一種暫態(tài)能量耗散裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用于電力系統(tǒng)的暫態(tài)能量耗散裝置，所述能量耗散裝置由快速開(kāi)關(guān)和負(fù)荷電阻組成，所述快速開(kāi)關(guān)為機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)或電力電子快速開(kāi)關(guān)。所述暫態(tài)能量耗散裝置用于消耗特高壓交直流系統(tǒng)直流輸電由于換相失敗或閉鎖產(chǎn)生的暫態(tài)能量聚集，防止系統(tǒng)電壓、功角及頻率失穩(wěn)。本實(shí)用新型可以消耗直流輸電由于換相失敗或閉鎖產(chǎn)生的暫態(tài)能量聚集，避免電網(wǎng)出現(xiàn)電壓、功角和頻率穩(wěn)定性問(wèn)題。采用快速開(kāi)關(guān)方案，響應(yīng)時(shí)間小于10ms，完全滿(mǎn)足高壓直流輸電對(duì)負(fù)荷響應(yīng)速度的要求；解決了采用自然冷卻的電力電子開(kāi)關(guān)無(wú)法長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種暫態(tài)能量耗散裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于高壓直流輸電領(lǐng)域，特別涉及一種電力系統(tǒng)暫態(tài)能量耗散裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)存在著新能源發(fā)電(風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電)集中區(qū)域和用電負(fù)荷中心區(qū)域相距較遠(yuǎn)的問(wèn)題，解決的一種方式為通過(guò)多回高壓直流輸電實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的大功率輸送，這種電源結(jié)構(gòu)的變化和交直流混聯(lián)電網(wǎng)格局的形成，使穩(wěn)定性問(wèn)題成文影響電網(wǎng)安全的主要矛盾:當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，單回或者多回高壓直流輸電會(huì)發(fā)生換相失敗甚至閉鎖，導(dǎo)致電能輸出通道會(huì)出現(xiàn)短時(shí)中斷，進(jìn)而使高壓直流輸電整流側(cè)電網(wǎng)出現(xiàn)暫態(tài)能量聚集，而作為支撐電網(wǎng)的主發(fā)電機(jī)組無(wú)法通過(guò)機(jī)端電氣量快速響應(yīng)這種能量聚集，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓崩潰，薄弱斷面功率大幅振蕩，進(jìn)而導(dǎo)致電網(wǎng)失穩(wěn)。及時(shí)無(wú)電壓和功角穩(wěn)定性問(wèn)題，電網(wǎng)頻率可能會(huì)快速升尚，引起風(fēng)電等新能源發(fā)電脫網(wǎng)。
[0003]為避免暫態(tài)能量聚集引起的電網(wǎng)穩(wěn)定性問(wèn)題，電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的方法是配合切機(jī)措施，但是這種方法存在弊端，大量的機(jī)組切除后系統(tǒng)對(duì)電壓的控制能力被弱化，電網(wǎng)的穩(wěn)定性問(wèn)題可能會(huì)更加突出；另外，直流恢復(fù)之后送端電網(wǎng)會(huì)出現(xiàn)低頻問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的，在于提出一種暫態(tài)能量耗散裝置，用于解決高壓直流輸電中出現(xiàn)換相失敗或閉鎖時(shí)的整流側(cè)能量聚集問(wèn)題。
[0005]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是:
[0006]—種暫態(tài)能量耗散裝置，包括快速開(kāi)關(guān)、負(fù)荷電阻，快速開(kāi)關(guān)和負(fù)荷電阻串聯(lián)連接，所述快速開(kāi)關(guān)為機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)或電力電子快速開(kāi)關(guān)，快速開(kāi)關(guān)閉合導(dǎo)通的時(shí)間小于1ms0
