RU2451379C1 - Method to limit short-circuit currents and to increase controllability of power flows in power systems and device for its realisation - multimodule dc insert (mdci) - Google Patents
Method to limit short-circuit currents and to increase controllability of power flows in power systems and device for its realisation - multimodule dc insert (mdci) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451379C1 RU2451379C1 RU2010146900/07A RU2010146900A RU2451379C1 RU 2451379 C1 RU2451379 C1 RU 2451379C1 RU 2010146900/07 A RU2010146900/07 A RU 2010146900/07A RU 2010146900 A RU2010146900 A RU 2010146900A RU 2451379 C1 RU2451379 C1 RU 2451379C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power
- insert
- circuit currents
- modules
- multimodule
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для эффективного ограничения токов короткого замыкания в сложных кольцевых электросетях энергосистем, содержащих несколько установок генерации электроэнергии - электрических станций, и обеспечения управления перетоком активной мощности в кольцевых схемах как одного класса, так и разных классов напряжения.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used to effectively limit short-circuit currents in complex ring power networks of power systems containing several power generation plants - power plants, and to control the active power flow in ring circuits of both one class and different voltage classes.
Уровень техникиState of the art
Наиболее распространенными способами ограничения токов короткого замыкания являются: установка токоограничивающих устройств различного типа (реакторов и др.), использование трансформаторов с расщепленными обмотками низшего напряжения, секционирование электрических сетей при неэффективности иных методов [1]. Эти способы могут быть недостаточно эффективны в условиях мегаполиса при наличии большой установленной мощности электростанций и большого количества параллельных коротких линий электропередачи, образующих сложнозамкнутую структуру. Возникающие в такой системе токи короткого замыкания могут значительно превышать отключающую способность выключателей.The most common ways to limit short-circuit currents are: installing current-limiting devices of various types (reactors, etc.), using transformers with split low-voltage windings, sectioning of electric networks with the ineffectiveness of other methods [1]. These methods may not be effective enough in a megalopolis if there is a large installed capacity of power plants and a large number of parallel short power lines forming a complex circuit. Short-circuit currents arising in such a system can significantly exceed the breaking capacity of the circuit breakers.
Секционирование сети снижает надежность сети. Включение токоограничивающих реакторов в линии электропередачи в сложно-замкнутых сетях, характеризующихся наличием коротких линий электропередачи, малоэффективно. Кроме того, при перспективном развитии сети за счет включения новых линий электропередачи, шунтирующих линии с включенными токоограничивающими реакторами, эффективность ограничения токов короткого замыкания снижается.Network partitioning reduces network reliability. The inclusion of current-limiting reactors in power lines in complex-closed networks characterized by the presence of short power lines is ineffective. In addition, with the prospective development of the network due to the inclusion of new power lines, shunt lines with switched on current-limiting reactors, the efficiency of limiting short-circuit currents is reduced.
Для управления перетоками активной мощности возможно применение вставок постоянного тока. Вставка постоянного тока является разрывом для протекания токов короткого замыкания, т.е. исключает «подпитку» аварийного узла. Однако вставка постоянного тока обеспечивает выполнение одного разрыва и, соответственно, одну управляемуя связь для потоков активной мощности.To control the flows of active power, it is possible to use DC inserts. The DC insert is a gap for the flow of short circuit currents, i.e. eliminates the "recharge" of the emergency site. However, the insertion of a direct current ensures the execution of one gap and, accordingly, one controlled connection for flows of active power.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей изобретения является повышение надежности электроснабжения за счет использования многомодульных вставок постоянного тока (МВПТ). Повышение надежности заключается в том, что при введении такого устройства в энергосистему мегаполиса между узлами сети создаются управляемые связи, при этом через многомодульную вставку постоянного тока отсутствует подпитка места короткого замыкания на одной из линий какого-либо узла токами от линий связи с другими узлами. Существенный эффект ограничения токов короткого замыкания наблюдается при установке МВПТ на подстанциях, имеющих наибольшее число связей с электростанциями. При этом сохраняется связность системы, повышается управляемость перетоками активной мощности.The objective of the invention is to increase the reliability of power supply through the use of multi-module DC inserts (MVPT). The increase in reliability lies in the fact that when such a device is introduced into the megalopolis power system, managed links are created between the network nodes, while there is no replenishment of the short circuit point on one of the lines of any node by currents from communication lines to other nodes through a multi-module DC insert. A significant effect of limiting short-circuit currents is observed when installing MHPT in substations having the greatest number of connections with power plants. At the same time, the system remains connected, the controllability of active power flows increases.
