RU2755516C1 - Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способ ее управления и защиты - Google Patents

Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способ ее управления и защиты Download PDF

Info

Publication number
RU2755516C1
RU2755516C1 RU2020143078A RU2020143078A RU2755516C1 RU 2755516 C1 RU2755516 C1 RU 2755516C1 RU 2020143078 A RU2020143078 A RU 2020143078A RU 2020143078 A RU2020143078 A RU 2020143078A RU 2755516 C1 RU2755516 C1 RU 2755516C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
current
limiting resistor
power grid
unit
transformer
Prior art date
Application number
RU2020143078A
Other languages
English (en)
Inventor
Еюань Се
Хайин ЛИ
Юй ВАН
Чжунфэн ЧЖАН
Дунмин ЦАО
Original Assignee
Нр Электрик Ко., Лтд
Нр Энджиниринг Ко., Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нр Электрик Ко., Лтд, Нр Энджиниринг Ко., Лтд filed Critical Нр Электрик Ко., Лтд
Application granted granted Critical
Publication of RU2755516C1 publication Critical patent/RU2755516C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/268—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for dc systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Abstract

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение коэффициента изменения аварийного тока, что способствует защите оборудования в электросети постоянного тока, и во время сбоя не требуется блокировка трансформатора постоянного тока, а после устранения сбоя это способствует быстрому восстановлению системы. Система электросети постоянного тока включает: по крайней мере две питающие линии постоянного тока; по крайней мере один ограничитель тока выходящей линии и по крайней мере один трансформатор постоянного тока, один конец которого соединяется с первой питающей линией постоянного тока, а другой - со второй питающей линией постоянного тока или выходящей линией. Один конец ограничителя тока выходящей линии соединяется с упомянутой второй питающей линией постоянного тока, а второй конец соединяется с выходящей линией. Ограничитель тока выходящей линии включает первый блок ограничения тока, содержащий переключатель постоянного тока, а также параллельно подключенные первый обходной переключатель и первый блок токоограничительного резистора. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Техническая область
[0001] Настоящее изобретение относится к области силовых электронных конвертеров тока, в частности относится к системе электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способу ее управления и защиты.
Уровень техники
[0002] В последние годы сфера применения технологий электросетей постоянного тока становится все шире; благодаря тому, что в электросетях постоянного тока вводится большое количество силовых электронных конвертеров тока, их режим работы становится более гибким и одновременно с этим более сложным. Таким образом, вопрос обеспечения надежной работы электросетей постоянного тока стал препятствием к их развитию.
[0003] Изобретатели обнаружили, что из-за достаточно низкого импеданса цепей систем постоянного тока, когда происходит короткое замыкание, с одной стороны, ток короткого замыкания повышается с чрезвычайно высокой скоростью, а силовые электронные трансформаторы тока состоят из полупроводников мощности и возможность образования сверхтока полупроводниковых элементов мощности ограничена, ток короткого замыкания может повредить или заблокировать трансформатор тока. С другой стороны, ток короткого замыкания, образованный при коротком замыкании выходящей линии, может снизить напряжение питающей линии постоянного тока, а снижение напряжения питающей линии постоянного тока может оказать влияние на все находящееся на этой питающей линии оборудование и нагрузку. Таким образом, существует необходимость принятия мер для ограничения тока короткого замыкания и стабилизации напряжения питающей линии постоянного тока в период сбоя для минимизации влияния, которое оказывает сбой.
Сущность изобретения
[0004] Для решения недостатков описанных выше решений настоящее изобретение раскрывает систему электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способ ее управления и защиты, где благодаря введению в работу блока токоограничительного резистора снижается коэффициент изменения тока и посредством подбора значения сопротивления резистора стабилизируется напряжение питающей линии постоянного тока, быстро устраняется сбой и в максимальной степени повышается надежность электросети постоянного тока.
[0005] Настоящее изобретение раскрывает систему электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, характеризующуюся тем, что она включает: по крайней мере две питающие линии постоянного тока; по крайней мере один трансформатор постоянного тока, при этом один его конец соединяется с первой питающей линией постоянного тока, а другой со второй питающей линией постоянного тока или выходящей линией, что позволяет осуществлять преобразование напряжения постоянного тока; а также по крайней мере один ограничитель тока выходящей линии, при этом один конец упомянутого ограничителя тока выходящей линии соединяется с упомянутой второй питающей линией постоянного тока, а второй конец соединяется с выходящей линией; упомянутый ограничитель тока выходящей линии включает первый блок ограничения тока, при этом упомянутый первый блок ограничения тока включает переключатель постоянного тока, а также параллельно подключенные первый обходной переключатель и первый блок токоограничительного резистора.
[0006] Кроме того, упомянутый трансформатор постоянного тока включает блок преобразования постоянного тока, осуществляющий преобразование напряжения постоянного тока.
