技术摘要：
本申请提供功率互济装置及混合多端直流输电系统。所述功率互济装置配置在电压源型换流器单元的正极出口或/和负极出口，所述功率互济装置包括第一阻断单元、第二阻断单元、第一开关和第二开关，所述第二开关与所述第一开关的一端相互连接；所述第一阻断单元的第一端连接  全部
背景技术：
近年来，LCC-HVDC(Line  commutated  converter  high  voltage  direct  current，基于电网换相换流器的高压直流输电系统)成本低、损耗小、运行技术成熟。而 VSC-HVDC(Voltage  sourced  converter  high  voltage  direct  current，基于电压源换流 器的高压直流输电系统)能够实现有功功率及无功功率解耦控制、可以向无源网络供电、结 构紧凑占地面积小、不存在逆变侧换相失败问题。综合二者的混合直流输电技术获得了快 速发展，具有良好的工程应用前景，通过在整流侧采用LCC-HVDC，逆变侧采用VSC-HVDC,可 以减轻或避免逆变侧的换相失败问题，同时一定程度保证工程造价上的优势。 因此结合常规直流输电和柔性直流输电的混合直流输电系统将具有很好的工程 应用前景。目前混合直流输电系统的拓扑结构主要有如图1所示的对称单极接线的混合两 端直流输电系统和图2所示的对称双极接线的混合两端直流输电系统。由于目前功率器件 的电流能力的限制，VSC换流器输送直流功率的能力还远小于LCC换流器，因此图1和图2中 的混合直流输电系统还不能实现大容量的直流输电需求。 为了满足远距离大容量输电的要求，逆变换流站的VSC需要采取串并联扩容技术， 若需要提高输送电流能力，则需要采用多个VSC并联。然而现有的基于VSC的直流输电系统 存在一个较大的缺陷：无法有效的处理直流线路故障，系统可靠性低。 现有技术中，对于直流线路故障，ABB公司采用增加直流断路器来解决直流架空线 故障。西门子公司采用基于全桥子模块的模块化多电平换流器结构来解决。阿尔斯通公司 采用全桥电路且桥臂串联电力电子开关器件的方式来解决。上述解决方案都大大地增加了 换流站的建造成本，同时增加了直流系统的损耗。国内也有文献提出通过在直流输电线路 上串联二极管，利用二极管的单向导通特性，有效的阻断直流故障电流从而实现直流线路 故障的穿越，然而此种方法只适合功率传输单方向的工程，且VSC换流器只能逆变运行。而 当逆变站采用多个VSC并联运行时，有时为了灵活输送功率需要VSC换流器间潮流双向流 动，需要电压源型换流器或模块化多电平换流器作为整流器运行，此种方法便失效了。
技术实现要素：
本申请实施例提供一种功率互济装置，所述功率互济装置配置在电压源型换流器 单元的正极出口或/和负极出口，所述功率互济装置包括第一开关、第二开关、第一阻断单 元和第二阻断单元，所述第二开关与所述第一开关的一端相互连接；所述第一阻断单元的 第一端连接所述第一开关的另一端，第二端连接所述第二开关的另一端且所述第二端连接 第一电压源型换流器单元；所述第二阻断单元的第一端与所述第一开关和所述第二开关相 互连接的一端连接，第二端连接第二电压源型换流器单元。 4 CN 111555331 A 说　明　书 2/8 页 根据一些实施例，所述功率互济装置还包括第三开关、第四开关；所述第四开关与 所述第三开关的一端相互连接，所述第三开关的另一端和所述第四开关的另一端分别连接 在所述第二阻断单元的两端。 根据一些实施例，所述功率互济装置还包括第三阻断单元，所述第三阻断单元与 所述第一开关和所述第二开关相互连接的一端连接或与所述第三开关和第四开关相互连 接的一端连接。 根据一些实施例，所述功率互济装置还包括第五开关和第六开关，所述第六开关 与所述第五开关的一端相互连接，所述第五开关的另一端和所述第六开关的另一端分别连 接在所述第三阻断单元的两端。 根据一些实施例，所述第一阻断单元、第二阻断单元或第三阻断单元均包括至少 一个串联连接或并联连接的功率半导体器件或换流器单元。 