的第一電容器組的第二端之間；開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和電容器模塊的第一電容器組的第一端和開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間。不同電壓等級的交流電網(wǎng)可以共享無功補償電容器組并且可以降低直流分層接入系統(tǒng)的投資。
【專利說明】直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償，更具體地說，涉及用于直流輸 電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M。
【背景技術(shù)】
[0002]特高壓(高壓)直流輸電分層接入系統(tǒng)可分為串聯(lián)型和并聯(lián)型。其中串聯(lián)型可見于 《中國電機工程學報》第33卷第10期于2013年4月5日發(fā)表了劉振亞等人的文章“特高 壓直流分層接入方式在多饋入直流電網(wǎng)的應用研究”。如圖1所示，低電壓閥組(400kV等 級)被接入到IOOOkV特高壓交流系統(tǒng)中；高電壓閥組(800kV等級)被接入到500kV高壓交 流系統(tǒng)中。這兩個交流系統(tǒng)的地理位置可能很近，但其電氣距離可能會很遠(即相互影響很 弱的兩個系統(tǒng))。由于電壓等級和其它原因，應該為這兩個交流系統(tǒng)配至少兩套無功補償裝 置和交流濾波器裝置。這樣增加了特高壓直流輸電分層接入技術(shù)的成本，該技術(shù)問題也存 在于高壓直流輸電分層接入技術(shù)中。
[0003]類似的問題也存在于并聯(lián)型特高壓(高壓)直流輸電分層接入系統(tǒng)；即兩個換流閥 組直流側(cè)并聯(lián)，交流側(cè)分別接入不同電壓等級的交流電網(wǎng)。
實用新型內(nèi)容
[0004]針對上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)?電容器組，包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ;可電氣耦合高電壓等 級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;電容器模塊，包括:包括第一端和第二端的第一電容器組； 和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c 的第一接觸端電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地并且與所 述電容器模塊的開關(guān)c的第二端電氣耦合，其第二端與所述電容器模塊的第一電容器組的 第二端電氣耦合；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和所述電容器模塊的第一電容器組的第二端 之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和所述電容器模塊的第一電容器組的第一端和所述 開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間。
[0005]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)?電容器組，其包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ;可電氣耦合高電壓 等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;奇數(shù)個電容器模塊，每一個所述電容器模塊包括:包括第 一端和第二端的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一 電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；其中:所述奇數(shù)個電容器模塊依 次連接:前一級電容器模塊的第一電容器組的第二端與后一級電容器模塊的開關(guān)c的第二 接觸端電氣耦合；并且前一級電容器模塊的開關(guān)c的第一端與后一級電容器模塊的第一電 容器組的第二端電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地并且與 第一級電容器模塊的開關(guān)c的第二端電氣稱合,其第二端與第一級電容器模塊的第一電容 器組的第二端電氣耦合；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和最后一級電容器模塊的第一電容器組的第二端之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和最后一級電容器模塊的第一電容器組 的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間。
[0006]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)?電容器組，其包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ;可電氣耦合高電壓 等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;偶數(shù)個電容器模塊，每一個所述電容器模塊包括:包括第 一端和第二端的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一 電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；其中:所述偶數(shù)個電容器模塊依 次連接:前一級電容器模塊的第一電容器組的第二端與后一級電容器模塊的開關(guān)c的第二 接觸端的電氣耦合；并且前一級電容器模塊的開關(guān)c的第一端與后一級電容器模塊的第一 電容器組的第二端的電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地并 且與第一級電容器模塊的開關(guān)c的第二端電氣稱合,其第二端與第一級電容器模塊的第一 電容器組的第二端電氣稱合；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和最后一級電容器模塊的第一電 容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間；并且所述開關(guān)b位于交流電 網(wǎng)B和最后一級電容器模塊的第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣I禹合 點之間。