[0007] Кроме того, упомянутый трансформатор постоянного тока также включает: второй блок ограничения тока и третий блок ограничения тока, при этом упомянутый второй блок ограничения тока включает параллельно подключенные второй обходной переключатель и второй блок токоограничительного резистора; упомянутый третий блок ограничения тока включает параллельно подключенные третий обходной переключатель и третий блок токоограничительного резистора, упомянутый второй блок ограничения тока и упомянутый третий блок ограничения тока последовательно соединяются с двумя концами упомянутого блока преобразования постоянного тока соответственно.
[0008] Кроме того, упомянутый блок токоограничительного резистора включает несколько вспомогательных цепей, а каждая вспомогательная цепь включает последовательно подключенные селекторный переключатель и резистор, при этом значение сопротивления упомянутого блока токоограничительного резистора может регулироваться посредством контроля смыкания-размыкания упомянутого селекторного переключателя.
[0009] В предпочтительном техническом решении упомянутый обходной переключатель включает два встречно-последовательно подключенных полупроводниковых коммутационных элемента мощности с диодом встречно-параллельного соединения.
[0010] В предпочтительном техническом решении упомянутый обходной переключатель включает скоростной механический контактор.
[0011] Кроме того, в упомянутом ограничителе тока выходящей линии первый блок токоограничивающего резистора вводится в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии данной цепи, в результате чего аварийный ток данной цепи снижается приблизительно до установленного значения.
[0012] Кроме того, в упомянутом ограничителе тока выходной линии упомянутый первый блок токоограничительного резистора не вводится в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии другой цепи.
[0013] Кроме того, в упомянутом трансформаторе постоянного тока упомянутые второй блок токоограничительного резистора и третий блок токоограничительного резистора вводятся в работу в случае короткого замыкания на подключенной питающей линии, благодаря чему в трансформаторе постоянного тока не происходит перегрузки по току.
[0014] Кроме того, в упомянутом трансформаторе постоянного тока упомянутый второй блок токоограничительного резистора и третий блок токоограничительного резистора не вводятся в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии цепи.
[0015] Варианты осуществления настоящего изобретения также раскрывают способ управления и защиты системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, характеризующийся тем, что, когда на какой-либо выходящей линии в электросети постоянного тока происходит короткое замыкание, упомянутый способ включает следующие этапы: когда обнаруживается, что аварийный ток превышает порог срабатывания ограничения тока, на выходящей линии, соответствующей сбою, размыкается обходной переключатель упомянутого ограничителя тока выходящей линии, в результате чего вводится в работу упомянутый первый блок токоограничительного резистора, аварийный ток ограничивается и поддерживается на уровне установленного значения; срабатывает защита от сверхтока соответствующей выходящей линии; размыкается переключатель постоянного тока упомянутого ограничителя тока выходящей линии и удаляется место сбоя.
[0016] В предпочтительном техническом решении перед упомянутым срабатыванием защиты от сверхтока соответствующей выходящей линии упомянутый способ также включает следующие этапы: измерение напряжения питающей линии постоянного тока, подключенной к упомянутой выходящей линии, на которой произошел сбой; когда упомянутое напряжение находится в нормальном диапазоне, стратегия управления упомянутого трансформатора постоянного тока, подключенного к упомянутой питающей линии постоянного тока, не меняется; когда напряжение выходит за рамки определенного диапазона, упомянутый трансформатор постоянного тока, подключенный к упомянутой питающей линии постоянного тока, осуществляет регулирование напряжения постоянного тока по замкнутому циклу.
[0017] Кроме того, при упомянутом вводе в работу упомянутого первого блока токоограничительного резистора, аварийный ток ограничивается и поддерживается на уровне установленного значения, и можно в соответствии со значением тока, предшествующим сбою, и установленным значением защиты от сверхтока, вычислить эквивалентное значение сопротивления ввода в работу упомянутого первого блока токоограничительного резистора, и посредством контроля смыкания-размыкания селективного переключателя упомянутого первого блока токоограничительного резистора приблизить фактическое значение сопротивления ввода в работу к упомянутому эквивалентному значению сопротивления.
[0018] Настоящее изобретение также раскрывает способ управления и защиты системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, характеризующийся тем, что, когда на какой-либо питающей линии в системе постоянного тока происходит короткое замыкание, упомянутый способ включает следующие этапы: когда трансформатор постоянного тока, подключенный к питающей линии, на которой произошел сбой, обнаруживает, что значение аварийного тока превышает порог срабатывания ограничения тока, то размыкается второй обходной переключатель и/или третий обходной переключатель упомянутого трансформатора постоянного тока, подключенного к упомянутой питающей линии, на которой произошел сбой, в результате чего вводится в работу второй блок токоограничительного резистора и/или третий блок токоограничительного резистора; стратегия управления упомянутого трансформатора постоянного тока переходит в режим ограничения тока, то есть поддерживается ток, который был до сбоя; если обнаруживается, что сбой устранен, то напряжение питающей линии постоянного тока восстанавливается до нормального диапазона, а упомянутый трансформатор постоянного тока возвращается в режим стандартного управления; если же сбой по-прежнему сохраняется в течение определенного времени, то он считается продолжительным сбоем и полупроводниковый элемент мощности блока преобразования постоянного тока в упомянутом трансформаторе постоянного тока блокируется, а данные о сбое передаются на сервер.
