СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ С ПАССИВНОГО СЕКЦИОНИРОВАНИЯ НА ПОДКЛЮЧЕНИЕ К ЭНЕРГОСИСТЕМЕ Российский патент 2018 года по МПК H02J3/36 H02H7/122 

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Область техники изобретения

Настоящее изобретение относится к области электроники больших мощностей, в частности, к способу переключения с секции на активную сеть в системе передачи постоянного тока высокого напряжения на основе преобразователя напряжения (ПТВН-ПН).

Предшествующий уровень техники

Преобразователь напряжения используется для передачи постоянного тока высокого напряжения, а управление активной и реактивной мощностями выполняется автономно и быстро, чтобы увеличить стабильность системы, предотвратить колебания частоты и напряжения системы, а также обеспечить стабильную работу системы переменного тока, подключенной к энергосистеме. Адаптивная передача постоянного тока имеет большие преимущества в таких сферах, как подключение к новой энергосистеме, подключение к энергосистеме распределенного производства энергии, питание секции и питание распределительной городской сети. Таким образом, исследования технологий, относящихся к адаптивной передаче постоянного тока, имеют большое значение.

Если система адаптивной передачи постоянного тока находится в состоянии изолированной работы, ближний конец в преобразовательной подстанции замыкается для подключения к энергосистеме переменного тока, либо переключатель удаленного конца замыкается. Адаптивная преобразовательная подстанция постоянного тока соединена параллельно с активной энергосистемой для работы. Адаптивная система постоянного тока должна переключаться из текущего режима изолированной работы и управления в режим работы и управления от энергосистемы, чтобы поддерживать постоянную работу системы передачи постоянного тока.

При нахождении системы адаптивной передачи постоянного тока в режиме изолированной работы, если она входит в состояние подключения к энергосистеме из-за замыкания переключателя, момент, в который система адаптивной передачи постоянного тока входит в это состояние, должен быть точно определен, а текущая изолированная работа должна быть вовремя переключена на активную работу. В противном случае относительно большая длительность переключения приведет к отсутствию синхронизации энергосистемы, и впоследствии система передачи ПТВН-ПН прекратит работу. При этом также необходимо плавное переключение на сетевую работу в режиме реального времени, чтобы система передачи ПТВН-ПН не выполняла защитных действий и не выходила из строя, что может быть вызвано явлениями перегрузки по току или перенапряжения, которые возникают в момент переключения. В настоящее время нет каких-либо сведений, относящихся к способу обнаружения изменений в работе энергосистемы с помощью системы адаптивной передачи постоянного тока в состоянии изолированной работы для входа в сетевое состояние и плавного управления в режиме реального времени.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в создании способа обнаружения изменений в работе энергосистемы с помощью системы адаптивной передачи постоянного тока в состоянии изолированной работы для входа в состояние подключения к энергосистеме, чтобы обеспечить точное и плавное переключение системы адаптивной передачи постоянного тока из состояния изолированной работы в состояние сетевой работы.

Для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении используется следующее техническое решение:

В случае обнаружения явления перегрузки по току на плече моста преобразователя и изменении состояний напряжения на сетевой стороне и стороне вентиля, система управления определяет, перейдет ли система передачи постоянного тока высокого напряжения на основе преобразователя напряжения (ПТВН-ПН) в состояние подключения к энергосистеме, включая следующие этапы:

(1) когда преобразовательная подстанция системы передачи ПТВН-ПН находится в состоянии изолированной работы, обнаружение перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя, и установление постоянного значения перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, выполнение этапа (2); в противном случае повторное выполнение этапа (1);

(2) блокировка преобразователя и определение, не является ли напряжение на стороне переменного тока ниже порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, разблокировка преобразователя и повторное выполнение этапа (1); в противном случае выполнение этапа (3); и

(3) управление настройкой контура фазовой синхронизации системы для отслеживания текущей фазы напряжения на стороне переменного тока, и одновременно начало переключения режима управления, переключение из текущего режима изолированного управления преобразовательной подстанции системы адаптивной передачи постоянного тока в режим активного управления, и разблокировка преобразователя.

В вышеописанном этапе (1) постоянное значение перегрузки по току устанавливается на n-кратный номинальный ток на стороне вентиля преобразователя или ток плеча моста преобразователя. Диапазон значений n составляет от 1 до 10, диапазон значений длительности t1 составляет от 0 до 1 с, диапазон значений t2 составляет от 0 до 1 с.

В этапе (2) выше диапазон значений для порогового значения напряжения на стороне переменного тока составляет от 0 до 0,99 о.е., а диапазон значений длительности t - от 0 до 1 с.