[0007]根據(jù)本實用新型的另一個方面，提供一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)?電容器組，其包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ;可電氣耦合高電壓 等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;電容器模塊，所述電容器模塊包括:包括第一端和第二端 的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一電容器組的第 一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一 端可接地，其第二端與所述電容器模塊的開關(guān)c的第二端電氣耦合；開關(guān)d，其位于第二電 容器組的第一端和所述電容器模塊的第一電容器組之間；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和所 述電容器模塊的開關(guān)c的第二端之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和所述電容器模塊 的第一電容器組的第二端之間。
[0008]通過上述結(jié)構(gòu)，不同電壓等級的交流電網(wǎng)可以共享無功補償電容器組并且可以降 低直流分層接入系統(tǒng)的投資。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示出傳統(tǒng)的串聯(lián)型特高壓(高壓)直流輸電分層接入系統(tǒng)；
[0010]圖2示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的直流輸電分層接入系統(tǒng)；
[0011]圖3A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償 的電容器組；
[0012]圖3B和圖3C分別示出如圖3A所示的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾?容器組在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路；
[0013]圖4A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償 的電容器組；
[0014]圖4B和圖4C分別示出如圖4A所示的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾?容器組在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路；
[0015]圖5A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M；
[0016]圖5B和圖5C分別示出如圖5A所示的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾?容器組在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路；
[0017]圖6A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償 的電容器組；
[0018]圖6B和圖6C分別不出如圖6A所不的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾?容器組在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路；
[0019]圖7A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償 的電容器組；
[0020]圖7B和圖7C分別示出如圖7A所示的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾?容器組在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路；
[0021]圖8A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償 的電容器組；
[0022]圖8B和圖8C分別示出如圖8A所示的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾?容器組在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路。
【具體實施方式】
[0023]直流輸電分層接入系統(tǒng)可將高壓直流接入至少兩個交流電網(wǎng)，這里將其稱為交流 電網(wǎng)A和交流電網(wǎng)B，其中交流電網(wǎng)A具有低電壓等級U1，交流電網(wǎng)B具有高電壓等級U2。
[0024]圖2示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的直流輸電分層接入系統(tǒng)。如圖2所示， 直流輸電分層接入系統(tǒng)2包括:第一高電壓閥組20、第一低電壓閥組21、第二低電壓閥組 22和第二高電壓閥組23，其中第一高電壓閥組20和第一低電壓閥組21串聯(lián)并且跨接在正 極性高壓直流極線(例如+SOOkV)和接地極之間，第二低電壓閥組22和第二高電壓閥組23 串聯(lián)并且跨接在負極性高壓直流極線(例如-SOOkV)和接地極之間。第一高電壓閥組20和 第二高電壓閥組23的交流端分別耦合交流電網(wǎng)A (例如500kV交流電網(wǎng))，第一低電壓閥組 21和第二低電壓閥組22的交流端分別耦合交流電網(wǎng)B (例如IOOOkV交流電網(wǎng))。圖2僅 示出交流電網(wǎng)A和交流電網(wǎng)B的一條交流母線作為示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當了解交流 電網(wǎng)具有三條交流母線。就第一高電壓閥組20而言，其接入交流電網(wǎng)A的第一低壓端2a， 就第一低電壓閥組21而言，其接入交流電網(wǎng)B的第一高壓端2b，就第二低電壓閥組22而 言，其接入交流電網(wǎng)B的第二高壓端2c，就第二高電壓閥組23而言，其接入交流電網(wǎng)A的第 二低壓端2d。直流輸電分層接入系統(tǒng)2還包括第一無功補償電容器組24和第二無功補償 電容器組25。第一無功補償電容器組24具有開關(guān)a和開關(guān)b并且通過開關(guān)a和開關(guān)b分 別電氣耦合第一低壓端2a和第一高壓端2b以便分別接入交流電網(wǎng)A和交流電網(wǎng)B。第二 無功補償電容器組25具有類似結(jié)構(gòu)通過第二高壓端2c和第二低壓端2d分別接入交流電 網(wǎng)B和交流電網(wǎng)A。開關(guān)a和開關(guān)b的配合可將第一無功補償電容器組和/或第二無功補 償電容器組從交流電網(wǎng)A切到交流電網(wǎng)B或者從交流電網(wǎng)B切到交流電網(wǎng)A。通過上述結(jié) 構(gòu)，不同電壓等級的交流電網(wǎng)可以共享無功補償電容器組并且可以降低直流分層接入系統(tǒng) 的投資。
