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1、(10)申请公布号 CN 104242307 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104242307 A (21)申请号 201410476773.7 (22)申请日 2014.09.18 H02J 3/00(2006.01) H02J 1/08(2006.01) H02J 3/01(2006.01) H02J 1/02(2006.01) (71)申请人 国家电网公司 地址 100761 北京市西城区西长安街 86 号 申请人 江苏省电力公司 江苏省电力公司电力科学研究院 (72)发明人 马勇 孙秋芹 刘洋 陶风波 周志成 (74)专利代理机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 。
2、32224 代理人 董建林 (54) 发明名称 一种输电连接结构 (57) 摘要 本发明公开了一种输电连接结构， 包括送端、 升压变压器和降压变压器 ； 所述送端包括直流电 源和交流电源， 所述升压变压器为三绕组结构， 所 述升压变压器的高压侧和低压侧均为星形结构， 所述升压变压器的低压侧与交流电源连接， 所述 升压变压器的高压侧中性点与直流电源连接， 所 述升压变压器的高压侧通过输电线路与降压变压 器的高压侧连接， 所述升压变压器的低压侧与交 流电网并网 ； 所述升压变压器高压侧的三根绕组 上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤 波器。本发明通过将直流电源接入升压变压器的 高压侧中性点。
3、， 利用输电线路进行交流电能和直 流电能的同步传输， 提高了输电线的输送能力。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104242307 A CN 104242307 A 1/1 页 2 1. 一种输电连接结构， 其特征在于 ： 包括送端、 升压变压器和降压变压器 ； 所述送端包括直流电源和交流电源， 所述升压变压器为三绕组结构， 所述升压变压器 的高压侧和低压侧均为星形结构， 所述升压变压器的低压侧与交流电源连接， 所述升压变 压器的。
4、高压侧中性点与直流电源连接， 所述升压变压器的高压侧通过输电线路与降压变压 器的高压侧连接， 所述升压变压器的低压侧与交流电网并网 ； 所述升压变压器高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤波 器。 2. 根据权利要求 1 所述的一种输电连接结构， 其特征在于 ： 所述降压变压器为三绕组 结构。 3. 根据权利要求 2 所述的一种输电连接结构， 其特征在于 ： 所述降压变压器的高压侧 和低压侧均为星形结构。 4. 根据权利要求 3 所述的一种输电连接结构， 其特征在于 ： 所述降压变压器高压侧的 三根绕组上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤波器。 5. 根据权利要求。
5、 1 或 4 所述的一种输电连接结构， 其特征在于 ： 所述三相滤波器包括 三个电容和三个电感， 每个电感的一端连接一抽头， 另一端连接一电容， 三个电容末端连接 在一起。 6. 根据权利要求 1 所述的一种输电连接结构， 其特征在于 ： 所述升压变压器的低压侧 还连接有负载。 权 利 要 求 书 CN 104242307 A 2 1/4 页 3 一种输电连接结构 技术领域 0001 本发明涉及一种输电连接结构， 属于电力系统电能传输领域。 背景技术 0002 随着经济的不断发展， 用电需求量迅速增加， 输电线路传输的功率也越来越大。 为 了提高输电线路的容量， 减少输电线路的损耗， 提升资源。
6、的利用效率， 国内外研究人员提出 了多种输电方式， 包括特高压交流输电、 特高压直流输电、 多相输电技术、 紧凑型输电线路， 同塔多回输电技术等， 各种输电方式的优缺点。主要情况如下 ： 0003 特高压交流输电是指电压等级为 1000kV 的交流输电， 具有输电能力强、 输电损 耗低、 节约输电走廊占地面积的特点， 在大容量、 远距离输送电能上具有明显的经济优势。 2006年， 国家电网公司建成了晋东南-南阳-荆门特高压交流试验示范工程， 目前已投入商 业化运行， 实现了华北电网和华中电网的水火调剂、 优势互补， 具有错峰、 调峰和跨流域补 偿等综合社会效益和经济效益。 0004 特高压直流。