[0019] В техническом решении по варианту осуществления настоящего изобретения благодаря введению блока токоограничительного резистора в настоящем изобретении достигается снижение коэффициента изменения аварийного тока, что способствует защите оборудования в электросети постоянного тока, и во время сбоя не требуется блокировка трансформатора постоянного тока, а после устранения сбоя это способствует быстрому восстановлению системы.
Краткое описание прилагаемых чертежей
[0020] Для более четкого разъяснения технических решений по вариантам осуществления настоящего изобретения далее приводится обзор прилагаемых чертежей, необходимых для описания вариантов осуществления. При этом совершенно очевидно, что чертежи в приведенном ниже описании изображают только некоторые варианты осуществления, и рядовой технический персонал данной отрасли может, не применяя созидательного труда, вывести из этих чертежей другие чертежи.
[0021] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение элементов системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0022] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение элементов трансформатора постоянного тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0023] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение элементов ограничителя тока выходящей линии по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0024] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение элементов блока токоограничительного резистора по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0025] Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение элементов блока преобразования постоянного тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0026] Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение элементов обходного переключателя по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0027] Фиг. 7 представляет собой схематическое изображение условий распределения аварийных точек в электросети постоянного тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0028] Фиг. 8 представляет собой эквивалентную электрическую схему в условиях сбоя на выходящей линии постоянного тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения;
[0029] Фиг. 9 представляет собой эквивалентную электрическую схему в условиях сбоя на питающей линии постоянного тока по другому варианту осуществления настоящего изобретения.
Конкретные варианты осуществления
[0030] Для более четкого разъяснения цели, технического решения и преимуществ вариантов осуществления настоящего изобретения далее на основе чертежей и вариантов осуществления приводится подробное и детальное описание конкретных вариантов осуществления технического решения по настоящему изобретению. При этом, приведенное ниже описание конкретных способов и вариантов осуществления приводится только с целью разъяснения и никоим образом не ограничивает настоящее изобретение. Здесь приводятся некоторые, а не все варианты осуществления настоящего изобретения, и другие варианты осуществления, полученные техническим персоналом данной отрасли посредством внесения различных изменений в настоящее изобретение, также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения.
[0031] Фиг. 1 представляет собой схематическое изображение элементов системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по одному варианту осуществления настоящего изобретения, включающую два трансформатора постоянного тока, две питающие линии постоянного тока, два ограничителя тока выходящих линий, а также три выходящие линии.
[0032] Один конец трансформатора постоянного тока 1 соединяется с питающей линией постоянного тока 1, а другой конец - с питающей линией постоянного тока 2, что позволяет осуществлять преобразование напряжения постоянного тока. Один конец трансформатора постоянного тока 2 соединяется с питающей линией постоянного тока 2, а другой конец - с питающей линией постоянного тока 3, что позволяет осуществлять преобразование напряжения постоянного тока. Один конец ограничителя тока выходящей линии 1 соединяется с питающей линией постоянного тока 2, а другой конец - с выходящей линией 1. Один конец ограничителя тока выходящей линии 2 соединяется с питающей линией постоянного тока 2, а другой конец - с выходящей линией 2.
[0033] Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение элементов трансформатора постоянного тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 2, трансформатор постоянного тока включает блок преобразования постоянного тока, второй блок ограничения тока и третий блок ограничения тока.
[0034] Фиг. 5 представляет собой схематическое изображение элементов блока преобразования постоянного тока по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 5, блок преобразования постоянного тока осуществляет преобразование напряжения постоянного тока посредством блока силового электронного преобразования. Блок преобразования постоянного тока состоит из двух мостов Н и осуществляет функцию преобразования постоянного тока с помощью DC-АС и AC-DC.
[0035] Второй блок ограничения тока включает параллельно подключенные второй обходной переключатель и второй блок токоограничительного резистора. Третий блок ограничения тока включает параллельно подключенные третий обходной переключатель и третий блок токоограничительного резистора. Второй блок ограничения тока и третий блок ограничения тока последовательно соединяются с двумя концами блока преобразования постоянного тока соответственно.
[0036] Второй блок токоограничительного резистора и третий блок токоограничительного резистора включают несколько вспомогательных цепей, а каждая вспомогательная цепь включает последовательно подключенные селекторный переключатель и резистор, при этом значение сопротивления блока токоограничительного резистора может регулироваться посредством контроля смыкания-размыкания упомянутого селекторного переключателя.
[0037] Кроме того, в трансформаторе постоянного тока второй блок токоограничительного резистора и третий блок токоограничительного резистора вводятся в работу в случае короткого замыкания на подключенной питающей линии, благодаря чему в трансформаторе постоянного тока не происходит перегрузки по току. В трансформаторе постоянного тока второй блок токоограничительного резистора и третий блок токоограничительного резистора не вводятся в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии цепи.