[0025]圖3A示出根據(jù)本實用新型的一個實施例的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M。如圖3A所示，無功補償電容器組3包括可電氣耦合低電壓等級為Ul的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a30、可電氣耦合高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b31 (例如U1=SOOkV, U2=1000kV)、電容器模塊32 (虛線框內(nèi))和包括第一端330和第二端331的第二電容器組 33。電容器模塊32包括具有第一端320a和第二端320b的第一電容器組320和包括第一接觸端321a和第二接觸端321b的開關(guān)c321。電容器模塊32的第一電容器組320的第一端320a和開關(guān)c321的第一接觸端321a電氣耦合。第二電容器組33的第一端330可接地并且與電容器模塊32的開關(guān)c321的第二端321b電氣耦合，第二電容器組33的第二端331 與電容器模塊32的第一電容器組320的第二端320b電氣稱合。開關(guān)a30位于交流電網(wǎng)A 和電容器模塊32的第一電容器組320的第二端320b之間，并且開關(guān)b31位于交流電網(wǎng)B 和電容器模塊32的第一電容器組320的第一端320a和開關(guān)c321的第一接觸端321a電氣耦合點之間。
[0026]圖3B和圖3C分別示出如圖3A所示的用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M在不同開關(guān)狀態(tài)下的等效電路。如圖3B所示，開關(guān)a30導通、開關(guān)b31關(guān)斷并且開關(guān) c321導通；在這種狀態(tài)下，無功補償電容器組投入低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A并且與高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B電氣隔離，從而無功補償電容器組可以對低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A進行無功補償。如圖3C所示，開關(guān)a30關(guān)斷、開關(guān)b31導通并且開關(guān)c321關(guān)斷； 在這種狀態(tài)下，無功補償電容器組投入高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B并且與低電壓等級為 U1的交流電網(wǎng)A電氣隔離，從而無功補償電容器組可以對高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B進行無功補償。由此，低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A和高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B可以共享無功補償電容器組并且可以降低直流分層接入系統(tǒng)的投資。
[0027]最好，第一電容器組320和第二電容器組33具有相同的電容值C。在如圖3B的狀態(tài)下，無功補償電容器組的無功功率Qb可由如下公式得到:
【權(quán)利要求】
1.一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M，其特征在于包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ；可電氣耦合高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;電容器模塊，包括:包括第一端和第二端的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地并且與所述電容器模塊的開關(guān) C的第二端電氣耦合，其第二端與所述電容器模塊的第一電容器組的第二端電氣耦合；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和所述電容器模塊的第一電容器組的第二端之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和所述電容器模塊的第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c 的第一接觸端電氣耦合點之間。
2.一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M，其特征在于包括: 可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ；可電氣耦合高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;奇數(shù)個電容器模塊，每一個所述電容器模塊包括:包括第一端和第二端的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；其中:所述奇數(shù)個電容器模塊依次連接:前一級電容器模塊的第一電容器組的第二端與后一級電容器模塊的開關(guān)C的第二接觸端電氣耦合；并且前一級電容器模塊的開關(guān)C的第一端與后一級電容器模塊的第一電容器組的第二端電氣稱合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地并且與第一級電容器模塊的開關(guān)C的第二端電氣稱合,其第二端與第一級電容器模塊的第一電容器組的第二端電氣率禹合；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和最后一級電容器模塊的第一電容器組的第二端之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和最后一級電容器模塊的第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間。
