[发明专利]一种能量泄放装置、直流输电系统及能量泄放方法

说明书

本发明公开了一种能量泄放装置、直流输电系统及能量泄放方法，适用于海上风电场输电领域。该系统由海上风电场、海上换流器、直流海缆、能量泄放装置、陆上换流器和交流主网组成。本发明除了具备电网故障穿越、抑制直流过流、抑制直流过压和快速功率控制外，还具备高于传统泄能装置的其他特性：消除工作时引起的大du/dt和di/dt，平滑地对能量进行泄放；同时级联的直流电容具有平波效果，可以在各种运行方式下降低直流侧电压的波动；大大加快了泄能装置工作后的恢复时间。

技术领域

本发明属于海上风电场输电技术领域，具体涉及一种能量泄放装置、直流输电系统及能量泄放方法。

背景技术

随着近海风电资源开发逐渐饱和，以及水文、航运、渔业、政策等因素的限制，海上风电正在向远海大功率方向发展。

大容量、远距离的海上风电柔性直流输电技术送出具有线路损耗小、功率控制灵活、几乎不受距离限制的技术优势。

海上风电送出系统当陆上站发生交流故障时，交流母线电压降低，造成陆上站功率送出受阻，从而导致直流侧系统电压升高，需要一种能量泄放装置，暂时将盈余能量消耗，避免将陆上侧故障传递到海上电网，造成系统的停机甚至设备的损坏。

传统的集中式电阻斩波泄放能量装置只有两种工作状态：开通和关断，这两种状态电压差值较大，所以在工作过程中会造成大的du/dt、di/dt，导致通讯异常甚至设备损坏；在小能量泄放工况下引起不必要的直流电流和直流电压扰动；在某些正常运行工况下，比如STATCOM模式下三次谐波注入的情况下无法合理地抑制波动；集中式电阻斩波泄放能量装置中的泄能电阻放置在室外通过自然冷散热，满能量泄放一次后恢复时间长，对维持高的电网可用率有潜在的风险；此外，当系统停运后集中式电阻斩波泄放能量装置无法对电缆进行平滑可控放电。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于直流输电系统的能量泄放装置及能量泄放方法一种能量泄放装置、直流输电系统及能量泄放方法，提升海上风电柔性直流输电系统动态性能的安全的、可靠的能量泄放装置及方法。

为达到上述目的，本发明一种用于直流输电系统的能量泄放装置，包括若干串联的泄能模块，泄能模块包括IGBT、二极管D2、二极管D3，储能电容C和泄能电阻R，IGBT的集电极和二极管D2的负极连接，IGBT的发射极和二极管D2的正极连接；IGBT和二极管D2形成的支路与泄能电阻R串联，形成模块泄放支路，模块泄放支路、储能电容C以及二极管D3三者并联。

进一步的，泄能电阻R两端并联有反向续流二极管D1。

进一步的，还包括二极管D4，二极管D4的负极和二极管D3的正极连接，二极管D4的正极和泄能电阻R以及储能电容C连接。

进一步的，二极管D4两端并联有旁路开关K。

一种直流输电系统，包括海上风电场、海上换流器、直流海缆、能量泄放装置、陆上换流器和交流主网，海上换流器的直流侧和与陆上换流器的直流侧通过两根直流海缆连接，两根直流海缆之间并联有上述能量泄放装置。

进一步的，能量泄放装置两端串联有泄能支路电抗器。

进一步的，能量泄放装置4设置于陆上侧直流海缆进线处，能量泄放装置放置于陆上阀厅内。

一种直流输电系统的能量泄放方法，当陆上换流站发生交流故障时，造成陆上站功率送出受阻，从而导致直流侧系统电压升高，当陆上换流器5直流端间的电势高于预设的过压门限时，能量泄放装置将直流回路上的电流导入至能量泄放装置中，将能量泄放至各个泄能模块的泄能电阻R上，通过泄能电阻R将能量释放；在此过程中，钳制住过压门限，发生故障后，在换流阀的直流电压上升过程中，使泄能支路的端间电势保持恒定；