В момент переключения режима управления на этапе (3) команды активной и реактивной мощностей поддерживают текущие рабочие значения активной и реактивной мощностей. Как вариант, активная и реактивная мощности могут составлять 0 и постепенно увеличиваться путем смещения к текущим рабочим значениям.

Настоящее изобретение также включает устройство управления переключением из изолированного режима в сетевой режим, включая устройство обнаружения перегрузки по току преобразователя, устройство обнаружения напряжения на стороне переменного тока, и устройство переключения из изолированного режима в сетевой.

Когда преобразовательная подстанция системы передачи ПТВН-ПН находится в состоянии изолированной работы, устройство измерения перегрузки по току преобразователя определяет наличие перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя, и устанавливает постоянное значение перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, срабатывает устройство обнаружения напряжения на стороне переменного тока; в противном случае повторно срабатывает устройство обнаружения перегрузки по току преобразователя.

Сначала устройство обнаружения напряжения на стороне переменного тока блокирует преобразователь, затем определяет, не ниже ли напряжение на стороне переменного тока порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, преобразователь разблокируется, и устройство обнаружения перегрузки по току преобразователя продолжает осуществлять распознавание; в противном случае срабатывает устройство переключения из изолированного режима в сетевой режим.

Функция устройства переключения из изолированного режима в сетевой режим заключается в переключении режима управления; в момент переключения режима управления команды активной и реактивной мощностей поддерживают текущие рабочие значения активной и реактивной мощностей; или, после переключения, активная и реактивная мощности преобразовываются в значение 0 и постепенно увеличиваются до рабочих значений перед переключением.

Настоящее изобретение также предусматривает систему управления переключением из изолированного режима в сетевой режим, которая включает преобразователь, контроллер верхнего уровня и устройство с вентильным управлением, причем: (1) когда преобразовательная подстанция системы адаптивной передачи постоянного тока находится в состоянии изолированной работы, контроллер верхнего уровня определяет наличие перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя, и устанавливает постоянное значение перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; а в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, выполняется этап (2), в противном случае повторно выполняется этап (1);

(2) преобразователь блокируется, и определяется, не ниже ли напряжение на стороне переменного тока порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, преобразователь разблокируется, и повторно выполняется этап (1); в противном случае выполняется этап (3);

(3) контроллер верхнего уровня устанавливает контур фазовой синхронизации для отслеживания текущей фазы напряжения на стороне переменного тока, и одновременно начинает переключение режима управления, переключается из текущего режима изолированного управления преобразовательной подстанции системы адаптивной передачи постоянного тока в режим активного управления, и разблокирует преобразователь.

Благодаря использованию вышеуказанных решений, настоящее изобретение имеет следующие положительные эффекты:

В способе обнаружения изменений в работе энергосистемы с помощью системы адаптивной передачи постоянного тока в состоянии изолированной работы для входа в сетевое состояние по настоящему изобретению, определение момента подключения к энергосистеме является точным, и можно плавно переключиться на сетевую работу, не затрагивая энергосистему.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

ФИГ. 1 - структурная блок-схема двойных станций системы передачи ПТВН-ПН;

ФИГ. 2 - блок-схема режима управления преобразовательной подстанцией обнаружения подключения к энергосистеме;

ФИГ. 3 - блок-схема режима управления станцией контроля напряжения постоянного тока;

ФИГ. 4 - технологическая схема обнаружения подключения к энергосистеме ПТВН-ПН в режиме изолированной работы.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технические решения подробно описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи и конкретные варианты осуществления изобретения.

Как показано на ФИГ. 1, преобразовательные подстанции 201 и 202 системы адаптивной передачи постоянного тока находятся в состоянии изолированной работы. Переключатель удаленного конца 102 не замкнут, системы передачи ПТВН-ПН 201 и 202 не подключены к энергосистеме переменного тока 400 и находятся в состоянии изолированной работы. 202 - это сторона управления напряжением постоянного тока. См. ФИГ. 3 для получения информации о режиме управления 202. В 201 используется режим управления на ФИГ. 2. На ФИГ. 3 показан режим управления напряжением постоянного тока, который остается неизменным до и после переключения. Переключение в режим активного управления происходит, когда в секции обнаружения подключения к энергосистеме на ФИГ. 2 определяется сетевое состояние. Если переключатель 102 замкнут, переключение с изолированной работы на сетевую работу определяется (см. ФИГ. 4) в соответствии со следующими этапами:

