CN111654049A - 一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统及其控制方法 - Google Patents

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杜晓磊
李成博
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    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Abstract

本发明公开一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统，电力电子开关的一端接入柔性直流输电整流侧交流电网母线，另一端连接负荷电阻，交流电压互感器连接于柔性直流输电系统的整流侧电网母线，直流侧电压互感器连接于柔性直流输电系统直流侧，控制装置采集交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，控制电力电子开关。本发明还公开一种控制方法，当交流侧电压出现过压、频率过高，或直流侧电压出现过压，则控制电力电子开关快速解锁，将负荷电阻与交流系统连接；系统恢复正常后，闭锁电力电子开关，将负荷电阻与系统断开。此种技术方案可解决柔性直流输电系统发生故障导致的系统过压以及频率失稳问题。

Description

一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统及其控制方法
技术领域
本发明属于柔性直流输电领域，特别涉及一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统及其控制方法。
背景技术
柔性直流输电系统的一个很大的优势就是可以对孤岛电网进行能量的传输，例如应用于海上油气钻井平台的供电和风电并网等，在国内外已经有大量应用。
以柔性直流输电为唯一能量输出通道的孤岛电网，当系统发生故障时，无论是在交流侧还是直流侧，柔性直流输电系统的的输出功率都会受到限制，将远小于设计的额定容量，甚至发生极闭锁。而对于以风力发电为主的孤网系统，稳控系统并不能很快降功率或切除风力发电机，这样会造成交流电压升高，进一步引起柔直流输电功率模块本体电压升高，甚至损害设备。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统及其控制方法，其可解决柔性直流输电系统发生故障导致的系统过压以及频率失稳问题。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统，包括电力电子开关、负荷电阻、交流侧电压互感器、直流侧电压互感器和控制装置，其中，电力电子开关的一端接入柔性直流输电整流侧交流电网母线，另一端连接负荷电阻，交流电压互感器连接于柔性直流输电系统的整流侧电网母线，直流侧电压互感器连接于柔性直流输电系统直流侧，控制装置采集交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，控制所述电力电子开关。
上述控制装置采集交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，控制所述电力电子开关的方法是：控制装置采集到交流侧电压互感器的电压信号，判断其过压或者频率过高；或者控制装置采集到直流侧电压互感器的电压信号，判断其过压时，向电力电子开关发出解锁信号，将负荷电阻与交流电网断开；否则，电力电子开关保持闭合状态。
如前所述的一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统的控制方法，控制装置采集到交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，当交流侧电压出现过压、频率过高，或直流侧电压出现过压，则控制电力电子开关快速解锁，将负荷电阻与交流系统连接，消耗因柔性直流输电故障而无法送出的孤岛电网能量；系统恢复正常后，闭锁电力电子开关，将负荷电阻与系统断开。
采用上述方案后，本发明通过综合判断交流侧电压和直流侧电压的信号，可以判断出柔性直流输电系统发生故障，同时采用电力电子开关投切负荷电阻的方案，可以快速做出响应，完全满足柔性直流输电对负荷响应速度的要求；可以消耗柔性直流输电系统因故障导致的暂态聚集能量，防止柔性直流输电系统功率模块过压，同时能防止交流系统电压频率失稳。
附图说明
图1是本发明的原理图；
其中：1、电力电子开关，2、负荷电阻，3、交流侧电压互感器，4、直流侧电压互感器，5、控制装置。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
图1所示为本发明一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统的一种实施案例，能量耗散系统包括电力电子开关1、负荷电阻2、交流侧电压互感器3、直流侧电压互感器4和控制装置5，其中，电力电子开关1的一端接入柔性直流输电整流侧交流电网母线，另一端连接负荷电阻2，交流电压互感器3连接于柔性直流输电系统的整流侧电网母线，直流侧电压互感器4连接于柔性直流输电系统直流侧，控制装置5采集交流侧电压互感器3和直流侧电压互感器4的电压信号，控制所述电力电子开关1。
基于以上能量耗散系统的控制方法，当控制装置采集到交流侧电压出现过压、频率过高，或采集到的直流侧电压出现过压时，可以判断出能量耗散系统连接的柔性直流输电系统发生故障需要消耗能量，控制装置将给电力电子开关发出解锁信号，将负荷电阻与交流系统连接，消耗因柔性直流输电故障而无法送出的孤岛电网能量，防止柔性直流输电功率模块电压升高，保护柔性直流输电系统。系统恢复正常后，闭锁电力电子开关，将负荷电阻与系统断开。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统，其特征在于：包括电力电子开关、负荷电阻、交流侧电压互感器、直流侧电压互感器和控制装置，其中，电力电子开关的一端接入柔性直流输电整流侧交流电网母线，另一端连接负荷电阻，交流电压互感器连接于柔性直流输电系统的整流侧电网母线，直流侧电压互感器连接于柔性直流输电系统直流侧，控制装置采集交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，控制所述电力电子开关。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述控制装置采集交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，控制所述电力电子开关的方法是：控制装置采集到交流侧电压互感器的电压信号，判断其过压或者频率过高；或者控制装置采集到直流侧电压互感器的电压信号，判断其过压时，向电力电子开关发出解锁信号，将负荷电阻与交流电网断开；否则，电力电子开关保持闭合状态。
3.如权利要求1所述的一种应用于柔性直流输电的能量耗散系统的控制方法，其特征在于：控制装置采集到交流侧电压互感器和直流侧电压互感器的电压信号，当交流侧电压出现过压、频率过高，或直流侧电压出现过压，则控制电力电子开关解锁，将负荷电阻与交流系统连接；系统恢复正常后，闭锁电力电子开关，将负荷电阻与系统断开。
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