根据一些实施例，所述阻断单元还包括至少一个串联开关，所述串联开关与所述 功率半导体器件或所述换流器单元串联连接。 根据一些实施例，所述换流器单元包括三相桥式电路或串联连接和/或并联连接 的多个三相桥式电路。 根据一些实施例，所述第一阻断单元或第二阻断单元或第三阻断单元两端并联连 接避雷器。 根据一些实施例，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所 述第五开关以及所述第六开关包括机械式开关、电力电子开关或刀闸的至少一种。 根据一些实施例，所述串联开关包括机械式开关、电力电子开关或刀闸的至少一 种。 根据一些实施例，安装在电压源型换流器单元的正极出口和/或负极出口的所述 功率互济装置结构可以相同或不同。 本申请实施例还提供一种混合多端直流输电系统，包括整流换流站、逆变换流站、 直流输电线路和如上所述的功率互济装置，所述整流换流站用于连接送端交流电网，所述 整流换流站包括至少一组晶闸管换流器单元；所述逆变换流站用于连接受端交流电网，所 述逆变换流站包括至少两组电压源型换流器单元；所述直流输电线路用于连接所述整流换 流站和所述逆变换流站；所述电压源型换流器单元通过所述功率互济装置与所述直流输电 线路或所述混合多端直流输电系统的接地极相连接。 根据一些实施例，依据所需连接的电压源型换流器单元的个数可以选择多个所述 功率互济装置进行组合，多个所述功率互济装置相同或者不同。 根据一些实施例，所述混合多端直流输电系统还包括控制器，所述控制器用于控 制所述功率互济装置、所述整流换流站及所述逆变换流站。 根据一些实施例，所述控制器依据所述混合多端直流输电系统运行方式，调整所 述逆变换流站中所述功率互济装置的开关状态并切换所述逆变换流站中至少一组电压源 型换流器单元作为整流器工作。 本申请实施例提供的技术方案，功率互济装置应用在至少一端为含有晶闸管换流 器的整流换流站，至少二端为含有电压源型换流器的逆变换流站组成的混合多端直流输电 系统，成本损耗低，可以在直流线路发生故障时，维持两侧换流器不闭锁，仍然给所连交流 5 CN 111555331 A 说　明　书 3/8 页 系统提供无功支撑，有效防止逆变换流站在直流线路故障期间同时失去有功功率和无功功 率，维持所连交流系统电压的稳定。通过并联的开关刀闸能够实现混合多端直流输电系统 潮流方向的灵活控制，而且能够在换流器不闭锁的情况下有效处理混合直流输电系统的直 流输电线路故障，并能在故障恢复后实现直流功率的快速恢复，更好的保护交直流输电系 统的安全。 附图说明 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他 的附图。 图1是现有技术的对称单极接线的混合两端直流输电系统示意图。 图2是现有技术的对称双极接线的混合两端直流输电系统示意图。 图3是本申请实施例提供的一种功率互济装置结构示意图之一。 图4是本申请实施例提供的一种功率互济装置结构示意图之二。 图5是本申请实施例提供的一种功率互济装置结构示意图之三。 图6是本申请实施例提供的一种功率互济装置结构示意图之四。 图7是本申请实施例提供的一种功率互济装置结构示意图之五。 图8是本申请实施例提供的一种功率互济装置结构示意图之六。 图9是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之一。 图10是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之二。 图11是本申请实施例提供的一种阻断单元结构示意图之三。 图12是本申请实施例提供的一种混合三端直流输电系统示意图。 图13是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之一。 图14是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之二。 图15是本申请实施例提供的一种混合四端直流输电系统示意图之三。 图16是本申请实施例提供的一种混合五端直流输电系统示意图。