7、输电适合大功率、 远距离输电。 直流输电系统通常中间无落点， 即点对 点直接将电力送往负荷中心， 它可以减少或避免大量过网潮流， 可按照送受两端运行方式 变化而改变潮流 ； 在交直流并联输电的情况下， 利用直流有功功率调制， 可以有效抑制与其 并列的交流线路的功率振荡， 包括区域性低频振荡， 明显提高交流系统的暂态、 动态稳定性 能。 0005 多相输电是指相数多于三相的新型输电技术。多相输电技术导线间距减小， 线路 紧凑， 正序电抗较小， 可与现有的系统协调、 兼容运行。 多相输电功率可大幅提高， 相同电压 下， 系统的正序电抗下降， 可促使稳定极限功率上升 ； 此外， 多相输电具有表面电场。
8、强度较 小， 架空线路走廊窄等优点。 0006 除上述以外， 还有紧凑型输电线路， 同塔多回输电技术等。 已有的输电方式各具优 缺点及应用前景。 如何提高单位长度输电线路的输送容量， 提升输电效率， 是电力技术人员 研究的一个重要方向。 发明内容 0007 为了解决上述技术问题， 本发明提供了一种输电连接结构， 可以显著提高输电线 路的输送容量。 0008 为了达到上述目的， 本发明所采用的技术方案是 ： 0009 一种输电连接结构， 包括送端、 升压变压器和降压变压器 ； 所述送端包括直流电源 和交流电源， 所述升压变压器为三绕组结构， 所述升压变压器的高压侧和低压侧均为星形 结构， 所述升。
9、压变压器的低压侧与交流电源连接， 所述升压变压器的高压侧中性点与直流 电源连接， 所述升压变压器的高压侧通过输电线路与降压变压器的高压侧连接， 所述升压 变压器的低压侧与交流电网并网 ； 所述升压变压器高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤波器。 说 明 书 CN 104242307 A 3 2/4 页 4 0010 所述降压变压器为三绕组结构。 0011 所述降压变压器的高压侧和低压侧均为星形结构。 0012 所述降压变压器高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 每个抽头连接依次连接有 一电容和一电感， 三根抽头共同连接一三相滤波器。 0013 所述三相滤波器包括三个电容和。
10、三个电感， 每个电感的一端连接一抽头， 另一端 连接一电容， 三个电容末端连接在一起。 0014 所述升压变压器的低压侧还连接有负载。 0015 本发明所达到的有益效果 ： 1、 本发明通过将直流电源接入升压变压器的高压侧中 性点， 利用输电线路进行交流电能和直流电能的同步传输， 提高了输电线的输送能力 ； 2、 本发明的升压变压器高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤波 器， 能有效抑制谐波。 附图说明 0016 图 1 为本发明的整体拓扑连接图。 0017 图 2 为变压器磁化曲线。 0018 图 3 为本发明连接示意图。 0019 图 4 为升压变压器的绕组连接图。。
11、 0020 图 5 为升压变压器等效电流图。 0021 图 6 为传统输电系统网侧电流。 0022 图 7 为传统输电系统网侧电流谐波分布。 0023 图 8 为本发明网侧电流。 0024 图 9 为本发明的电流谐波分布。 具体实施方式 0025 下面结合附图对本发明作进一步描述。 以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案， 而不能以此来限制本发明的保护范围。 0026 如图 1 所示， 一种输电连接结构， 包括送端、 升压变压器、 输电线路和降压变压器 ； 送端包括直流电源和交流电源 ； 升压变压器为三绕组结构， 所述升压变压器的高压侧和低 压侧均为星形结构， 输电线路采用常规输电线。
