Способ выходного контроля высоковольтного выключателя постоянного тока

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение вероятности бросков напряжения и колебаний системы при замыкании и обеспечение надежного и безопасного функционирования систем передачи энергии. Представлен способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока. Способ включает в себя следующие этапы: замыкание отключающих элементов передаточного отрезка (2) группа за группой, замыкание основного отрезка (1) и размыкание передаточного отрезка. В процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам проводится проверка на наличие повреждения в системе передачи энергии после замыкания группы отключающих элементов; если повреждения нет, замыкается следующая группа отключающих элементов до тех пор, пока не будут замкнуты все группы отключающих элементов, только затем выполняется следующий этап; если повреждение есть, все отключающие элементы, которые уже были замкнуты, размыкаются, и процесс замыкания прекращается. Благодаря этому способу можно подавать предварительный заряд на систему передачи мощности во время замыкания высоковольтного выключателя постоянного тока, что позволяет снизить перенапряжение и колебательность системы, вызванные замыканием. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область изобретения

Изобретение относится к области выключателей, в частности, к способу управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока.

Уровень техники изобретения

На гибких линиях передачи постоянного тока применяются преобразователи напряжения, которые способны быстро и независимо от других компонентов управлять активной и реактивной мощностью, что позволяет улучшить устойчивость системы, предотвратить колебания частоты и напряжения в системе и повысить устойчивость системы переменного тока, соединенной с электросетью. По мере исчерпания ископаемых топливных ресурсов и ужесточения природоохранного законодательства разработка новых способов получения и утилизации энергии приобретает все большую актуальность как для Китая, так и для всего мира.

Технология передачи постоянного тока по гибким линиям в настоящее время адаптируется к более высокому напряжению и производительности. В интересах оптимального распределения энергоресурсов на территории Китая технология передачи постоянного тока по гибким линиям применяется в настоящее время на воздушных ЛЭП. Этот подход является актуальной тенденцией и для развития электросетей по всему миру. Воздушные ЛЭП подвержены повышенному риску повреждений, поэтому удары молнии и подобные внешние обстоятельства могут привести к обрушению линейной опоры при броске напряжения и временному короткому замыканию на линии постоянного тока. Для быстрой изоляции повреждений на гибких линиях постоянного тока имеются высоковольтные выключатели постоянного тока. Проблема наиболее быстрого восстановления работы системы в техническом применении стоит наиболее остро. Неполадки, связанные с бросками напряжения и колебательностью системы, могут при повторном включении высоковольтного выключателя постояного тока на ненагруженной линии постоянного тока. Чтобы подать предварительный заряд на линию и снизить вероятность броска напряжения при замыкании, как правило используются резисторы с параллельным включением и шунтирующие выключатели, однако их использование влечет за собой увеличение расходов и потребностей в площадях.

Краткое описание изобретения

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока, позволяющий эффективно снизить вероятность бросков напряжения и колебательности системы при замыкании, обеспечить надежное и безопасное функционирование систем передачи энергии путем замыкания отключающих элементов на отрезке линии последовательно друг за другом и бесперебойно подавать напряжение на систему передачи энергии по нелинейным резисторам разомкнутых отключающих элементов.

Для достижения поставленной задачи в настоящем изобретении применяется следующее техническое решение.

Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока, включающего в себя: соединенные параллельно основной отрезок и передаточный отрезок, при этом основной отрезок включает в себя соединенные последовательно механические выключатели и клапанные сборки, а передаточный отрезок включает в себя один или несколько соединенных последовательно отключающих элементов; при этом отключающий элемент состоит из клапанной сборки передаточного отрезка и нелинейных резисторов, соединенных параллельно; способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока включает в себя замыкание передаточного отрезка, затем замыкание основного отрезка и, наконец, отключение передаточного отрезка.

Замыкание передаточного отрезка осуществляется так, чтобы отключающие элементы в составе передаточного отрезка замыкались поочередно, по группам, состоящим как минимум из одного отключающего элемента.

В процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам на систему передачи энергии подается предварительный заряд по нелинейному резистору разомкнутого отключающего элемента.

Помимо этого, количество отключающих элементов в каждой группе и последовательность замыкания определяются уровнем перенапряжения Umax системы передачи энергии и максимально допустимым временем замыкания Tmax; после замыкания любой из групп отключающих элементов импульсное напряжение не превышает удвоенное значение уровня перенапряжения Umax системы передачи энергии; общее время замыкания всех групп отключающих элементов не превышает максимально допустимое время замыкания Tmax согласно техническим нормам.