3.一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M，其特征在于包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ；可電氣耦合高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;偶數(shù)個電容器模塊，每一個所述電容器模塊包括:包括第一端和第二端的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；其中:所述偶數(shù)個電容器模塊依次連接:前一級電容器模塊的第一電容器組的第二端與后一級電容器模塊的開關(guān)C的第二接觸端的電氣耦合；并且前一級電容器模塊的開關(guān)C的第一端與后一級電容器模塊的第一電容器組的第二端的電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地并且與第一級電容器模塊的開關(guān)C的第二端電氣稱合,其第二端與第一級電容器模塊的第一電容器組的第二端電氣率禹合；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和最后一級電容器模塊的第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和最后一級電容器模塊的第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合點之間。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的電容器組，其中:第一電容器組和第二電容器組具有相同的電容值。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的電容器組，其中: 所述開關(guān)a導通；所述開關(guān)b關(guān)斷；并且所述開關(guān)c導通。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的電容器組，其中:所述開關(guān)a關(guān)斷；所述開關(guān)b導通；并且所述開關(guān)c關(guān)斷。
7.一種用于直流輸電分層接入系統(tǒng)無功補償?shù)碾娙萜鹘M，其特征在于包括:可電氣耦合低電壓等級為U1的交流電網(wǎng)A的開關(guān)a ；可電氣耦合高電壓等級為U2的交流電網(wǎng)B的開關(guān)b ;電容器模塊，所述電容器模塊包括:包括第一端和第二端的第一電容器組；和包括第一接觸端和第二接觸端的開關(guān)c ;并且所述第一電容器組的第一端和所述開關(guān)c的第一接觸端電氣耦合；包括第一端和第二端的第二電容器組，其第一端可接地，其第二端與所述電容器模塊的開關(guān)C的第二端電氣耦合；開關(guān)d，其位于第二電容器組的第一端和所述電容器模塊的第一電容器組之間；所述開關(guān)a位于交流電網(wǎng)A和所述電容器模塊的開關(guān)c的第二端之間；并且所述開關(guān)b位于交流電網(wǎng)B和所述電容器模塊的第一電容器組的第二端之間。
8.如權(quán)利要求7所述的電容器組，其中:所述開關(guān)d位于所述第二電容器組的第一端和所述電容器模塊的第一電容器組的第一端之間。
9.如權(quán)利要求7所述的電容器組，其中:所述電容器模塊的第一電容器組包括:第一電容器簇、第二電容器簇和開關(guān)e,其中所述第一電容器簇與串聯(lián)的所述第二電容器簇和所述開關(guān)e并聯(lián)。
10.如權(quán)利要求7所述的電容器組，其中:所述電容器模塊的第一電容器組包括:第一電容器簇、第二電容器簇和開關(guān)e,其中所述開關(guān)e與串聯(lián)的所述第一電容器簇和所述第二電容器簇并聯(lián)。
11.如權(quán)利要求7或8或9或10所述的電容器組，還包括:第三電容器組，其電氣耦合在所述第二電容器組的第二端和所述電容器模塊的第一電容器組的第二端之間。
12.如權(quán)利要求11所述的電容器組，其中:第一電容器組、第二電容器組和第三電容器組具有相同的電容值。
13.如權(quán)利要求8或9或10所述的電容器組，其中:第一電容器簇、第二電容器簇和第二電容器組具有相同的電容值。
14.如權(quán)利要求7所述的電容器組，其中:所述開關(guān)a導通；所述開關(guān)b關(guān)斷；所述開關(guān)c關(guān)斷；并且所述開關(guān)d導通。
15.如權(quán)利要求7所述的電容 器組，其中:所述開關(guān)a關(guān)斷；所述開關(guān)b導通；所述開關(guān)c導通；并且所述開關(guān)d關(guān)斷。
16.如權(quán)利要求9所述的電容器組，其中:所述開關(guān)a導通；所述開關(guān)b關(guān)斷；所述開關(guān)c關(guān)斷；所述開關(guān)d導通；并且所述開關(guān)e關(guān)斷。
17.如權(quán)利要求9所述的電容器組，其中:所述開關(guān)a關(guān)斷；所述開關(guān)b導通；所述開關(guān)c導通；所述開關(guān)d關(guān)斷；并且所述開關(guān)e導通。
18.如權(quán)利要求10所述的電容器組，其中:所述開關(guān)a導通；所述開關(guān)b關(guān)斷；所述開關(guān)c關(guān)斷；所述開關(guān)d導通；并且所述開關(guān)e導通。
19.如權(quán)利要求10所述的電容器組，其中: 所述開關(guān)a關(guān)斷；所述開關(guān)b導通；所述開關(guān)c導通；所述開關(guān)d關(guān)斷；并且所 述開關(guān)e關(guān)斷。
【文檔編號】H02J3/18GK203415988SQ201320483727
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】姚大偉, 苑春明, 楊曉波, 葉鶯 申請人:Abb技術(shù)有限公司