12、路。 0027 上述输电连接结构的具体连接如图 3 所示， 升压变压器的低压侧与交流电源连 接， 升压变压器的高压侧中性点与直流电源连接， 升压变压器的高压侧通过输电线路与降 压变压器的高压侧连接， 升压变压器的低压侧与交流电网并网， 并连接有负载 ； 升压变压器 高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤波器。 0028 三相滤波器包括三个电容和三个电感， 每个电感的一端连接一抽头， 另一端连接 一电容， 三个电容末端连接在一起。 0029 三相滤波器能够有效抑制谐波。当直流电流流入升压变压器绕组时， 升压变压器 铁芯将出现饱和， 铁芯工作在磁化曲线的饱和区， 如附图 2 。
13、中 B 点所示， 系统将产生大量谐 波， 通过三相滤波器， 为谐波电流提供短路通道。 0030 三相滤波器抑制谐波， 原理如下 ： 说 明 书 CN 104242307 A 4 3/4 页 5 0031 针对交流输电， 假设输电线路每相的交流电压分量为 Vph， 输电线路传输的交流功 率 Pac为 0032 Pac 3Vph2sin/X (1) 0033 其中 X 为输电线路的交流电抗， 为输电线路两端的功角差。 0034 针对直流输电， 假设输电线路每相的直流电压分量为 Vdc， 输电线路传输的直流功 率 Pdc为 0035 Pdc 3VdcIdc (2) 0036 其中 Idc为输电线路每。
14、相的直流电流分量。 0037 因此， 输电线路传输的总功率为 0038 Ptotal Pac+Pdc 3Vph2sin/X+3VdcIdc (3) 0039 直流电流流入升压变压器绕组时， 升压变压器铁芯将出现饱和。升压变压器的等 效电路模型如附图 5 所示。针对图 5， 由基尔霍夫定律可得 ： 0040 0041 其中， US为电压源， UL为负载电压， UM是励磁电压， IS为输电线路电流， IL为负载 侧电流， IM为励磁电流， IF为三相滤波器中的电流， Z1、 Z2、 Z3、 Z4分别为升压变压器一次绕组 等效阻抗、 二次绕组等效阻抗、 三次绕组等效阻抗， 三相滤波器等效阻抗。 00。
15、42 对式 (4) 进行变换可知 ： 0043 0044 0045 当负载侧电流 IL、 励磁电流 IM以及电源电压 US一定时， IS主要与一次绕组等值阻 抗 Z1， 三次绕组等效阻抗 Z3以及三相滤波器的等效阻抗 Z4有关。通过调整升压变压器绕组 布置方式， 使 Z3 0， 三相滤波器将对特定频率的谐波产生调谐作用， 当三相滤波器的等值 阻抗 Z4 0 时， 此时 IS与 IM、 IL无关， IM与 IL中被分流到了三相滤波器所在支路上， 从而屏 蔽对输电线路电流 IS的影响。 0046 对式 (4) 进行变换可知 ： 说 明 书 CN 104242307 A 5 4/4 页 6 0047。
16、 0048 当Z3+Z40时， 升压变压器负载侧电流IL只与负载电压UL和绕组阻抗有关， 由于 升压变压器磁饱和产生的谐波对其影响几乎为零。 0049 上述的降压变压器也为三绕组结构， 可采用常规的变压器， 但是在这里我们采用 的结构与升压变压器的结构一致， 降压变压器的高压侧和低压侧均为星形结构， 降压变压 器高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 每个抽头连接依次连接有一电容和一电感， 三个 电感的末端连接在一起。 0050 综上所述， 上述输电连接结构通过将直流电源接入升压变压器的高压侧中性点， 利用输电线路进行交流电能和直流电能的同步传输， 提高了输电线的输送能力 ； 上述输电 连接结构的。
17、升压变压器高压侧的三根绕组上均设置有一抽头， 三根抽头共同连接一三相滤 波器， 能有效抑制谐波。 0051 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和变形， 这些改进和变形 也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104242307 A 6 1/3 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 104242307 A 7 2/3 页 8 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104242307 A 8 3/3 页 9 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 104242307 A 9 。