一种直流可控限压器及控制方法与流程

本发明涉及一种直流可控限压器及控制方法，属于高压直流输电。

背景技术：

1、混合直流输电技术兼具传统直流输电(lcc)和柔性直流输电(vsc)的优点，有效拓展了直流输电系统的适用范围，是未来大规模、远距离、大容量输电的发展方向之一。但混合直流系统运行中可能发生：1)lcc换流器换相失败、功率无法馈入交流电网；2)vsc换流器接入的受端电网发生近区短路造成功率输送受阻；3)vsc换流器因内部故障紧急闭锁等各类故障工况。此时，送端换流站通常难以在百毫秒时间内完成功率急降，因此系统中将形成功率盈余，如果不对盈余功率进行泄放消纳，盈余功率将持续向vsc阀组中的电容进行充电，从而导致vsc子模块过压旁路闭锁，影响系统正常运行。因此，为避免vsc子模块过压造成vsc换流器全部闭锁，在vsc两端配置基于氧化锌阀片的可控限压器可以泄放系统的暂态盈余功率。

2、专利申请号201921646322.8提出一种泄能装置及高压输电系统，如图1所示，控制模块102，具体包括第一快速开关单元控制模块1021和第一机械断路器1022；第一快速开关单元1021与第一机械断路器1022并联在控制模块102的第一端和第二端之间；所述第一机械断路器1022用于换流，并在下文所述保护模块退出时开断直流电流。该泄能装置仅采用氧化锌阀片作为限压和消能的本体，氧化锌阀片虽具有优异的非线性特性，但需密闭在陶瓷或复合外套内部，当氧化锌阀片吸收能量后，阀片温度急剧升高，散热时间长，因此为提高消能本体的额定吸收能量，需进行多柱并联，以降低额定吸收能量时氧化锌阀片的温升。但当需要配置的消能额定吸收能量较大时，其经济型将降低，且并联数增大后，采用的氧化锌阀片数量也增大，而单个阀片缺陷后的击穿短路将导致整柱击穿，因此其可靠性也将降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种直流可控限压器及控制方法，解决现有的泄能装置在消能额定吸收能量较大时，经济性和可靠性不高的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、第一方面，本发明提供了一种直流可控限压器，包括固定元件、受控元件、组合开关、均压电阻和消能电阻；所述固定元件与所述受控元件串联后并联设置在被保护直流设备两端；所述均压电阻并联设置在所述固定元件两端；所述组合开关和所述消能电阻串联后并联设置在所述受控元件两端。

4、可选的，所述固定元件和所述受控元件均由多个氧化锌阀片串并联组成。

5、可选的，所述组合开关包括并联设置的快速合闸开关和旁路开关。

6、可选的，所述快速合闸开关为电力电子开关、快速机械开关、间隙触发开关中的一种或多种并联，所述快速合闸开关的合闸时间小于等于5ms。

7、可选的，所述旁路开关包括插入式设置的动触头和静触头，所述动触头和静触头之间通过绝缘气体绝缘，所述旁路开关的合闸时间小于等于35ms。

8、可选的，所述消能电阻为敞开式电阻器，所述敞开式电阻器由抗氧化、耐腐蚀、耐高温、温度系数低的材料制作而成。

9、第二方面，本发明提供了一种直流可控限压器的控制方法，采用如上述的直流可控限压器，所述控制方法包括：

10、响应于被保护直流设备两端电压大于预设电压阈值，控制组合开关合闸；

11、响应于被保护直流设备两端电压小于等于预设电压阈值，控制组合开关分闸。

12、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

13、本发明提供的一种直流可控限压器及控制方法，结合非线性电阻(固定元件、受控元件)和线性电阻(消能电阻)的优点，能够提高直流可控限压器的额定吸收能量，在直流系统暂时过电压并吸收盈余功率，实现柔直阀故障穿越功能；通过结合线性电阻，降低非线性电阻的氧化锌阀片数量，提高其经济性和可靠性。

技术特征：

1.一种直流可控限压器，其特征在于，包括固定元件、受控元件、组合开关、均压电阻和消能电阻；所述固定元件与所述受控元件串联后并联设置在被保护直流设备两端；所述均压电阻并联设置在所述固定元件两端；所述组合开关和所述消能电阻串联后并联设置在所述受控元件两端。

2.根据权利要求1所述的直流可控限压器，其特征在于，所述固定元件和所述受控元件均由多个氧化锌阀片串并联组成。

3.根据权利要求1所述的直流可控限压器，其特征在于，所述组合开关包括并联设置的快速合闸开关和旁路开关。

4.根据权利要求3所述的直流可控限压器，其特征在于，所述快速合闸开关为电力电子开关、快速机械开关、间隙触发开关中的一种或多种并联，所述快速合闸开关的合闸时间小于等于5ms。

5.根据权利要求3所述的直流可控限压器，其特征在于，所述旁路开关包括插入式设置的动触头和静触头，所述动触头和静触头之间通过绝缘气体绝缘，所述旁路开关的合闸时间小于等于35ms。

6.根据权利要求1所述的直流可控限压器，其特征在于，所述消能电阻为敞开式电阻器，所述敞开式电阻器由抗氧化、耐腐蚀、耐高温、温度系数低的材料制作而成。

7.一种直流可控限压器的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的直流可控限压器，所述控制方法包括：

技术总结
本发明公开了一种直流可控限压器及控制方法，直流可控限压器包括固定元件、受控元件、组合开关、均压电阻和消能电阻；所述固定元件与所述受控元件串联后并联设置在被保护直流设备两端；所述均压电阻并联设置在所述固定元件两端；所述组合开关和所述消能电阻串联后并联设置在所述受控元件两端；本发明能够提高直流可控限压器的额定吸收能量，在直流系统暂时过电压并吸收盈余功率，实现柔直阀故障穿越功能；通过结合线性电阻，降低非线性电阻的氧化锌阀片数量，提高其经济性和可靠性。

技术研发人员：何茂慧,冯轩,沙浩源,刘佩,张军,朱映锦,朱振池,蔡博,张坤,朱超,何露芽,许卫刚,韩学春,甘强
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司超高压分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15