本申請(qǐng)涉及直流耗能，尤其涉及一種適用于新能源送出的直流輸電裝置及其控制方法和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、位于高海拔地區(qū)建設(shè)的大規(guī)模新能源系統(tǒng)，該大規(guī)模新能源系統(tǒng)的外絕緣問題不適合直流換流站的建設(shè)，同時(shí)該大規(guī)模新能源系統(tǒng)的電網(wǎng)網(wǎng)架薄弱，大規(guī)模新能源系統(tǒng)外送導(dǎo)致近區(qū)交流系統(tǒng)無法承載過大負(fù)荷，需要采用孤網(wǎng)的形式送出，即不與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)聯(lián)絡(luò)。

2、目前針對(duì)新能源送出，電網(wǎng)提出的主要送出拓?fù)錇槿嵝灾绷鬏旊娡負(fù)?，但該柔性直流輸電拓?fù)浯嬖趦蓚€(gè)問題：一是柔性直流輸電拓?fù)湓靸r(jià)相對(duì)較高，使工程的總投資增大。二是孤島送端系統(tǒng)當(dāng)送端發(fā)生能量不平衡時(shí)，需要投入耗能裝置來進(jìn)行能量平衡，如圖5所示。如圖6和圖7所示，但在現(xiàn)有新能源系統(tǒng)中，若采用基于二極管或基于晶閘管的換流器，雖然造價(jià)相對(duì)較低，但都無法解決送端系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的問題，同時(shí)仍然需要交流耗能裝置實(shí)現(xiàn)能量平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N適用于新能源送出的直流輸電裝置及其控制方法和設(shè)備，用于解決現(xiàn)有大規(guī)模新能源系統(tǒng)的送出方式存在能量不平衡影響系統(tǒng)的運(yùn)行以及其建造成本高的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、一方面，提供了一種適用于新能源送出的直流輸電裝置，應(yīng)用于送端系統(tǒng)的換流站上，所述換流站包括至少一條送出線路，每條所述送出線路包括換流變壓器與所述換流變壓器連接的換流器，該直流輸電裝置包括在所述換流變壓器與所述換流器之間并聯(lián)有耗能功能的電壓支撐模組，所述電壓支撐模組還用于給所述換流器提供運(yùn)行所需的無功以及調(diào)節(jié)所述換流器交流側(cè)的電壓。

4、優(yōu)選地，所述電壓支撐模組包括依次連接的第一全橋模塊、第一開關(guān)元件、耗能元件、第二開關(guān)元件和第二全橋模塊，所述第一全橋模塊和所述第二全橋模塊分別與所述換流變壓器連接。

5、優(yōu)選地，所述換流變壓器用于調(diào)節(jié)所述換流器交流側(cè)的電壓；和/或，所述第一全橋模塊和所述第二全橋模塊用于給所述換流器提供運(yùn)行所需的無功；和/或，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件用于控制所述耗能元件的投入或退出；和/或，所述耗能元件用于消耗有功能量。

6、優(yōu)選地，所述耗能元件為電阻。

7、優(yōu)選地，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件均為全控型器件。

8、優(yōu)選地，所述第一全橋模塊和所述第二全橋模塊均包括至少四個(gè)串聯(lián)連接的全控型器件和一個(gè)電容，四個(gè)所述全控型器件分別為第一全控型器件、第二全控型器件、第三全控型器件和第四全控型器件，所述第一全控型器件的第三端與所述第二全控型器件的第二端連接并將連接節(jié)點(diǎn)記為第一節(jié)點(diǎn)，所述第二全控型器件的第三端與所述第三全控型器件的第三端連接，所述第三全控型器件的第二端與所述第四全控型器件的第三端連接并將連接節(jié)點(diǎn)記為第二節(jié)點(diǎn)，所述第四全控型器件的第二端與所述第一全控型器件的第二端連接，所述電容的第一端與所述第一節(jié)點(diǎn)連接，所述電容的第二端與所述第二節(jié)點(diǎn)連接。

9、優(yōu)選地，所述換流器為基于二極管的換流器。

10、又一方面，提供了一種適用于新能源送出的直流輸電裝置的控制方法，應(yīng)用于上述的適用于新能源送出的直流輸電裝置上，該控制方法包括以下步驟：

11、獲取送端系統(tǒng)的換流站中換流變壓器的直流故障信號(hào)；

12、根據(jù)所述直流故障信號(hào)控制電壓支撐模組中耗能元件的投入，以維持送端系統(tǒng)的功率平衡。

13、優(yōu)選地，該適用于新能源送出的直流輸電裝置的控制方法包括：根據(jù)所述直流故障信號(hào)控制第一全橋模塊和第二全橋模塊運(yùn)行，投切對(duì)應(yīng)的電容；同時(shí)控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的導(dǎo)通，讓所述耗能元件投入運(yùn)行，以消耗有功能量。

14、再一方面，提供了一種終端設(shè)備，包括處理器以及存儲(chǔ)器；

15、所述存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；

16、所述處理器，用于根據(jù)所述程序代碼中的指令執(zhí)行上述所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置的控制方法。

17、該適用于新能源送出的直流輸電裝置及其控制方法和設(shè)備，應(yīng)用于送端系統(tǒng)的換流站上，換流站包括至少一條送出線路，每條送出線路包括換流變壓器與換流變壓器連接的換流器，該直流輸電裝置包括在換流變壓器與換流器之間并聯(lián)有耗能功能的電壓支撐模組，電壓支撐模組還用于給換流器提供運(yùn)行所需的無功以及調(diào)節(jié)換流器交流側(cè)的電壓。