[0038] Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение элементов ограничителя тока выходящей линии по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 3, ограничитель тока выходящей линии включает первый токоограничительный блок, при этом первый токоограничительный блок включает переключатель постоянного тока, а также параллельно подключенные первый обходной переключатель и первый блок токоограничительного резистора. Первый блок токоограничительного резистора включает несколько вспомогательных цепей, а каждая вспомогательная цепь включает последовательно подключенные селекторный переключатель и резистор, при этом значение сопротивления упомянутого первого блока токоограничительного резистора может регулироваться посредством контроля смыкания-размыкания упомянутого селекторного переключателя.
[0039] Кроме того, переключатель постоянного тока может прерывать постоянный ток. Эквивалентные значения сопротивления каждого блока токоограничивающего резистора могут быть равными или различными.
[0040] В ограничителе тока выходящей линии первый блок токоограничивающего резистора вводится в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии данной цепи, в результате чего аварийный ток данной цепи снижается приблизительно до установленного значения. В ограничителе тока выходной линии первый блок токоограничительного резистора не вводится в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии другой цепи.
[0041] Фиг. 4 представляет собой схематическое изображение элементов блока токоограничительного резистора по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 4, в данном варианте осуществления все блоки токоограничительного резистора включают три вспомогательные цепи, при этом каждая вспомогательная цепь включает селективный переключатель и резистор, а значение сопротивления каждого резистора составляет 60 Ом; когда K1, К2 и КЗ смыкаются, эквивалентное значение сопротивления составляет 20 Ом; когда два из трех переключателей K1, К2 и КЗ смыкаются, эквивалентное значение сопротивления составляет 30 Ом; если смыкается только один из переключателей, то эквивалентное значение сопротивления составляет 60 Ом.
[0042] Фиг. 6 представляет собой схематическое изображение элементов обходного переключателя по одному варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 6, обходной переключатель включает два встречно-последовательно подключенных полупроводниковых коммутационных элемента мощности с диодом встречно-параллельного соединения.
[0043] Кроме того, каждый обходной переключатель также может состоять из скоростного механического контактора и этим не ограничивается.
[0044] Вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает способ управления и защиты системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения. Когда на одной из выходящих линий электросети постоянного тока происходит короткое замыкание, способ ее управления и защиты включает следующие этапы.
[0045] Этап 110: когда обнаруживается, что значение аварийного тока превышает порог срабатывания ограничения тока, размыкается обходной переключатель соответствующего ограничителя тока выходящей линии, в результате чего вводится в работу упомянутый первый блок токоограничительного резистора, аварийный ток ограничивается и поддерживается на уровне установленного значения.
[0046] Этап 120: срабатывает защита от сверхтока соответствующей выходящей линии.
[0047] Этап 130: размыкается переключатель постоянного тока соответствующего ограничителя тока выходящей линии и удаляется место сбоя.
[0048] Кроме того, на этапе ПО можно в соответствии со значением тока, предшествующим сбою, и установленным значением защиты от сверхтока, вычислить эквивалентное значение сопротивления ввода в работу упомянутого первого блока токоограничительного резистора, и посредством контроля смыкания-размыкания селективного переключателя упомянутого первого блока токоограничительного резистора приблизить фактическое значение сопротивления ввода в работу к упомянутому эквивалентному значению сопротивления.
[0049] Вариант осуществления настоящего изобретения также раскрывает еще один способ управления и защиты системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения. Когда на одной из выходящих линий электросети постоянного тока происходит короткое замыкание, способ ее управления и защиты включает следующие этапы.
[0050] Этап 110: когда обнаруживается, что аварийный ток превышает порог срабатывания ограничения тока, на выходящей линии, соответствующей сбою, размыкается обходной переключатель упомянутого ограничителя тока выходящей линии, в результате чего вводится в работу упомянутый первый блок токоограничительного резистора, аварийный ток ограничивается и поддерживается на уровне установленного значения.
[0051] Этап 111: измерение напряжения питающей линии постоянного тока, подключенной к выходящей линии, на которой произошел сбой.
[0052] Этап 112: когда напряжение находится в нормальном диапазоне, стратегия управления трансформатора постоянного тока, подключенного к питающей линии постоянного тока, не меняется.
[0053] Этап 113: когда напряжение выходит за рамки определенного диапазона, трансформатор постоянного тока, подключенный к питающей линии постоянного тока, осуществляет регулирование напряжения постоянного тока по замкнутому циклу.
[0054] Этап 120: срабатывает защита от сверхтока соответствующей выходящей линии.
[0055] Этап 130: размыкается переключатель постоянного тока соответствующего ограничителя тока выходящей линии и удаляется место сбоя.
[0056] Кроме того, на этапе 110 можно в соответствии со значением тока, предшествующим сбою, и установленным значением защиты от сверхтока, вычислить эквивалентное значение сопротивления ввода в работу упомянутого первого блока токоограничительного резистора, и посредством контроля смыкания-размыкания селективного переключателя упомянутого первого блока токоограничительного резистора приблизить фактическое значение сопротивления ввода в работу к упомянутому эквивалентному значению сопротивления.