Помимо этого, в процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам проводится проверка на наличие повреждения в системе передачи энергии после замыкания группы отключающих элементов; если повреждения нет, замыкается следующая группа отключающих элементов до тех пор, пока не будут замкнуты все группы отключающих элементов, только затем выполняется следующий этап; если повреждение есть, все отключающие элементы, которые уже были замкнуты, размыкаются, и процесс замыкания прекращается.

Помимо этого, к повреждениям в системе передачи энергии относятся повреждение на линии, повреждение на преобразовательной подстанции и повреждение выключателя постоянного тока.

Помимо этого, при замыкании передаточного отрезка разблокируются полупроводниковые элементы клапанной сборки передаточного отрезка в составе отключающих элементов, а при замыкании передаточного отрезка полупроводниковые элементы клапанной сборки в составе отключающих элементов блокируются.

Помимо этого, при замыкании основного отрезка механические выключатели и клапанные сборки основного отрезка также замыкаются.

Помимо этого, количество отключающих элементов в составе одной группы и последовательность замыкания могут быть заданы заранее или определяться путем расчетов в режиме реального времени.

Настоящее изобретение имеет следующий полезный эффект по сравнению с существующим уровнем техники:

1) Подача предварительного заряда по нелинейным резисторам передаточного отрезка позволяет уменьшить монтажное пространство и сократить расходы. Те решения, которые применяются сейчас, т.е. преобразователи напряжения на гибкой линии постоянного тока (VSC), единый контроллер потока мощности (UPFC) и статический генератор реактивной мощности (СГРМ) подают предварительный заряд на систему с помощью дополнительного зарядного резистора и шунтирующего выключателя.

2) Нелинейный резистор используется полностью, а замыкание отключающих элементов в составе передаточного отрезка происходит группа за группой в рамках возможностей системы, что позволяет исключить отрицательное воздействие перенапряжения и колебательности системы в результате процесса замыкания и разрушительное действие на другие важные составляющие системы, а это в конечном итоге значительно повышает стабильность и надежность работы всей системы.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 – блок-схема способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока согласно настоящему изобретению.

Фигура 2 – основная топология высоковольтного выключателя постоянного тока.

Фигура 3 – эквивалентная принципиальная схема высоковольтного выключателя постоянного тока в системе передачи постоянного тока.

Фигура 4 – форма кривой напряжения при применении способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока из существующего уровня техники (pu на фигуре – относительная единица напряжения на линии постоянного тока).

Фигура 5 - форма кривой напряжения при применении способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока согласно настоящему изобретению (pu на фигуре – относительная единица напряжения на линии постоянного тока).

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Ниже приводится подробное описание изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи. Описанные варианты осуществления представлены в качестве примера и не являются исчерпывающими для настоящего изобретения. Любые другие варианты осуществления подпадают в сферу патентной защиты настоящего изобретения.

На Фигуре 2 показана основная топологическая структура высоковольтного выключателя постоянного тока, в состав которого входят основной отрезок (1) и передаточный отрезок (2), при этом основной отрезок (1) и передаточный отрезок (2) соединены параллельно. Основной отрезок включает в себя соединенные последовательно механические выключатели и клапанные сборки, а передаточный отрезок включает в себя один или несколько соединенных последовательно выключателей. Передаточный отрезок включает в себя один или несколько отключающих элементов, соединенных последовательно, при этом отключающий элемент состоит из клапанной сборки передаточного отрезка и нелинейных резисторов, соединенных параллельно.

На Фигуре 3 показана эквивалентная принципиальная схема высоковольтного выключателя постоянного тока в системе передачи постоянного тока, где выход преобразовательной подстанции постоянного тока соединен с высоковольтным выключателем постоянного тока, а выход высоковольтного выключателя постоянного тока соединен с линией передачи мощности. Линия передачи соответствует индуктору с конденсатором. Us соответствует фазному напряжению относительно земли со стороны преобразовательной подстанции для высоковольтного выключателя постоянного тока, Ub соответствует напряжению на высоковольтном выключателе постоянного тока, Ul соответствует фазному напряжению относительно земли со стороны линии для высоковольтного выключателя постоянного тока, а Ur соответствует напряжению на дальнем конце линии.

Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока из существующего уровня техники состоит из следующих этапов: замыкание передаточного отрезка, замыкание основного отрезка и размыкание передаточного отрезка. На Фигуре 4 показана форма кривой напряжения при применении способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока из существующего уровня техники. В момент времени t происходит замыкание передаточного отрезка, т.е. замыкаются все отключающие элементы передаточного отрезка, напряжение Ub на высоковольтном выключателе постоянного тока сразу же падает до нуля, фазное напряжение относительно земли Ul со стороны линии для высоковольтного выключателя постоянного тока и фазное напряжение относительно земли Us со стороны преобразовательной подстанции выравниваются. Ступенчатые изменения напряжения приводят к сильным колебаниям напряжения Ur на дальнем конце линии. Высокое перенапряжение и колебания отрицательно воздействуют на работу системы, в частности на функционирование разрядника и блокировку преобразовательной подстанции.

Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока согласно настоящему изобретению предусматривает замыкание отключающих элементов передаточного отрезка по группам, затем замыкание основного отрезка и, наконец, размыкание передаточного отрезка.

В процессе замыкания отключающих элементов передаточного отрезка по группам заряд на систему передачи мощности подается через нелинейный резистор разомкнутого отключающего элемента. В практических вариантах применения в качестве нелинейного резистора может выступать разрядник на основе оксида цинка.

Отключающие элементы передаточного отрезка замыкаются по группам, а количество отключающих элементов в каждой группе и последовательность замыкания определяются уровнем перенапряжения Umax системы передачи энергии и максимально допустимым временем замыкания Tmax; после замыкания любой из групп отключающих элементов импульсное напряжение не превышает удвоенное значение уровня перенапряжения Umax системы передачи энергии; общее время замыкания всех групп отключающих элементов не превышает максимально допустимое время замыкания Tmax согласно техническим нормам.

В процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам проводится проверка на наличие повреждения в системе передачи энергии после замыкания группы отключающих элементов; если повреждения нет, замыкается следующая группа отключающих элементов до тех пор, пока не будут замкнуты все группы отключающих элементов, только затем выполняется следующий этап; если повреждение есть, все отключающие элементы, которые уже были замкнуты, размыкаются, и процесс замыкания прекращается.

На Фигуре 5 показана форма кривой напряжения при применении способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока согласно настоящему изобретению. Начиная с замыкания в момент времени t и по мере замыкания первой группы, второй группы, третьей группы и так далее, напряжение Ub на высоковольтном выключателе постоянного тока медленно снижается, а напряжение Ul со стороны линии для высоковольтного выключателя постоянного тока медленно возрастает так, что напряжение Ur на конце линии поднимается медленно, что позволяет исключить отрицательное воздействие перенапряжения и колебательности системы в результате процесса замыкания .

Ниже представлено описание варианта осуществления способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока согласно настоящему изобретению на примере высоковольтного выключателя постоянного тока с десятью отключающими элементами в составе одного передаточного отрезка.

Группировка и сортировка отключающих элементов в составе передаточного отрезка позволяет привести импульсное напряжение и время замыкания в соответствие с требованиями. Существует несколько рабочих комбинаций группировки и сортировки, например:

1) При разделении на две группы: первая и вторая группа состоят из пяти отключающих элементов каждая; или в первой группе – шесть отключающих элементов, а во второй - четыре; ……

2) При разделении на три группы: первая группа состоит из пяти отключающих элементов, вторая – из трех, а третья – из двух отключающих элементов; или в первой группе – пять отключающих элементов, во второй – два, а в третьей – три отключающих элемента; …..

3) При разделении на четыре группы: первая группа состоит из пяти отключающих элементов, вторая – из трех, третья – из одного, а четвертая – из одного отключающего элемента; или в первой группе – три отключающих элементов, во второй – один, в третьей – один, а в четвертой – пять отключающих элементов; …..

4) При разделении на пять групп: первая группа состоит из пяти отключающих элементов, вторая – из двух, третья – из одного, четвертая – из одного, а пятая из одного отключающего элемента; или в первой группе – один отключающий элемент, во второй – один, в третьей – один, в четвертой – два, а в пятой - пять отключающих элементов; …..

5) При разделении на шесть групп: ......

6) При разделении на семь групп: ......

7) При разделении на восемь групп: ......

8) При разделении на девять групп: ......

9) При разделении на десять групп: ......

Установить, соответствует ли схема группировки и сортировки установленным требованиям по импульсному напряжению и времени замыкания можно или опытным путем, или с помощью теоретических расчетов.

Фигура 1 - примерная блок-схема способа управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока согласно настоящему изобретению, включающего в себя следующие этапы:

Этап 1: После получения команды о начале замыкания группе номер N присваивается исходное значение 1.