Данный способ обеспечивает ограничение токов короткого замыкания посредством того, что электрическая связь потребителей электрической энергии с источниками электроэнергии осуществляется через модули многомодульной вставки постоянного тока, устройства управления и регулирования которых поддерживают токи преобразовательных мостов на уровне, обеспечивающем допустимые токи отключения высоковольтных выключателей, установленных на шинах переменного тока подстанции и примыкающих к ней линий электропередачи.This method provides the limitation of short-circuit currents by means of the fact that electrical communication between consumers of electric energy and electric power sources is carried out through the multi-module DC insertion modules, the control and regulation devices of which support converter bridge currents at a level that provides permissible shutdown currents of high-voltage circuit breakers installed on alternating current buses current substation and adjacent power lines.
Количество модулей МВПТ m зависит в общем случае от количества находящихся на подстанции узлов (линий переменного тока или секций шин переменного тока), которые нужно разделить относительно друг друга управляемыми связями.The number of MVPT modules m depends in the general case on the number of nodes located at the substation (alternating current lines or sections of alternating current buses) that need to be divided relative to each other by controlled connections.
Ограничение токов короткого замыкания с помощью МВПТ заключается в следующем: за счет того, что m узлов переменного тока на подстанции разделены относительно друг друга преобразовательными модулями, исключается подпитка места короткого замыкания на одной из линий какого-либо узла токами от линий других узлов, тем самым искусственно создается управляемый разрыв в сетях мегаполиса. При этом формируются С(2,m) управляемых электрических связей:The limitation of short-circuit currents with the help of MVPT is as follows: due to the fact that the m nodes of the alternating current at the substation are separated by converting modules, the feeding of the place of the short circuit on one of the lines of a node with currents from the lines of other nodes is excluded a controllable gap is artificially created in megalopolis networks. In this case, C (2, m) controlled electrical connections are formed:
Под термином «управляемая электрическая связь» понимается электрическая связь между двумя преобразовательными модулями, подсоединенными к одному общему узлу постоянного тока, управление которыми осуществляется в соответствии с внешними характеристиками преобразователей, работающих в составе одной МВПТ.The term "controlled electrical communication" means electrical communication between two converter modules connected to one common DC unit, which are controlled in accordance with the external characteristics of the converters operating as part of a single MHP.
Например, для трехмодульной вставки (m=3) количество управляемых связей составляет три, для четырехмодульной - шесть и т.д.For example, for a three-module insert (m = 3) the number of managed links is three, for a four-module insert, six, etc.
Для двуполярного регулирования перетоков активной мощности на подстанции с несколькими линиями электропередачи управляемая связь должна быть реверсивной и осуществляться изменением в модулях направления выпрямленного тока, что обеспечивается выполнением преобразователей МВПТ с применением встречно-параллельного соединения обычных тиристорных вентилей или с применением вентилей на симметричных тиристорах.For bipolar regulation of active power flows at a substation with several power lines, controlled communication must be reversible and be carried out by changing the rectified current direction modules, which is ensured by the implementation of MVPT converters using counter-parallel connection of conventional thyristor valves or using valves on symmetric thyristors.
