一種暫態能量耗散裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種應用于電力系統的暫態能量耗散裝置，所述能量耗散裝置由快速開關和負荷電阻組成，所述快速開關為機械式快速開關或電力電子快速開關。所述暫態能量耗散裝置用于消耗特高壓交直流系統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。本實用新型可以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。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；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。
【專利說明】
一種暫態能量耗散裝置
技術領域
[0001]本實用新型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】
[0002]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尚，引起風電等新能源發電脫網。
[0003]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。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的，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。
[0005]為了達成上述目的，本實用新型的解決方案是:
[0006]—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1ms0
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[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生的暫態能量聚集，防止系統電壓、功角及頻率失穩。
[0011]本實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。
[0013]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；
[0014]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】
[0015]圖1是暫態能量耗散裝置的原理圖；
[0016]圖2是采用反并聯晶閘管作為電力電子開關的原理圖；
[0017]圖3是給電力電子開關并聯一個旁路支路的原理圖；
[0018]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】
[0019]以下將結合附圖，對本實用新型的技術方案進行詳細說明。
[0020]圖1所示為本實用新型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；
[0021]所述暫態能量耗散裝置的連接方式如下:機械式快速開關I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;
[0022]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。
[0023]圖2所示為本實用新型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；
[0024]所述暫態能量耗散裝置的連接方式如下:電力電子開關I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;
[0025]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，電力電子開關解鎖閉合，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，電力電子快速開關閉鎖斷開，將負荷電阻與系統分開。
[0026]圖3所示為本實用新型一種應用于高壓直流輸電領域的暫態能量耗散裝置的第三種實施例，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、阻抗單元3、旁路開關4組成。
[0027]所述暫態能量耗散裝置的連接方式如下:電力電子開關I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，阻抗單元3與旁路開關4串聯后與電力電子開關I并聯。
[0028]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，首先電力電子開關解鎖閉合，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，在解鎖閉合電力電子開關的同時，由控制系統發旁路開關的合閘命令，當旁路開關閉合后，閉鎖斷開電力電子開關防止電力電子器件過熱，電流轉移到旁路支路。當高壓直流系統恢復正常后，斷開旁路開關，將負荷電阻與系統分開。
[0029]以上實施例僅為說明本實用新型的技術思想，不能以此限定本實用新型的保護范圍，凡是按照本實用新型提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本實用新型保護范圍之內。
【主權項】
1.一種暫態能量耗散裝置，其特征在于:包括快速開關、負荷電阻，所述快速開關和所述負荷電阻串聯連接，所述快速開關為機械式快速開關或電力電子快速開關，所述快速開關閉合導通的時間小于10ms。2.如權利要求1所述一種暫態能量耗散裝置，其特征在于:所述電力電子快速開關由多級反并聯的晶閘管組成。3.如權利要求2所述一種暫態能量耗散裝置，其特征在于:所述電力電子快速開關兩端與一組旁路支路并聯，所述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。
【文檔編號】H02J3/24GK205509501SQ201620292819
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】李成博, 李曉明, 王新寶, 丁峰峰, 韓連山
【申請人】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