Этап 2: Замыкание отключающих элементов N-ой группы (N=1, 2, 3...), или разблокировка полупроводниковых элементов клапанной сборки N-ой группы отключающих элементов. После замыкания отключающих элементов N-ой группы нелинейные резисторы разомкнутых отключающих элементов переходят в состояние низкого сопротивления и подают заряд на систему передачи мощности.

Этап 3: Проверка наличия повреждений на линии. После замыкания отключающих элементов N-ой группы проводится определение наличия повреждений в системе передачи мощности, например, на линии, на преобразовательной подстанции или на высоковольтном выключателе постоянного тока. Если повреждение есть, нужно перейти к этапу (7), размыкание высоковольтного выключателя постоянного тока прервется; если на линии повреждений нет, перейти к этапу (4).

Этап 4: N=N+1, замыкание следующей группы отключающих элементов.

Этап 5: Проверка на предмет того, все ли группы отключающих элементов закрыты. Если все группы закрыты, перейти к этапу (6), если нет – к этапу (2).

Этап 6: Замыкание основного отрезка. После замыкания всех отключающих элементов проводится замыкание механических выключателей и клапанных сборок основного отрезка.

Этап 7: Размыкание всех отключающих элементов передаточного отрезка – успешное замыкание высоковольтного выключателя постоянного тока.

Этап 8: Завершение замыкания.

Способ группировки и нумерации отключающих элементов передаточного отрезка согласно варианту осуществления выше может быть доработан так, чтобы исключить этап нумерации.

Выше приводится предпочтительный вариант осуществления изобретения. В варианты осуществления настоящего изобретения специалисты могут вносить различные изменения и улучшения, а любые представленные здесь описания не могут считаться ограничивающими смысл настоящего изобретения.

1. Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока, включающего в себя: соединенные параллельно основной отрезок и передаточный отрезок, при этом основной отрезок включает в себя соединенные последовательно механические выключатели и клапанные сборки, а передаточный отрезок включает в себя несколько соединенных последовательно отключающих элементов; при этом отключающий элемент состоит из клапанной сборки передаточного отрезка и нелинейных резисторов, соединенных параллельно; способ выходного контроля высоковольтного выключателя постоянного тока включает в себя замыкание пер наконец, едаточного отрезка, затем замыкание основного отрезка и, отключение передаточного отрезка, отличающийся тем, что:

замыкание передаточного отрезка осуществляется так, чтобы отключающие элементы в составе передаточного отрезка замыкались поочередно, по группам; причем

в процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам на систему передачи энергии подается предварительный заряд по нелинейному резистору разомкнутого отключающего элемента; при этом

в процессе замыкания отключающих элементов передаточного отрезка по группам количество отключающих элементов в каждой группе и последовательность замыкания определяются уровнем перенапряжения Umax системы передачи энергии и максимально допустимым временем замыкания Tmax;

после замыкания любой из групп отключающих элементов импульсное напряжение не превышает удвоенное значение уровня перенапряжения Umax системы передачи энергии;

общее время замыкания всех групп отключающих элементов не превышает максимально допустимое время замыкания Tmax согласно техническим нормам.

2. Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что:

в процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам проводится проверка на наличие повреждения в системе передачи энергии после замыкания группы отключающих элементов;

если повреждения нет, замыкается следующая группа отключающих элементов до тех пор, пока не будут замкнуты все группы отключающих элементов, только затем выполняется следующий этап;

если повреждение есть, все отключающие элементы, которые уже были замкнуты, размыкаются, и процесс замыкания прекращается.

3. Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что к повреждениям в системе передачи энергии относятся повреждение на линии, повреждение на преобразовательной подстанции и повреждение выключателя постоянного тока.

4. Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что при замыкании передаточного отрезка разблокируются полупроводниковые элементы клапанной сборки передаточного отрезка в составе отключающих элементов, а при замыкании передаточного отрезка полупроводниковые элементы клапанной сборки в составе отключающих элементов блокируются.

5. Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что при замыкании основного отрезка механические выключатели и клапанные сборки основного отрезка также замыкаются.

7. Способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что количество отключающих элементов в составе одной группы и последовательность замыкания могут быть заданы заранее или определяться путем расчетов в режиме реального времени.



 

Похожие патенты:

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение прямой визуальной индикации режима и уменьшение количества компонентов.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение конфигурируемых функциональных возможностей электронного устройства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве токоограничивающего устройства в мощных сетях для ограничения ударного тока короткого замыкания.