18、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請(qǐng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：該適用于新能源送出的直流輸電裝置通過電壓支撐模組給換流器中二極管運(yùn)行提供所需的無功，通過調(diào)節(jié)換流器中二極管交流側(cè)的電壓，從而調(diào)整換流站直流的輸出功率，增強(qiáng)換流站的可控性，降低送端系統(tǒng)的總體成本；當(dāng)換流變壓器的直流側(cè)發(fā)生故障時(shí)，采用電壓支撐模組可以及時(shí)的投入耗能，使得送端系統(tǒng)的功率達(dá)到平衡狀態(tài)，解決了現(xiàn)有大規(guī)模新能源系統(tǒng)的送出方式存在能量不平衡影響系統(tǒng)的運(yùn)行以及其建造成本高的技術(shù)問題。

19、該適用于新能源送出的直流輸電裝置的控制方法通過直流故障信號(hào)控制電壓支撐模組的運(yùn)行，讓送端系統(tǒng)處于功率平衡狀態(tài)，能夠有效地解決新能源孤網(wǎng)送出的能量平衡和電壓支撐，同時(shí)降低送端系統(tǒng)的總體成本，解決了現(xiàn)有大規(guī)模新能源系統(tǒng)的送出方式存在能量不平衡影響系統(tǒng)的運(yùn)行以及其建造成本高的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種適用于新能源送出的直流輸電裝置，應(yīng)用于送端系統(tǒng)的換流站上，所述換流站包括至少一條送出線路，每條所述送出線路包括換流變壓器與所述換流變壓器連接的換流器，其特征在于，該直流輸電裝置包括在所述換流變壓器與所述換流器之間并聯(lián)有耗能功能的電壓支撐模組，所述電壓支撐模組還用于給所述換流器提供運(yùn)行所需的無功以及調(diào)節(jié)所述換流器交流側(cè)的電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置，其特征在于，所述電壓支撐模組包括依次連接的第一全橋模塊、第一開關(guān)元件、耗能元件、第二開關(guān)元件和第二全橋模塊，所述第一全橋模塊和所述第二全橋模塊分別與所述換流變壓器連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置，其特征在于，所述換流變壓器用于調(diào)節(jié)所述換流器交流側(cè)的電壓；和/或，所述第一全橋模塊和所述第二全橋模塊用于給所述換流器提供運(yùn)行所需的無功；和/或，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件用于控制所述耗能元件的投入或退出；和/或，所述耗能元件用于消耗有功能量。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置，其特征在于，所述耗能元件為電阻。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置，其特征在于，所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件均為全控型器件。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置，其特征在于，所述第一全橋模塊和所述第二全橋模塊均包括至少四個(gè)串聯(lián)連接的全控型器件和一個(gè)電容，四個(gè)所述全控型器件分別為第一全控型器件、第二全控型器件、第三全控型器件和第四全控型器件，所述第一全控型器件的第三端與所述第二全控型器件的第二端連接并將連接節(jié)點(diǎn)記為第一節(jié)點(diǎn)，所述第二全控型器件的第三端與所述第三全控型器件的第三端連接，所述第三全控型器件的第二端與所述第四全控型器件的第三端連接并將連接節(jié)點(diǎn)記為第二節(jié)點(diǎn)，所述第四全控型器件的第二端與所述第一全控型器件的第二端連接，所述電容的第一端與所述第一節(jié)點(diǎn)連接，所述電容的第二端與所述第二節(jié)點(diǎn)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置，其特征在于，所述換流器為基于二極管的換流器。

8.一種適用于新能源送出的直流輸電裝置的控制方法，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置上，其特征在于，該控制方法包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于新能源送出的直流輸電裝置的控制方法，其特征在于，包括：根據(jù)所述直流故障信號(hào)控制第一全橋模塊和第二全橋模塊運(yùn)行，投切對(duì)應(yīng)的電容；同時(shí)控制第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件的導(dǎo)通，讓所述耗能元件投入運(yùn)行，以消耗有功能量。

10.一種終端設(shè)備，其特征在于，包括處理器以及存儲(chǔ)器；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種適用于新能源送出的直流輸電裝置及其控制方法和設(shè)備，應(yīng)用于送端系統(tǒng)的換流站上，換流站包括至少一條送出線路，每條送出線路包括換流變壓器與換流變壓器連接的換流器，該直流輸電裝置包括在換流變壓器與換流器之間并聯(lián)有耗能功能的電壓支撐模組，電壓支撐模組還用于給換流器提供運(yùn)行所需的無功以及調(diào)節(jié)換流器交流側(cè)的電壓。該直流輸電裝置通過電壓支撐模組給換流器中二極管運(yùn)行提供所需的無功，通過調(diào)節(jié)換流器中二極管交流側(cè)的電壓，從而調(diào)整換流站直流的輸出功率，增強(qiáng)換流站的可控性，降低送端系統(tǒng)的總體成本；當(dāng)換流變壓器的直流側(cè)發(fā)生故障時(shí)，采用電壓支撐模組可以及時(shí)的投入耗能，使得送端系統(tǒng)的功率達(dá)到平衡狀態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：辛清明,馮俊杰,侯婷,趙曉斌,黃碧月,張依寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6