[0057] В качестве примера, как показано на Фиг. 7, когда точка сбоя - это D1, то есть происходит сбой выходящей линии, в данном варианте осуществления напряжение источника питания составляет 10,5 кВ, импеданс системы составляет 0,5 Ом, первый блок токоограничительного резистора такой, как показано на Фиг. 4.
[0058] Если во время сбоя не вводится в работу токоограничительный резистор, то напряжение постоянного тока на месте второй питающей линии постоянного тока на конце, ближайшем к точке сбоя, будет близко к 0, при этом на всей питающей линии может произойти падение напряжения и будет невозможно поддерживать электроснабжение при сбое.
[0059] А при введении в работу токоограничительного резистора, как показано на Фиг. 8, после введения резистора напряжение на второй питающей линии постоянного тока на ближайшем конце составляет: 10,5×R/(R+0.5); когда сопротивление введенного резистора составляет 30 Ом, напряжение постоянного тока составляет 10,3 кВ, то есть отклонение от нормального напряжения менее 2%; таким образом происходит стабилизация напряжения питающей линии постоянного тока в условиях сбоя.
[0060] Наконец, срабатывает защита от сверхтока выходящей линии 1, размыкается переключатель постоянного тока соответствующего ограничителя тока выходящей линии и удаляется точка сбоя.
[0061] Когда на одной из питающих линий электросети постоянного тока происходит короткое замыкание, способ ее управления и защиты включает следующие этапы.
[0062] Этап 310: если трансформатор постоянного тока, подключенный к питающей линии, на которой произошел сбой, обнаруживает, что значение аварийного тока превышает порог срабатывания ограничения тока, то размыкается обходной переключатель, в результате чего вводится в работу второй блок токоограничительного резистора или третий блок токоограничительного резистора, подключенный к питающей линии, на которой произошел сбой.
[0063] Этап 320: стратегия управления трансформатора постоянного тока переходит в режим ограничения тока, то есть поддерживается ток, который был до сбоя.
[0064] Этап 330: если обнаруживается, что сбой устранен, то напряжение питающей линии постоянного тока восстанавливается до нормального диапазона, а трансформатор постоянного тока возвращается в режим стандартного управления.
[0065] Этап 340: если же сбой по-прежнему сохраняется в течение определенного времени, то он считается продолжительным сбоем и полупроводниковый элемент мощности блока преобразования постоянного тока в упомянутом трансформаторе постоянного тока блокируется, а данные о сбое передаются на сервер.
[0066] В качестве примера, как показано на Фиг. 7, когда точка сбоя это D2, то есть на питающей линии постоянного тока 2 происходит короткое замыкание, в этот момент трансформатор постоянного тока 1 и трансформатор постоянного тока 2 обнаруживают сверхток, а напряжение питающей линии постоянного тока 2 снижается до значения, близкого к 0.
[0067] Когда в трансформаторе постоянного тока отсутствует блок токоограничительного резистора, сверхток может привести к отключению блокировки сверхтока или повреждению трансформатора постоянного тока. В данном варианте осуществления трансформатор постоянного тока 1 может осуществлять скоростное размыкание третьего обходного переключателя и вводить в работу третий блок токоограничительного резистора, а трансформатор постоянного тока 2 может осуществлять скоростное размыкание второго обходного переключателя и вводить в работу второй блок токоограничительного резистора, в это время посредством токоограничительного резистора совместно с регулировкой стратегии управления трансформатора постоянного тока можно обеспечить поддержание выходного тока трансформатора постоянного тока на уровне, на котором он был до сбоя.
[0068] Как показано на Фиг. 9, когда напряжение питающей линии равно 0, значения сопротивления ввода в работу составляет 20 Ом; когда выходное напряжение составляет 10 кВ, ток можно ограничить в пределах 500 А.
[0069] Отключение блокировки не может произойти по причине сбоя; если сбой D2 является мгновенным сбоем, после устранения сбоя система быстро восстанавливает нормальную работу и осуществляется поддержка электроснабжения.
[0070] Необходимо заметить, что приведенные выше для описания чертежей варианты осуществления предназначены только для разъяснения настоящего изобретения и ни в коем случае не ограничивают его диапазон; рядовой технический персонал должен понимать, что любые модификации и тождественные замены, вносимые в настоящее изобретение, при соблюдении сути и диапазона настоящего изобретения также находятся в диапазоне защиты настоящего изобретения. При этом, если иное не следует из контекста, все приведенные здесь формы единственного числа также включают формы множественного числа и наоборот. Кроме того, если явно не указано иное, любой из вариантов осуществления может полностью или частично применяться в сочетании с другим вариантом осуществления, как полным, так и его частью.

Claims (29)

1. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, характеризующаяся тем, что она включает:
по крайней мере две питающие линии;
по крайней мере один трансформатор постоянного тока, при этом один его конец соединяется с первой питающей линией постоянного тока, а другой - со второй питающей линией постоянного тока или выходящей линией, что позволяет осуществлять преобразование напряжения постоянного тока;
а также по крайней мере один ограничитель тока выходящей линии, при этом один конец упомянутого ограничителя тока выходящей линии соединяется с упомянутой второй питающей линией постоянного тока, а второй конец соединяется с выходящей линией, упомянутый ограничитель тока выходящей линии включает первый блок ограничения тока, при этом упомянутый первый блок ограничения тока включает переключатель постоянного тока, а также параллельно подключенные первый обходной переключатель и первый блок токоограничительного резистора.
2. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 1, характеризующаяся тем, что упомянутый трансформатор постоянного тока включает блок преобразования постоянного тока, осуществляющий преобразование напряжения постоянного тока.
3. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 2, характеризующаяся тем, что упомянутый трансформатор постоянного тока также включает:
второй блок ограничения тока, включающий параллельно подключенные второй обходной переключатель и второй блок токоограничительного резистора;
третий блок ограничения тока, включающий параллельно подключенные третий обходной переключатель и третий блок токоограничительного резистора; при этом упомянутые второй блок ограничения тока и третий токоограничительный блок последовательно соединяются с двумя концами упомянутого блока преобразования постоянного тока соответственно.
4. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 1 или 3, характеризующаяся тем, что упомянутый блок токоограничительного резистора включает несколько вспомогательных цепей, а каждая вспомогательная цепь включает последовательно подключенные селекторный переключатель и резистор, при этом значение сопротивления упомянутого блока токоограничительного резистора может регулироваться посредством контроля смыкания-размыкания упомянутого селекторного переключателя.
5. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 1, характеризующаяся тем, что упомянутый обходной переключатель включает два встречно-последовательно подключенных полупроводниковых коммутационных элемента мощности с диодом встречно-параллельного соединения.
6. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 1, характеризующаяся тем, что упомянутый обходной переключатель включает скоростной механический контактор.
7. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 1, характеризующаяся тем, что упомянутый первый блок токоограничительного резистора в упомянутом ограничителе тока выходящей линии вводится в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии данной цепи, в результате чего аварийный ток данной цепи снижается приблизительно до установленного значения.
8. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 1, характеризующаяся тем, что упомянутый первый блок токоограничительного резистора в упомянутом ограничителе тока выходящей линии не вводится в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии других цепей.
9. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 3, характеризующаяся тем, что в упомянутом трансформаторе постоянного тока упомянутый второй блок токоограничительного резистора или третий блок токоограничительного резистора вводятся в работу в случае короткого замыкания на подключенной питающей линии, благодаря чему в упомянутом трансформаторе постоянного тока не происходит перегрузки по току.
10. Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по п. 3, характеризующаяся тем, что в упомянутом трансформаторе постоянного тока упомянутый второй блок токоограничительного резистора и упомянутый третий блок токоограничительного резистора не вводятся в работу в случае короткого замыкания на стороне выходящей линии цепи.
11. Способ управления и защиты системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по одному из пп. 1-10, характеризующийся тем, что когда на какой-либо выходящей линии в системе постоянного тока происходит короткое замыкание, упомянутый способ включает следующие этапы:
когда обнаруживается, что аварийный ток превышает порог срабатывания ограничения тока, на выходящей линии, соответствующей сбою, размыкается обходной переключатель упомянутого ограничителя тока выходящей линии, в результате чего вводится в работу упомянутый первый блок токоограничительного резистора, аварийный ток ограничивается и поддерживается на уровне установленного значения;
срабатывает защита от сверхтока соответствующей выходящей линии;
размыкается переключатель постоянного тока упомянутого ограничителя тока выходящей линии и удаляется место сбоя.
12. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что перед упомянутым срабатыванием защиты от сверхтока соответствующей выходящей линии упомянутый способ также включает следующие этапы:
измерение напряжения питающей линии постоянного тока, подключенной к упомянутой выходящей линии, на которой произошел сбой;
когда упомянутое напряжение находится в нормальном диапазоне, стратегия управления упомянутого трансформатора постоянного тока, подключенного к упомянутой питающей линии постоянного тока, не меняется;
когда напряжение выходит за рамки определенного диапазона, упомянутый трансформатор постоянного тока, подключенного к упомянутой питающей линии постоянного тока, осуществляет регулирование напряжения постоянного тока по замкнутому циклу.
13. Способ по п. 11, характеризующийся тем, что при упомянутом вводе в работу упомянутого первого блока токоограничительного резистора, аварийный ток ограничивается и поддерживается на уровне установленного значения, и можно в соответствии со значением тока, предшествующим сбою, и установленным значением защиты от сверхтока вычислить эквивалентное значение сопротивления ввода в работу упомянутого первого блока токоограничительного резистора, и посредством контроля смыкания-размыкания селективного переключателя упомянутого первого блока токоограничительного резистора приблизить фактическое значение сопротивления ввода в работу к упомянутому эквивалентному значению сопротивления.
