[發(fā)明專利]過(guò)電壓保護(hù)方法和設(shè)備、及具有如此設(shè)備的電力系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980161130.0
• 申請(qǐng)日: 2009-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102484419A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬斯·努內(nèi)斯;喬納斯·卡爾松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/32
• 分類號(hào): H02M1/32
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 杜誠(chéng);李春暉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于保護(hù)電力系統(tǒng)免于過(guò)電壓發(fā)生的方法，其中電力系統(tǒng)用于經(jīng)受電壓。另外，本發(fā)明涉及用于保護(hù)電力系統(tǒng)免于過(guò)電壓發(fā)生的設(shè)備，其中電力系統(tǒng)用于經(jīng)受電壓，該設(shè)備包括多個(gè)電涌放電器以及包括用于檢測(cè)電力系統(tǒng)中的過(guò)電壓發(fā)生的檢測(cè)裝置。本發(fā)明還涉及包括上述設(shè)備的電力系統(tǒng)。

背景技術(shù)

存在對(duì)改進(jìn)的用于電力系統(tǒng)的過(guò)電壓保護(hù)的需求，其中電力系統(tǒng)例如為包括VSC變流器(VSC＝電壓源變流器)的電力系統(tǒng)、包括線換向變流器(line-commutated?converter)的電力系統(tǒng)、和/或包括電力傳輸線的電力系統(tǒng)，其中電力傳輸線例如為高壓直流(HVDC)傳輸系統(tǒng)。

包括風(fēng)能發(fā)電園或風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)是過(guò)電壓會(huì)特別有害的電力系統(tǒng)。傳統(tǒng)地，離岸風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的風(fēng)力渦輪機(jī)連接到本地交流(AC)總線，其中該本地交流總線連接到第一VSC變流器；第二VSC變流器連接到近岸AC輸電網(wǎng)；以及用于將離岸風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)產(chǎn)生的電力傳輸?shù)浇禔C輸電網(wǎng)的直流(DC)鏈接連接在第一和第二VSC變流器之間。包括所述第二VSC變流器和AC輸電網(wǎng)的逆變器側(cè)上的AC系統(tǒng)中的三相故障將導(dǎo)致包括所述第一VSC變流器和DC鏈接的整流器側(cè)上的高的過(guò)電壓，即第一VSC變流器和DC鏈接將經(jīng)受有害的過(guò)電壓。因此，整流器側(cè)上的VSC變流器可能無(wú)法接收風(fēng)力渦輪機(jī)產(chǎn)生的電力，并且風(fēng)力渦輪機(jī)不得不達(dá)到停止?fàn)顟B(tài)，以及當(dāng)故障被校正或修復(fù)時(shí)，風(fēng)力渦輪機(jī)不得不再次啟動(dòng)，并且該過(guò)程導(dǎo)致發(fā)電的大量下降。

WO2008/131799A1公開(kāi)了多個(gè)保護(hù)電力系統(tǒng)免于過(guò)電壓的方案，其中電力系統(tǒng)包括風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和用于將電力從風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)傳輸?shù)紸C輸電網(wǎng)的DC鏈接，其中每端上的DC鏈接連接到VSC變流器。在一個(gè)方案中，由可切換電阻器組成的DC斷路器連接到DC鏈接。在另一方案中，通過(guò)控制整流器側(cè)上的VSC變流器，來(lái)修改風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)連接到的本地AC總線中的AC電壓。

在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是使用電涌放電器來(lái)減少電力系統(tǒng)中的過(guò)電壓，以保護(hù)電力系統(tǒng)免于過(guò)電壓發(fā)生。例如，WO02/50972A1公開(kāi)了一種用于將直流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓以及將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的VSC變流器，其中VSC變流器的電流閥中的至少之一設(shè)置有與電流閥并聯(lián)連接的用于過(guò)電壓保護(hù)的電路，該電路包括串聯(lián)連接的電涌放電器。