Устройство для ограничения токов короткого замыкания и повышения управляемости перетоками мощности в энергосистемах - многомодульная вставка постоянного тока, - состоит из m преобразовательных модулей, каждый из которых в общем случае представляет собой реверсивное управляемое преобразовательное устройство переменного тока (или напряжения) в постоянный, выполненное по одной из известных схем. Преобразовательные модули на стороне переменного тока подключены каждый к своему узлу, а на стороне постоянного тока параллельно подключены к общим шинам постоянного тока.A device for limiting short-circuit currents and increasing the controllability of power flows in power systems - a multi-module DC insert - consists of m converter modules, each of which in the general case is a reversible controlled converter device of alternating current (or voltage) to constant, made one by one from well-known schemes. The converter modules on the AC side are each connected to their own node, and on the DC side, they are connected in parallel to common DC buses.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Сущность изобретения поясняет схема устройства для ограничения тока короткого замыкания и повышения управляемости перетоками мощности в энергосистемах на фиг.1. Рассмотрим устройство, которое, например, состоит из четырех преобразовательных модулей 1-4, на стороне постоянного тока параллельно подключенных к шинам постоянного тока 5, а на стороне переменного тока - на выделенные линии переменного тока 6-9, и системы управления и регулирования устройства (фиг.2), которая осуществляет взаимодействие между центральным регулятором мощности 10 и локальными регуляторами мощности 11-14 преобразовательных модулей.The invention is illustrated by a diagram of a device for limiting short-circuit current and increasing the controllability of power flows in the power systems of figure 1. Consider a device, which, for example, consists of four converter modules 1-4, on the DC side connected in parallel to the DC bus 5, and on the AC side - on dedicated AC lines 6-9, and the device control and regulation system ( 2), which interacts between the
В качестве примера на фиг.3 представлен преобразовательный модуль 1, состоящий из многофазного (двенадцатифазного) преобразователя тока 15 [2, 3], фильтрокомпенсирующего устройства 16 и сглаживающего реактора 17. Многофазный преобразователь тока 15 состоит из преобразовательного трансформатора 18 и двух вентильных мостов 19 и 20 (на фиг.3 показан один вентильный мост 19), подключенных к вентильным обмоткам 21, 22 преобразовательного трансформатора 18.As an example, Fig. 3 shows a
Вентильные мосты выполнены по трехфазной мостовой схеме [2], в каждом плече которой включены встречно-параллельно два тиристорных вентиля либо вентиль на симметричных тиристорах 24 (на фиг.3) для быстрой режимной перекоммутации преобразовательного модуля.Valve bridges are made according to a three-phase bridge circuit [2], in each arm of which two thyristor valves or a valve on symmetric thyristors 24 (in FIG. 3) are turned on and off for quick mode switching of the converter module.
Со стороны постоянного тока многофазный преобразователь тока через сглаживающий реактор 17 подключается выводами постоянного тока «+» и «-» к шинам постоянного тока. Со стороны переменного тока сетевая обмотка 23 преобразовательного трансформатора 18 подключается через выключатель 24 к линии переменного тока. Третичная обмотка 25 преобразовательного трансформатора 18 через выключатель 26 подключена к фильтрокомпенсирующему устройству 16.On the DC side, the multiphase current transducer through the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Центральный регулятор мощности 10 (фиг.2) многомодульной вставки постоянного тока для одного преобразовательного модуля, например 4, задает уставку выпрямленного напряжения Ud, а для остальных преобразовательных модулей 1-3 задает уставки выпрямленного тока Id. Уставки выпрямленного тока Id формируются из условия баланса активных мощностейThe central power regulator 10 (Fig. 2) of a multi-module DC insert for one converter module, for example 4, sets the setting of the rectified voltage U d , and for the remaining converter modules 1-3 sets the settings of the rectified current I d . The settings of the rectified current I d are formed from the condition of the balance of active powers
и равныand are equal
где i=1, 2, 3, 4.where i = 1, 2, 3, 4.