[0007]當(dāng)與所述暫態(tài)能量耗散裝置連接的系統(tǒng)發(fā)生故障需要消耗能量時(shí)，快速開(kāi)關(guān)閉合，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)連接，系統(tǒng)恢復(fù)正常后，快速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)斷開(kāi)。
[0008]所述電力電子快速開(kāi)關(guān)由多級(jí)反并聯(lián)的晶閘管組成，兩端還可與一組旁路支路并聯(lián)，旁路支路包括一組旁路開(kāi)關(guān)或一組旁路開(kāi)關(guān)和阻抗單元串聯(lián)，其中阻抗單元可以為電阻也可以為電抗器。
[0009]當(dāng)與所述暫態(tài)能量耗散裝置連接的系統(tǒng)發(fā)生故障需要消耗能量時(shí)，電力電子開(kāi)關(guān)解鎖導(dǎo)通，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)連接，同時(shí)發(fā)指令閉合旁路開(kāi)關(guān)，旁路開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后，閉鎖斷開(kāi)電力電子開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)正常后，斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)斷開(kāi)。
[0010]采用上述方案后，可以消耗掉高壓直流輸電由于換相失敗或閉鎖產(chǎn)生的暫態(tài)能量聚集，防止系統(tǒng)電壓、功角及頻率失穩(wěn)。
[0011]本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0012]1)、消耗直流輸電由于換相失敗或閉鎖產(chǎn)生的暫態(tài)能量聚集，避免電網(wǎng)出現(xiàn)電壓、功角和頻率穩(wěn)定性問(wèn)題。
[0013]2)、調(diào)頻裝置響應(yīng)速度慢，無(wú)法滿(mǎn)足高壓直流換相失敗或閉鎖對(duì)暫態(tài)能量耗散響應(yīng)速度的要求，本方案采用快速開(kāi)關(guān)方案，響應(yīng)時(shí)間小于10ms，完全滿(mǎn)足高壓直流輸電對(duì)負(fù)荷響應(yīng)速度的要求；
[0014]2)、高壓直流輸電閉鎖時(shí)，需要負(fù)荷電阻較長(zhǎng)時(shí)間投入，通過(guò)旁路開(kāi)關(guān)旁路電力電子開(kāi)關(guān)的方式，解決了采用自然冷卻的電力電子開(kāi)關(guān)無(wú)法長(zhǎng)時(shí)運(yùn)行的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是暫態(tài)能量耗散裝置的原理圖；
[0016]圖2是采用反并聯(lián)晶閘管作為電力電子開(kāi)關(guān)的原理圖；
[0017]圖3是給電力電子開(kāi)關(guān)并聯(lián)一個(gè)旁路支路的原理圖；
[0018]其中:1、快速開(kāi)關(guān)，2、負(fù)荷電阻，3、阻抗單元，4、旁路開(kāi)關(guān)，5、電網(wǎng)母線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]圖1所示為本實(shí)用新型一種應(yīng)用于高壓直流輸電領(lǐng)域的暫態(tài)能量耗散裝置的一種實(shí)施例，暫態(tài)能量耗散裝置由機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)1、負(fù)荷電阻2組成；
[0021]所述暫態(tài)能量耗散裝置的連接方式如下:機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)I一端接入高壓直流輸電整流側(cè)電網(wǎng)母線(xiàn)5(也可通過(guò)變壓器升壓后接入)，另一端連接負(fù)荷電阻2;
[0022]當(dāng)與所述暫態(tài)能量耗散裝置連接的系統(tǒng)發(fā)生高壓直流換相失敗或閉鎖需要耗散能量時(shí)，快速開(kāi)關(guān)閉合，將負(fù)荷電阻與所述系統(tǒng)連接，通過(guò)負(fù)荷電阻快速消耗系統(tǒng)暫態(tài)能量，當(dāng)高壓直流系統(tǒng)恢復(fù)正常后，快速開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)分開(kāi)。