(1) когда преобразовательная подстанция системы адаптивной передачи постоянного тока находится в состоянии изолированной работы, обнаружение перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя, и установление постоянного значения перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, выполнение этапа (2); в противном случае повторное выполнение этапа (1);

(2) блокировка преобразователя и определение, не является ли напряжение на стороне переменного тока ниже порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, разблокировка преобразователя и повторное выполнение этапа (1); в противном случае выполнение этапа (3);

(3) управление настройкой контура фазовой синхронизации системы для отслеживания текущей фазы напряжения на стороне переменного тока, и одновременно начало переключения режима управления, переключение из текущего режима изолированного управления преобразовательной подстанции системы адаптивной передачи постоянного тока в режим активного управления, и разблокировка преобразователя.

Диапазон значений длительности t1 составляет от 0 до 1 с, диапазон значений t2 составляет от 0 до 1 с.

После замыкания переключателя 102, если сетевая сторона 400 находится в активном состоянии, преобразователь 201 переключается из режима изолированного управления в активный режим управления в соответствии с приведенными выше этапами. В специальных случаях сетевая сторона 400 является пассивной системой. После замыкания переключателя 102, явление перегрузки по току на плече моста не возникает в нормальном состоянии. Следовательно, режим управления не переключается. Как вариант, после блокировки преобразователя, если обнаружено, что напряжение стороны переменного тока ниже порогового значения, состояние сетевого обнаружения немедленно прерывается на определенный период времени, запрещено переключаться из изолированной работы на сетевую, и в то же время преобразователь сразу разблокируется для запуска импульса. Процесс сетевого определения завершается, и преобразователь 201 остается в начальном состоянии изолированной работы.

Настоящее изобретение также предусматривает устройство управления переключением с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме, включая устройство обнаружения перегрузки по току преобразователя, устройство обнаружения напряжения стороны переменного тока, и устройство переключения с изолированного режима на сетевой. Когда преобразовательная подстанция системы передачи ПТВН-ПН находится в состоянии изолированной работы, устройство измерения перегрузки по току преобразователя определяет наличие перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя, и устанавливает постоянное значение перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, срабатывает устройство обнаружения напряжения на стороне переменного тока; а в противном случае, повторно срабатывает устройство определения перегрузки по току преобразователя.

Сначала устройство определения напряжения на стороне переменного тока блокирует преобразователь, затем определяет, не ниже ли напряжение на стороне переменного тока порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, преобразователь разблокируется, и устройство определения перегрузки по току преобразователя продолжает работать осуществлять распознавание; а в противном случае, срабатывает устройство переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме.

Функция устройства переключения режима пассивного секционирования на подключение к энергосистеме заключается в переключении режима управления; в момент переключения режима управления, команды активной и реактивной мощностей поддерживают текущие рабочие значения активной и реактивной мощностей; или, после переключения, активная и реактивная мощности преобразовываются на значение 0, и постепенно увеличиваются до рабочих значений перед переключением.

Настоящее изобретение также предусматривает систему управления переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме, включая преобразователь, контроллер верхнего уровня и устройство с вентильным управлением, причем:

(1) когда преобразовательная подстанция системы передачи ПТВН-ПН находится в состоянии изолированной работы, контроллер верхнего уровня определяет наличие перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя, и устанавливает постоянное значение перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; а в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, выполняется этап (2), в противном случае выполняется этап (1);

(2) преобразователь блокируется и определяется, не ниже ли напряжение на стороне переменного тока порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, преобразователь разблокируется, и снова выполняется этап (1); в противном случае выполняется этап (3);

(3) контроллер верхнего уровня устанавливает контур фазовой синхронизации для отслеживания текущей фазы напряжения на стороне переменного тока, и одновременно начинает переключение режима управления, переключает из текущего режима изолированного управления преобразовательной подстанции системы передачи ПТВН-ПН в активный режим управления, и разблокирует преобразователь.

Вышеприведенные варианты осуществления в большей степени используются для описания технических идей настоящего изобретения, но не определяют объем правовой охраны изобретения. Все технические идеи, предложенные по настоящему изобретению, и любые модификации, основанные на технических решениях, входят в объем правовой охраны изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат заключается в обеспечении точного и плавного переключения системы адаптивной передачи постоянного тока из состояния изолированной работы в состояние сетевой работы и достигается за счет использования способа переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме для системы передачи ПТВН-ПНВ. Когда система передачи ПТВН-ПН находится в рабочем состоянии, ее переход в состояние подключения к энергосистеме определяется посредством обнаружения возникновения явления перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя и посредством обнаружения изменения состояния напряжения на стороне переменного тока. Система переключается из режима изолированной работы в режим управления подключением к энергосистеме. В момент переключения режим сетевого управления плавно переключается посредством изменения команды мощности и отслеживания выполняющейся фазы при текущем напряжении энергосети, чтобы поддерживать постоянную работу. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме для системы передачи постоянного тока высокого напряжения на основе преобразователя напряжения (ПТВН-ПН), отличающийся тем, что он включает следующие этапы:

(1) когда преобразовательная подстанция системы передачи ПТВН-ПН находится в рабочем состоянии пассивного секционирования: определение наличия перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя и установление постоянного значения перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, выполнение этапа (2); в противном случае повторное выполнение этапа (1);

(2) блокировка преобразователя и определение, не является ли напряжение на стороне переменного тока меньше, чем пороговое значение; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, разблокировка преобразователя и повторное выполнение этапа (1); в противном случае выполнение этапа (3);

(3) управление настройкой контура фазовой синхронизации системы для отслеживания текущей фазы напряжения на стороне переменного тока и одновременно начало переключения режима управления, переключение из текущего режима изолированного управления преобразовательной подстанции системы передачи ПТВН-ПН в режим активного управления и разблокировка преобразователя.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (1) постоянное значение перегрузки по току устанавливается на n-кратный номинальный ток плеча моста; диапазон значений n составляет от 1 до 10, диапазон значений длительности t1 составляет от 0 до 1 с, диапазон значений t2 составляет от 0 до 1 с.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этапе (2) диапазон значений для порогового значения напряжения на стороне переменного тока составляет от 0 до 0,99 о.е, а диапазон значений длительности t - от 0 до 1 с.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в момент переключения режима управления на этапе (3) команды активной и реактивной мощностей поддерживают текущие рабочие значения активной и реактивной мощностей; или после переключения активная и реактивная мощности преобразовываются на значение 0 и постепенно увеличиваются до рабочих значений перед переключением.

5. Устройство управления переключением с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме, отличающееся тем, что включает устройство обнаружения перегрузки по току преобразователя, устройство обнаружения напряжения стороны переменного тока и устройство переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме, при этом когда преобразовательная подстанция системы передачи ПТВН-ПН находится в состоянии пассивного секционирования, устройство измерения перегрузки по току преобразователя определяет наличие перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя и устанавливает постоянное значение перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, срабатывает устройство обнаружения напряжения на стороне переменного тока; а в противном случае повторно срабатывает устройство определения перегрузки по току преобразователя;

первоначально устройство определения напряжения на стороне переменного тока блокирует преобразователь, затем определяет, не ниже ли напряжение на стороне переменного тока порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, преобразователь разблокируется и устройство определения перегрузки по току преобразователя продолжает осуществлять распознавание; в противном случае срабатывает устройство переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме;

функция устройства переключения режима пассивного секционирования на подключение к энергосистеме заключается в переключении режима управления; в момент переключения режима управления команды активной и реактивной мощностей поддерживают текущие рабочие значения активной и реактивной мощностей; или после переключения активная и реактивная мощности преобразовываются на значение 0 и постепенно увеличиваются до рабочих значений перед переключением.

6. Система управления переключения с пассивного секционирования на подключение к энергосистеме, включающая преобразователь, контроллер верхнего уровня и устройство с вентильным управлением, отличающаяся тем, что

(1) когда преобразовательная подстанция системы адаптивной передачи постоянного тока находится в состоянии пассивного секционирования, контроллер верхнего уровня определяет наличие перегрузки по трехфазному переменному току на стороне вентиля преобразователя или по току на плече моста преобразователя и устанавливает постоянное значение перегрузки по току на n-кратный номинальный ток плеча моста; а в случае возникновения перегрузки по току, при ее длительности t1, выполняется этап (2), в противном случае выполняется этап (1);

(2) преобразователь блокируется и определяется, не ниже ли напряжение на стороне переменного тока порогового значения; если напряжение ниже порогового значения и его длительность составляет t2, преобразователь разблокируется и снова выполняется этап (1); в противном случае выполняется этап (3); и

(3) контроллер верхнего уровня устанавливает контур фазовой синхронизации для отслеживания текущей фазы напряжения на стороне переменного тока и одновременно начинает переключение режима управления, переключение из текущего режима изолированного управления преобразовательной подстанции системы адаптивной передачи постоянного тока в активный режим управления и разблокирует преобразователь.