Задается режим преобразования (выпрямительный или инверторный) преобразовательных модулей по знаку выпрямленного тока. Заданные уставки являются входными сигналами локальных регуляторов мощности 11-14 преобразовательных модулей 1-4. Локальный регулятор мощности преобразовательного модуля по заданной уставке выпрямленного тока Id и режима преобразования преобразовательного модуля (выпрямительный или инверторный) от центрального регулятора мощности формирует уставки углов отключения и включения тиристоров.The conversion mode (rectifier or inverter) of the converter modules is set according to the sign of the rectified current. The set points are the input signals of the local power controllers 11-14 of the converter modules 1-4. The local power regulator of the converter module according to the given setting of the rectified current I d and the conversion mode of the converter module (rectifier or inverter) from the central power controller generates the settings for the thyristor turn-off and turn-on angles.
Технический результат заключается:The technical result is:
- в ограничении токов короткого замыкания в условиях мегаполиса при наличии большой установленной мощности электростанций и большого количества параллельных коротких линий электропередачи, образующих сложнозамкнутую структуру, за счет создания разрыва для протекания токов короткого замыкания;- in limiting short-circuit currents in a metropolis in the presence of a large installed capacity of power plants and a large number of parallel short transmission lines forming a complex circuit due to the creation of a gap for the flow of short-circuit currents;
- в создании между узлами энергосистемы управляемых связей с независимым двуполярным управлением потоками активной мощности (или активной и реактивной мощности - при использовании модулей на базе преобразователей напряжения) за счет системы управления и регулирования устройства;- in creating between the nodes of the energy system controlled communications with independent bipolar control of active power flows (or active and reactive power - when using modules based on voltage converters) due to the control and regulation system of the device;
- в минимизации числа преобразовательных модулей на одну управляемую связь (при m>3).- to minimize the number of converter modules per controlled link (for m> 3).
Источники информацииInformation sources
1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. РД 153-34.0-20.527-98, под ред. Б.П.Неклепаева, «Издательство НЦ ЭНАС». М., 2006 г.1. Guidelines for the calculation of short circuit currents and the selection of electrical equipment. RD 153-34.0-20.527-98, ed. B. P. Neklepaeva, Publishing House NTs ENAS. M., 2006
2. Поссе А.В. Схемы и режимы электропередач постоянного тока. Л.: Энергия, 1973.2. Posse A.V. Schemes and modes of direct current power. L .: Energy, 1973.
3. Кочкин В.И., Нечаев О.П. Применение статических компенсаторов реактивной мощности в электрических сетях энергосистем и предприятий. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000 г.3. Kochkin V.I., Nechaev O.P. The use of static reactive power compensators in electrical networks of power systems and enterprises. M .: Publishing House NTs ENAS, 2000
Claims (2)
1. A method for limiting short circuit currents and increasing the controllability of power flows in power systems, which consists in forming reversible controlled electrical connections at the required break points for the flow of short circuit currents by placing modules of a multi-module DC insert, the required number of controlled connections C and the required for them the formation of the number of modules m is related by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146900/07A RU2451379C1 (en) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | Method to limit short-circuit currents and to increase controllability of power flows in power systems and device for its realisation - multimodule dc insert (mdci) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010146900/07A RU2451379C1 (en) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | Method to limit short-circuit currents and to increase controllability of power flows in power systems and device for its realisation - multimodule dc insert (mdci) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2451379C1 true RU2451379C1 (en) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010146900/07A RU2451379C1 (en) | 2010-10-29 | 2010-10-29 | Method to limit short-circuit currents and to increase controllability of power flows in power systems and device for its realisation - multimodule dc insert (mdci) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451379C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504884C1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС") | Device for short-circuit current limitation in power transmission lines |