Изобретение предназначено для использования в высоковольтных энергосистемах. К сети (1) через последовательно соединенные контакты выключателя (2) подключены фазы реактора (3), вторые выводы всех фаз которого объединены в звезду и между которыми и заземлением (4) включен токоограничитель в виде катушки (5).

Изобретение относится к области электротехники и используется в выпрямителях. Технический результат – повышение надежности.

Изобретение относится к электронике. Электронное изолирующее устройство, выполняющее функции изолирования и обеспечения безопасности, содержит модуль изолятора и модуль безопасности.

Изобретение относится к искробезопасным устройствам, а более конкретно к искробезопасному устройству ограничения напряжения с ограничением температуры и/или мощности.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к системам светосигнального оборудования аэродрома, и предназначено для создания разрядника для защиты от перенапяжений.

Изобретение относится к сети передачи данных. Взрывобезопасная сеть CAN-шины содержит безопасную область и опасную область, причем в опасной области распределено множество структур (100) взрывобезопасных узлов.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение управления двумя механизмами при помощи одного подвижного рычага, что позволяет каждому механизму сохранять свою скорость закрытия без оказания влияния на другой механизм.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к релейной защите и автоматике линий электропередачи переменного тока сверхвысокого напряжения с ненулевой степенью компенсации рабочей емкости, и может быть применено для определения факта погасания дуги подпитки или наличия устойчивого короткого замыкания во время бестоковой паузы однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ).

Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам и устройствам защиты потребителей электрической энергии от перенапряжений. Технический результат заключается в полном отделении электроустановки от распределительной сети с разрывом электрической связи между PEN проводником и заземляющим устройством электроустановки.

Изобретение относится к методу и системе определения неисправностей и восстановления преобразователя напряжения. Метод включает в себя: блокировку преобразовательной подстанции в случае обнаружения того, что напряжение переменного тока содержит напряжение нулевой последовательности или напряжение постоянного тока содержит несбалансированное напряжение; определение ошибки путем продолжения определения напряжения нулевой последовательности ветви переменного тока преобразователя; и восстановление работы каждой подстанции после того, как неисправность будет установлена.

Изобретение относится к методу и системе определения неисправностей и восстановления преобразователя напряжения. Метод включает в себя: блокировку преобразовательной подстанции в случае обнаружения того, что напряжение переменного тока содержит напряжение нулевой последовательности или напряжение постоянного тока содержит несбалансированное напряжение; определение ошибки путем продолжения определения напряжения нулевой последовательности ветви переменного тока преобразователя; и восстановление работы каждой подстанции после того, как неисправность будет установлена.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение селективности и чувствительности защиты от замыканий на землю и расширение области ее возможного применения.

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение быстродействия реагирования на появление неисправности.

Использование: в области электротехники. Технический результат – отсутствие нарушений коммутации на стороне инвертора как в случае передачи в прямом направлении потока мощности, так и в случае передачи в обратном направлении.

Изобретение относится к электроснабжению контактной сети. Устройство автоматизации электроснабжения тяговой сети переменного тока межподстанционной зоны содержит выключатели питающих линий контактной сети тяговых подстанций и поста секционирования, оборудованные устройствами АПВ.

Изобретение относится к электроснабжению контактной сети. Устройство автоматизации электроснабжения тяговой сети переменного тока межподстанционной зоны содержит выключатели питающих линий контактной сети тяговых подстанций и поста секционирования, оборудованные устройствами АПВ.

Использование: в области электротехники. Технический результат – обеспечение отказоустойчивой индикаторной системы защиты от перегрузки, вызванной ударом молнии.

Использование: в области электротехники. Технический результат - снижение вероятности бросков напряжения и колебаний системы при замыкании и обеспечение надежного и безопасного функционирования систем передачи энергии. Представлен способ управления замыканием высоковольтного выключателя постоянного тока. Способ включает в себя следующие этапы: замыкание отключающих элементов передаточного отрезка группа за группой, замыкание основного отрезка и размыкание передаточного отрезка. В процессе замыкания отключающих элементов в составе передаточного отрезка по группам проводится проверка на наличие повреждения в системе передачи энергии после замыкания группы отключающих элементов; если повреждения нет, замыкается следующая группа отключающих элементов до тех пор, пока не будут замкнуты все группы отключающих элементов, только затем выполняется следующий этап; если повреждение есть, все отключающие элементы, которые уже были замкнуты, размыкаются, и процесс замыкания прекращается. Благодаря этому способу можно подавать предварительный заряд на систему передачи мощности во время замыкания высоковольтного выключателя постоянного тока, что позволяет снизить перенапряжение и колебательность системы, вызванные замыканием. 6 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх