[發明專利]一種暫態能量耗散裝置

在審

• 申請號: 201610218722.3
• 申請日: 2016-04-08
• 公開（公告）號: CN105656051A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 李成博;李曉明;王新寶;丁峰峰;韓連山
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司;常州博瑞電力自動化設備有限公司
• 主分類號: H02J3/14
• 分類號: H02J3/14;H02J3/36;H02J3/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高壓直流輸電領域，特別涉及一種電力系統暫態能量耗散裝置。

背景技術

我國存在著新能源發電(風力發電、光伏發電)集中區域和用電負荷中心區 域相距較遠的問題，解決的一種方式為通過多回高壓直流輸電實現點對點的大功 率輸送，這種電源結構的變化和交直流混聯電網格局的形成，使穩定性問題成文 影響電網安全的主要矛盾：當電網發生短路故障時，單回或者多回高壓直流輸電 會發生換相失敗甚至閉鎖，導致電能輸出通道會出現短時中斷，進而使高壓直流 輸電整流側電網出現暫態能量聚集，而作為支撐電網的主發電機組無法通過機端 電氣量快速響應這種能量聚集，導致電網電壓崩潰，薄弱斷面功率大幅振蕩，進 而導致電網失穩。及時無電壓和功角穩定性問題，電網頻率可能會快速升高，引 起風電等新能源發電脫網。

為避免暫態能量聚集引起的電網穩定性問題，電力系統中傳統的方法是配合 切機措施，但是這種方法存在弊端，大量的機組切除后系統對電壓的控制能力被 弱化，電網的穩定性問題可能會更加突出；另外，直流恢復之后送端電網會出現 低頻問題。

發明內容

本發明的目的，在于提出一種暫態能量耗散裝置，用于解決高壓直流輸電中 出現換相失敗或閉鎖時的整流側能量聚集問題。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

一種暫態能量耗散裝置，包括快速開關、負荷電阻，快速開關和負荷電阻串 聯連接，所述快速開關為機械式快速開關或電力電子快速開關，快速開關閉合導 通的時間小于10ms。

當與所述暫態能量耗散裝置連接的系統發生故障需要消耗能量時，快速開關 閉合，將負荷電阻與系統連接，系統恢復正常后，快速開關斷開，將負荷電阻與 系統斷開。

所述電力電子快速開關由多級反并聯的晶閘管組成，兩端還可與一組旁路支 路并聯，旁路支路包括一組旁路開關或一組旁路開關和阻抗單元串聯，其中阻抗 單元可以為電阻也可以為電抗器。

當與所述暫態能量耗散裝置連接的系統發生故障需要消耗能量時，電力電子 開關解鎖導通，將負荷電阻與系統連接，同時發指令閉合旁路開關，旁路開關導 通后，閉鎖斷開電力電子開關，系統恢復正常后，斷開旁路開關，將負荷電阻與 系統斷開。

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生的暫態 能量聚集，防止系統電壓、功角及頻率失穩。

本發明具有以下有益效果：

1)、消耗直流輸電由于換相失敗或閉鎖產生的暫態能量聚集，避免電網出 現電壓、功角和頻率穩定性問題。

2)、調頻裝置響應速度慢，無法滿足高壓直流換相失敗或閉鎖對暫態能量 耗散響應速度的要求，本方案采用快速開關方案，響應時間小于10ms，完全滿 足高壓直流輸電對負荷響應速度的要求；

2)、高壓直流輸電閉鎖時，需要負荷電阻較長時間投入，通過旁路開關旁 路電力電子開關的方式，解決了采用自然冷卻的電力電子開關無法長時運行的問 題。

附圖說明

圖1是暫態能量耗散裝置的原理圖；

圖2是采用反并聯晶閘管作為電力電子開關的原理圖；

圖3是給電力電子開關并聯一個旁路支路的原理圖；

其中：1、快速開關，2、負荷電阻，3、阻抗單元，4、旁路開關，5、電網 母線。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

圖1所示為本發明一種應用于高壓直流輸電領域的暫態能量耗散裝置的一 種實施例，暫態能量耗散裝置由機械式快速開關1、負荷電阻2組成；

所述暫態能量耗散裝置的連接方式如下：機械式快速開關1一端接入高壓直 流輸電整流側電網母線5(也可通過變壓器升壓后接入)，另一端連接負荷電阻 2；

當與所述暫態能量耗散裝置連接的系統發生高壓直流換相失敗或閉鎖需要 耗散能量時，快速開關閉合，將負荷電阻與所述系統連接，通過負荷電阻快速消 耗系統暫態能量，當高壓直流系統恢復正常后，快速開關斷開，將負荷電阻與系 統分開。

圖2所示為本發明一種應用于高壓直流輸電領域的暫態能量耗散裝置的另 一種實施例，暫態能量耗散裝置由反并聯晶閘管組成的電力電子開關1、負荷電 阻2組成；