RU2664558C2 (en) * | 2014-05-19 | 2018-08-21 | Нр Электрик Ко., Лтд | Unified power flow controller for double-circuit line |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU936153A1 (en) * | 1980-05-22 | 1982-06-15 | Казахское Отделение Ордена Октябрьской Революции Всесоюзного Государственного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Device for limiting short circuiting current |
WO1996000458A1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for limiting the short-circuit current in a power-distribution network |
RU2284083C2 (en) * | 2003-08-18 | 2006-09-20 | Татьяна Ивановна Ефименко | Device for compensation of one-phased capacity closing currents and for limiting internal overvoltages in high-voltage networks |
RU2320061C1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-03-20 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Device for suppressing single-phase arcing ground fault current in three-phase high-voltage power transmission line |
RU2374738C1 (en) * | 2008-03-13 | 2009-11-27 | Александр Михайлович Брянцев | Current limiting device of electric network |
-
2010
- 2010-10-29 RU RU2010146900/07A patent/RU2451379C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU936153A1 (en) * | 1980-05-22 | 1982-06-15 | Казахское Отделение Ордена Октябрьской Революции Всесоюзного Государственного Проектно-Изыскательского И Научно-Исследовательского Института Энергетических Систем И Электрических Сетей "Энергосетьпроект" | Device for limiting short circuiting current |
WO1996000458A1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Device for limiting the short-circuit current in a power-distribution network |
RU2284083C2 (en) * | 2003-08-18 | 2006-09-20 | Татьяна Ивановна Ефименко | Device for compensation of one-phased capacity closing currents and for limiting internal overvoltages in high-voltage networks |
RU2320061C1 (en) * | 2006-11-21 | 2008-03-20 | Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" | Device for suppressing single-phase arcing ground fault current in three-phase high-voltage power transmission line |
RU2374738C1 (en) * | 2008-03-13 | 2009-11-27 | Александр Михайлович Брянцев | Current limiting device of electric network |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504884C1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-технический центр Единой энергетической системы" (ОАО "НТЦ ЕЭС") | Device for short-circuit current limitation in power transmission lines |
RU2664558C2 (en) * | 2014-05-19 | 2018-08-21 | Нр Электрик Ко., Лтд | Unified power flow controller for double-circuit line |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Friedrich | Modern HVDC PLUS application of VSC in modular multilevel converter topology | |
EP3082212B1 (en) | Tripolar flexible direct-current power transmission system and method | |
KR102600766B1 (en) | Modular multi-level converter | |
EP2494687B1 (en) | High voltage ac-dc converter | |
KR101021776B1 (en) | Solar power plant | |
US8553432B2 (en) | Power transmission method and power transmission apparatus | |
EP2290799A1 (en) | Bi-directional multilevel AC-DC converter arrangements | |
TWI673947B (en) | Hybrid high voltage direct current converter systems | |
RU2676752C2 (en) | Insertable single-cell structure for use in an energy conversion system | |
CA2994534A1 (en) | Method and system for a gas tube switch-based voltage source high voltage direct current transmission system | |
US20180309298A1 (en) | Bipolar VSC-HVDC and UPFC Hybrid Topology and an Operation Method thereof | |
WO2012041380A1 (en) | Modular converter with reduced protection requirements that prevents damage to components by extinguishing fault currents. | |
WO2011134521A1 (en) | Converter | |
CN102611320A (en) | Apparatus for transferring electric power | |
CN104160607B (en) | Transformer configuration for the back-to-back inverters of HVDC | |
EP2621076A1 (en) | Multicell AC/DC power converter with isolated DC/DC converter stages | |
WO2019053447A1 (en) | Sub-station transformer load balancing system | |
Woodford | Symmetrical monopole VSC transmission | |
RU2451379C1 (en) | Method to limit short-circuit currents and to increase controllability of power flows in power systems and device for its realisation - multimodule dc insert (mdci) | |
Haeusler et al. | HVDC Solutions for Integration of the Renewable Energy Resources | |
WO2016135247A2 (en) | Voltage source converter | |
CN111987919A (en) | Power converter | |
CN212435577U (en) | Power converter apparatus with fault current turn-off capability | |
Magureanu et al. | A practical solution for grid connected dispersed generation from renewable sources: DC connection | |
RU170077U1 (en) | REVERSIBLE CONVERTER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
HE4A | Change of address of a patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181030 |