14. Способ управления и защиты системы электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения по любому из пп. 1-10, характеризующийся тем, что когда на какой-либо питающей линии в электросети постоянного тока происходит сбой, упомянутый способ включает следующие этапы:
когда трансформатор постоянного тока, подключенный к питающей линии, на которой произошел сбой, обнаруживает, что значение аварийного тока превышает порог срабатывания ограничения тока, то размыкается второй обходной переключатель и/или третий обходной переключатель упомянутого трансформатора постоянного тока, подключенного к упомянутой питающей линии, на которой произошел сбой, в результате чего вводится в работу второй блок токоограничительного резистора и/или третий блок токоограничительного резистора;
стратегия управления упомянутого трансформатора постоянного тока переходит в режим ограничения тока, то есть поддерживается ток, который был до сбоя;
если обнаруживается, что сбой устранен, то напряжение питающей линии постоянного тока восстанавливается до нормального диапазона, а упомянутый трансформатор постоянного тока возвращается в режим стандартного управления;
если же сбой по-прежнему сохраняется в течение определенного времени, то он считается продолжительным сбоем, и полупроводниковый элемент мощности блока преобразования постоянного тока в упомянутом трансформаторе постоянного тока блокируется, а данные о сбое передаются на сервер.
RU2020143078A 2018-06-13 2019-04-01 Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способ ее управления и защиты RU2755516C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810606794.4 2018-06-13
CN201810606794.4A CN108879623B (zh) 2018-06-13 2018-06-13 一种多电压等级直流电网系统及控制保护方法
PCT/CN2019/080864 WO2019237794A1 (zh) 2018-06-13 2019-04-01 一种多电压等级直流电网系统及控制保护方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755516C1 true RU2755516C1 (ru) 2021-09-16

Family

ID=64338243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020143078A RU2755516C1 (ru) 2018-06-13 2019-04-01 Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способ ее управления и защиты

Country Status (8)

Country Link
US (1) US11342744B2 (ru)
EP (1) EP3796499A4 (ru)
JP (1) JP7105322B2 (ru)
KR (1) KR102490363B1 (ru)
CN (1) CN108879623B (ru)
BR (1) BR112020025264A2 (ru)
RU (1) RU2755516C1 (ru)
WO (1) WO2019237794A1 (ru)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108879623B (zh) * 2018-06-13 2020-06-05 南京南瑞继保电气有限公司 一种多电压等级直流电网系统及控制保护方法
EP3696930A1 (de) * 2019-02-15 2020-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Gleichspannungsnetz mit variabler spannung
CN110942197A (zh) * 2019-11-27 2020-03-31 赵永生 一种智能型供电可靠性指标分级预测方法
CN112003252B (zh) * 2020-08-19 2023-12-22 深圳供电局有限公司 线路故障切除装置及直流系统
CN112751330B (zh) * 2021-01-11 2022-07-22 北京四方继保自动化股份有限公司 一种低压直流连续供电系统及其控制方法
CN112952983B (zh) * 2021-02-22 2023-01-20 广东电网有限责任公司 一种电源切换电路及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2124257C1 (ru) * 1997-10-14 1998-12-27 Акционерное общество закрытого типа "Контактор" Устройство токовой защиты для цепей постоянного тока
RU2319298C1 (ru) * 2006-11-23 2008-03-10 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") Коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току и перегрева электронного ключа
US7952899B2 (en) * 2007-12-17 2011-05-31 Schneider Electric Industries Sas Alternating voltage generator equipped with a current limiting device
CN107046278A (zh) * 2017-04-06 2017-08-15 华北电力大学 一种基于电压源换流器的直流故障限流模块及保护方案

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63114501A (ja) * 1986-10-29 1988-05-19 Fuji Electric Co Ltd 直流電気車用電力変換装置の保護装置
JPH04368459A (ja) * 1991-06-14 1992-12-21 Nec Corp Ｄｃ−ｄｃコンバータ
JPH0670457A (ja) * 1992-08-17 1994-03-11 Mitsubishi Electric Corp 電流制限回路
US9076607B2 (en) * 2007-01-10 2015-07-07 General Electric Company System with circuitry for suppressing arc formation in micro-electromechanical system based switch
JP5704676B2 (ja) * 2008-06-25 2015-04-22 住友重機械工業株式会社 ハイブリッド型作業機械
CN101383578A (zh) * 2008-09-22 2009-03-11 艾默生网络能源有限公司 一种具有保护装置的双馈发电机系统及其保护方法
JP2011135628A (ja) * 2009-12-22 2011-07-07 Toyota Industries Corp 充電型車両及びその電流制御回路
KR20110110894A (ko) * 2010-04-02 2011-10-10 이응로 직류리액터 및 저항 혼합형 3상 초전도 사고전류 제한기
