一种直流组网拓扑及包含该拓扑的电力系统的运行方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115549059A(43)申请公布日2022.12.30(21)申请号202211144896.1(51)Int.Cl.(22)申请日2022.09.20H02J1/10(2006.01)H02J1/14(2006.01)(71)申请人国网浙江省电力有限公司电力科学H02M3/335(2006.01)研究院地址310014浙江省杭州市下城区朝晖八区华电弄1号申请人中国科学院电工研究所(72)发明人许烽霍群海黄晓明陆承宇邓华威陆翌王松王文勇丁超方芳孙文文陈明阮黎翔沈奕菲曹文斌钱政旭李心宇(74)专利代理机构浙江翔隆专利事务所(普通合伙)33206专利代理师张建青权利要求书3页说明书8页附图4页(54)发明名称一种直流组网拓扑及包含该拓扑的电力系统的运行方法(57)摘要本发明公开了一种直流组网拓扑及包含该拓扑的电力系统的运行方法。本发明的拓扑为分层拓扑结构，分为高压层‑中压层‑底压层；所述的高压层，其由高压直流输电线路构成蜂巢状高压直流组网，相邻高压直流输电线路间采用高压三端口直流变换器进行连接；所述的中压层，其由中压直流输电线路构成蜂巢状中压直流组网，相邻中压直流输电线路间采用中压三端口直流变换器进行连接；所述的低压层，其由供配电系统和分布式电源构成蜂巢状低压直流组网，采用低压三端口直流变换器进行连接。本发明的直流组网拓扑提升了配电网的经济性、可靠性和灵活性；上述直流组网拓扑的电力系统运行控制方法，实现了电力系统低碳经济稳态运行。CN115549059ACN115549059A权利要求书1/3页1.一种直流组网拓扑，其特征在于，该拓扑为分层拓扑结构，分为高压层‑中压层‑底压层；所述的高压层，其由高压直流输电线路构成蜂巢状高压直流组网，相邻高压直流输电线路间采用高压三端口直流变换器进行连接；所述的中压层，其由中压直流输电线路构成蜂巢状中压直流组网，相邻中压直流输电线路间采用中压三端口直流变换器进行连接；所述的低压层，其由供配电系统和分布式电源构成蜂巢状低压直流组网，采用低压三端口直流变换器进行连接；所述高压层中的单个蜂巢区域大于中压层中的单个蜂巢区域；所述中压层中的单个蜂巢区域大于低压层中的单个蜂巢区域。2.根据权利要求1所述的一种直流组网拓扑，其特征在于，所述的蜂巢状为对称蜂巢状或非对称蜂巢状。3.根据权利要求1所述的一种直流组网拓扑，其特征在于，所述低压层中，低压三端口直流变换器为磁耦合式三端口直流变换器。4.根据权利要求1所述的一种直流组网拓扑，其特征在于，所述高压层使用MMC模块减小开关管应力，经过串联分压后，使用DAB结构的MMC混合拓扑进行电压转换；高压层与中压层电能变换采用ISOP结构；所述的中压层使用MMC模块减小中压层应力，中压层采用并联输出模式；低压层与并联输出的中压层前端子支路相连，中压层与低压层电能变换使用非隔离性型双向buck/boost电路，使用MMC模块减小电压应力。5.根据权利要求4所述的一种直流组网拓扑，其特征在于，在高压层串联支路添加直流断路器，当高压层某条串联支路出现故障时，将其断开，从而保障高压层其他串联支路能够正常运行；在中压层与低压层电能变换连接端口左侧设置直流断路器，当某条中压层并联直流发生故障时将其断开，以保障中压层其他支路和其他支路低压配电网正常运行；在低压层设置直流断路器，当某低压配电网出现故障时，将其隔离以保障中压层配电网和高压层配电网正常运行。6.根据权利要求1‑5任一项所述的一种直流组网拓扑，其特征在于，其工作模式如下：工作模式1：高压层向中压层供电，中压层向低压层供电高压层电能向中压层传输，中压层电能向低压层传输，为N个低压配电网供电，当某个低压配电网出现故障时，不影响整个系统正常工作；N个中压配电网通过中压层配电网互联，相互支撑；工作模式2：低压层向中压层供电，中压层向高压层供电低压层为发电端，将N个低压配电网所连接的光伏风机集群发电汇集到中压配电网，再由中压配电网将电能变换到高压电网，从而实现电能高压直流远距离传输；工作模式3：高压层向中压层供电，低压层向中压层供电高压层为发电端，部分低压配电网具有发电单元和储能装置，当中压配电网电能不足时，由高压层和部分低压配电网共同为中压配电网供电，增强系统稳定性；工作模式4：中压层向高压层供电，中压层向部分低压层供电，部分低压层为中压层供电2CN115549059A权利要求书2/3页当N个低压配电网中有M个低压配电网为发电源，N‑M个低压配电网为用电负荷，将M个低压配电网所发电能传向中压配电网，中压配电网向N‑M个低压配电网的用电负荷供电，并将剩余电能由中压配电网传输到高压层，实现高压直流输电。7.包含权利要求1‑5任一项所述直流组网拓扑的直流电力系统的运行方法，