然而，當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)使用電涌放電器來(lái)保護(hù)電力系統(tǒng)，例如上述包括風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)時(shí)，連接的電涌放電器的保護(hù)水平或拐點(diǎn)電壓適配于電力系統(tǒng)，并且被設(shè)定為固定的電力系統(tǒng)最大操作電壓，以及這導(dǎo)致不可變更的過(guò)電壓保護(hù)。

發(fā)明目標(biāo)

因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種改進(jìn)的用于電力系統(tǒng)的過(guò)電壓保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

通過(guò)提供用于保護(hù)電力系統(tǒng)免于過(guò)電壓發(fā)生的設(shè)備來(lái)達(dá)到本發(fā)明的上述目標(biāo)，其中，電力系統(tǒng)用于經(jīng)受電壓，該設(shè)備包括多個(gè)電涌放電器以及包括用于檢測(cè)電力系統(tǒng)中的過(guò)電壓發(fā)生的檢測(cè)裝置，其中所述多個(gè)電涌放電器中的電涌放電器串聯(lián)連接，所述多個(gè)電涌放電器包括可連接到接地的第一電涌放電器和可連接到要被保護(hù)的電力系統(tǒng)的第二電涌放電器，該設(shè)備包括與所述多個(gè)電涌放電器中的至少一個(gè)電涌放電器并聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)裝置，以及該開(kāi)關(guān)裝置用于在沒(méi)有檢測(cè)到過(guò)電壓發(fā)生時(shí)開(kāi)路，以及用于在檢測(cè)到過(guò)電壓發(fā)生時(shí)閉合并且使與開(kāi)關(guān)裝置并聯(lián)連接的電涌放電器短路。

根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)檢測(cè)到電力系統(tǒng)中的過(guò)電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)裝置將使與其并聯(lián)連接的電涌放電器短路，從而電力系統(tǒng)中的能量被“吸收”以及過(guò)電壓還被降低到更低水平。因此，有效地改進(jìn)了電力系統(tǒng)的過(guò)電壓保護(hù)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備應(yīng)用于上述涉及風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的示例中的電力系統(tǒng)時(shí)，如果發(fā)生相應(yīng)的故障，則風(fēng)力渦輪機(jī)不必達(dá)到停止?fàn)顟B(tài)。代替地，能量被創(chuàng)新的設(shè)備吸收，而過(guò)電壓被降低到更低水平。創(chuàng)新的設(shè)備可在若干位置連接到系統(tǒng)，而在實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，公開(kāi)了若干示例。

當(dāng)具有現(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的提供固定保護(hù)水平的電涌放電器時(shí)，保護(hù)水平被最大連續(xù)性操作電壓限制，并且保護(hù)水平相對(duì)高。這增加了對(duì)電涌放電器的磨損。在根據(jù)本公開(kāi)的方案中，設(shè)備的保護(hù)水平在檢測(cè)到過(guò)電壓時(shí)被“調(diào)整”到更低水平，而電力系統(tǒng)可在檢測(cè)到過(guò)電壓時(shí)繼續(xù)運(yùn)行，以及還減少了對(duì)電涌放電器的磨損。電力系統(tǒng)的其它組件也可被定尺寸到更低保護(hù)水平，這提供成本節(jié)省。

通過(guò)關(guān)于開(kāi)關(guān)裝置的術(shù)語(yǔ)“開(kāi)路”來(lái)表示開(kāi)關(guān)裝置處于開(kāi)路狀態(tài)或不導(dǎo)電狀態(tài)，在該狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)裝置基本上不可導(dǎo)電并且不傳導(dǎo)任何電流，以及開(kāi)關(guān)裝置可被稱為斷開(kāi)。通過(guò)關(guān)于開(kāi)關(guān)裝置的術(shù)語(yǔ)“閉合”來(lái)表示開(kāi)關(guān)裝置處于閉合狀態(tài)或?qū)щ姞顟B(tài)，在該狀態(tài)中，開(kāi)關(guān)裝置可導(dǎo)電并且傳導(dǎo)電流，以及開(kāi)關(guān)裝置可被稱為接通。