US20150070939A1 (en) * 2013-09-06 2015-03-12 General Electric Company Electric power conversion system and method of operating the same
JP5622978B1 (ja) 2014-02-14 2014-11-12 三菱電機株式会社 直流送電系統の保護システムおよび交流直流変換器ならびに直流送電系統の遮断方法
EP2910959B1 (en) 2014-02-19 2021-09-08 General Electric Technology GmbH Fault location in DC networks
CN104009446B (zh) * 2014-02-27 2018-05-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种直流输电保护装置、换流器及保护方法
WO2015168830A1 (en) * 2014-05-04 2015-11-12 Abb Technology Ag Fault protection in converter-based dc distribution systems
CN105099242B (zh) * 2014-05-09 2018-09-11 南京南瑞继保电气有限公司 电压源型多电平换流器、直流输电系统、故障处理方法和装置
US9780643B2 (en) 2014-09-22 2017-10-03 General Electric Company DC power system for marine applications
EP3197042B1 (en) * 2014-09-16 2021-10-27 Mitsubishi Electric Corporation Wind power generation system
CN104375039B (zh) * 2014-11-21 2017-05-10 华北电力大学（保定） 一种隔离型直流变压器测试系统
US9660439B2 (en) * 2015-06-05 2017-05-23 General Electric Company Direct current power distribution and protection system
JP2017118806A (ja) * 2015-12-22 2017-06-29 三菱電機株式会社 電力変換装置および制御方法
CN206211547U (zh) * 2016-11-17 2017-05-31 南方电网科学研究院有限责任公司 双极柔性直流输电系统及其换流站
CN110326075B (zh) * 2016-12-20 2021-08-31 超级电力研究所有限公司 直流高压电气设备以及在这种设备中控制切断装置的方法
CN107196287B (zh) 2017-05-16 2019-11-08 东南大学 一种具备直流潮流与短路控制的复合装置及其控制方法
US10284110B2 (en) * 2017-06-19 2019-05-07 Esab Ab Power supply having four quadrant converter and techniques for operation
CN207166122U (zh) 2017-08-23 2018-03-30 全球能源互联网研究院有限公司 一种接地变压器的保护装置及微电网
CN107634541A (zh) * 2017-10-19 2018-01-26 天津大学 基于ipos直流升压的光伏汇集接入系统协调控制方法
CN107947173B (zh) * 2017-12-20 2024-02-02 南京南瑞继保电气有限公司 一种串联补偿器及控制方法
CN108879623B (zh) 2018-06-13 2020-06-05 南京南瑞继保电气有限公司 一种多电压等级直流电网系统及控制保护方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2124257C1 (ru) * 1997-10-14 1998-12-27 Акционерное общество закрытого типа "Контактор" Устройство токовой защиты для цепей постоянного тока
RU2319298C1 (ru) * 2006-11-23 2008-03-10 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторско-технологическое бюро по релейной технике" (ОАО "СКТБ РТ") Коммутатор напряжения с защитой от перегрузки по току и перегрева электронного ключа
US7952899B2 (en) * 2007-12-17 2011-05-31 Schneider Electric Industries Sas Alternating voltage generator equipped with a current limiting device
CN107046278A (zh) * 2017-04-06 2017-08-15 华北电力大学 一种基于电压源换流器的直流故障限流模块及保护方案

Also Published As

Publication number Publication date
KR102490363B1 (ko) 2023-01-18
WO2019237794A1 (zh) 2019-12-19
CN108879623A (zh) 2018-11-23
US20210265835A1 (en) 2021-08-26
US11342744B2 (en) 2022-05-24
EP3796499A1 (en) 2021-03-24
EP3796499A4 (en) 2021-07-28
CN108879623B (zh) 2020-06-05
KR20210014658A (ko) 2021-02-09
JP7105322B2 (ja) 2022-07-22
BR112020025264A2 (pt) 2021-03-09
JP2021526787A (ja) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2755516C1 (ru) Система электросети постоянного тока с несколькими уровнями напряжения, а также способ ее управления и защиты
RU2740012C1 (ru) Продольный компенсатор и способ управления
CN104953568B (zh) 一种柔性直流输电系统的故障保护方法
RU2510092C2 (ru) Устройство и способ для прерывания тока в линии передачи или распределения энергии и компоновка ограничения тока
US20220115878A1 (en) Smart Battery Disconnect and Protection Architecture for Airborne High-Power Modular Multi-String Battery Pack
EP3036813B1 (en) Electric protection on ac side of hvdc
EP0736949B1 (en) Protective equipment in a bipolar HVDC station
CN107534289A (zh) 双极dc功率传输方案
KR101622187B1 (ko) 한류기
CN105206449A (zh) 使输电线路或配电线路的电流断路的装置和方法以及限流布置
CN112968432A (zh) 一种负压耦合式高压直流断路器的控保系统
RU108232U1 (ru) Устройство для увеличения активного тока однофазного замыкания на землю в компенсированных электрических сетях с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор
US20200067420A1 (en) Improvements in or relating to line commutated converters
JP7159236B2 (ja) 直流電源設備の短絡電流遮断装置
EP3349233A1 (en) Dc power switching unit
WO2024105739A1 (ja) 電力変換装置
CN113809724A (zh) 混合式高压直流断路器主支路电子开关保护方法及装置
KR20240058590A (ko) 루프 배전 선로의 수지상 운전시 전압 보상 운전 방법 및 장치
SU1334261A1 (ru) Способ ограничени аварийного тока в замкнутой низковольтной электрической сети
CN115021220A (zh) 一种直流系统的控制方法及系统
CN110611303A (zh) 一种低压直流配电网及其故障隔离方法
JP2006094658A (ja) 系統連系システム
JPH04185230A (ja) 配電系統の保護装置