[0023]圖2所示為本實(shí)用新型一種應(yīng)用于高壓直流輸電領(lǐng)域的暫態(tài)能量耗散裝置的另一種實(shí)施例，暫態(tài)能量耗散裝置由反并聯(lián)晶閘管組成的電力電子開(kāi)關(guān)1、負(fù)荷電阻2組成；
[0024]所述暫態(tài)能量耗散裝置的連接方式如下:電力電子開(kāi)關(guān)I一端接入高壓直流輸電整流側(cè)電網(wǎng)母線(xiàn)5(也可通過(guò)變壓器升壓后接入)，另一端連接負(fù)荷電阻2;
[0025]當(dāng)與所述暫態(tài)能量耗散裝置連接的系統(tǒng)發(fā)生高壓直流換相失敗或閉鎖需要耗散能量時(shí)，電力電子開(kāi)關(guān)解鎖閉合，將負(fù)荷電阻與所述系統(tǒng)連接，通過(guò)負(fù)荷電阻快速消耗系統(tǒng)暫態(tài)能量，當(dāng)高壓直流系統(tǒng)恢復(fù)正常后，電力電子快速開(kāi)關(guān)閉鎖斷開(kāi)，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)分開(kāi)。
[0026]圖3所示為本實(shí)用新型一種應(yīng)用于高壓直流輸電領(lǐng)域的暫態(tài)能量耗散裝置的第三種實(shí)施例，暫態(tài)能量耗散裝置由反并聯(lián)晶閘管組成的電力電子開(kāi)關(guān)1、負(fù)荷電阻2組成、阻抗單元3、旁路開(kāi)關(guān)4組成。
[0027]所述暫態(tài)能量耗散裝置的連接方式如下:電力電子開(kāi)關(guān)I一端接入高壓直流輸電整流側(cè)電網(wǎng)母線(xiàn)5(也可通過(guò)變壓器升壓后接入)，另一端連接負(fù)荷電阻2，阻抗單元3與旁路開(kāi)關(guān)4串聯(lián)后與電力電子開(kāi)關(guān)I并聯(lián)。
[0028]當(dāng)與所述暫態(tài)能量耗散裝置連接的系統(tǒng)發(fā)生高壓直流換相失敗或閉鎖需要耗散能量時(shí)，首先電力電子開(kāi)關(guān)解鎖閉合，將負(fù)荷電阻與所述系統(tǒng)連接，通過(guò)負(fù)荷電阻快速消耗系統(tǒng)暫態(tài)能量，在解鎖閉合電力電子開(kāi)關(guān)的同時(shí)，由控制系統(tǒng)發(fā)旁路開(kāi)關(guān)的合閘命令，當(dāng)旁路開(kāi)關(guān)閉合后，閉鎖斷開(kāi)電力電子開(kāi)關(guān)防止電力電子器件過(guò)熱，電流轉(zhuǎn)移到旁路支路。當(dāng)高壓直流系統(tǒng)恢復(fù)正常后，斷開(kāi)旁路開(kāi)關(guān)，將負(fù)荷電阻與系統(tǒng)分開(kāi)。
[0029]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種暫態(tài)能量耗散裝置，其特征在于:包括快速開(kāi)關(guān)、負(fù)荷電阻，所述快速開(kāi)關(guān)和所述負(fù)荷電阻串聯(lián)連接，所述快速開(kāi)關(guān)為機(jī)械式快速開(kāi)關(guān)或電力電子快速開(kāi)關(guān)，所述快速開(kāi)關(guān)閉合導(dǎo)通的時(shí)間小于10ms。2.如權(quán)利要求1所述一種暫態(tài)能量耗散裝置，其特征在于:所述電力電子快速開(kāi)關(guān)由多級(jí)反并聯(lián)的晶閘管組成。3.如權(quán)利要求2所述一種暫態(tài)能量耗散裝置，其特征在于:所述電力電子快速開(kāi)關(guān)兩端與一組旁路支路并聯(lián)，所述旁路支路包括一組旁路開(kāi)關(guān)或一組旁路開(kāi)關(guān)和阻抗單元串聯(lián)，其中阻抗單元可以為電阻也可以為電抗器。
【文檔編號(hào)】H02J3/24GK205509501SQ201620292819
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】李成博, 李曉明, 王新寶, 丁峰峰, 韓連山
【申請(qǐng)人】南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司, 常州博瑞電力自動(dòng)化設(shè)備有限公司