[发明专利]故障穿越系统

说明书

公开了一种用于在电力系统中使用的故障穿越系统，其中电力系统包括由原动机驱动的同步发电机。故障穿越系统包括与动态功率耗散器并联连接的机械开关，其中动态功率耗散器包括与制动电阻器串联连接的固态开关。控制器被配置成基于指示电力系统的一个或多个运行参数的所接收数据来控制机械开关和固态开关以控制通过制动电阻器的电流。

技术领域

本公开总体上涉及一种故障穿越系统，特别是针对与电力网并网运行的发电机组的故障穿越能力的增强。

背景技术

通常地包括由（例如，发动机或涡轮机的）原动机驱动的同步发电机和单元变压器的发电机组通常需要遵从严格的要求以连接到电力网。这些要求通常由负责权威机构发出的电网技术规范来定义。许多电网技术规范要求连接发电机组在较低的电网络电压的时段中保持连接到电网，即，“穿越”低电网络电压的时段。

较低的电网络电压的时段通常由电网中的单元变压器的远侧上的故障引起。当电力网中发生严重故障时，到系统的能量传输将被瞬间地中断或减少。然而，由于机械系统中的较慢响应，供应给发电机的机械功率在故障时段期间是几乎恒定的。发电机组中的不平衡功率引起由原动机对发电机转子的加速。该加速可引起发电机转子和电网之间的角度增大，由此使得发电机不与电网同步。这被称为转子角度稳定性问题或极滑动。此外，发电机转子与电网发电机之间的大角度可使得发电机经受极高电流（电流尖峰），这可使得发电机被损坏并与电网断开。

虽然发电机组本身通常具有提供某种内部能力以在故障状况期间减小转子的加速的内部速度调整器，但是调整器通常不充分地减小转子的加速度以防止发电机组在系统恢复到故障前电压水平时变得不与电网同步。因此，已经开发出故障穿越系统来补充发电机的内部速度调整。故障穿越系统通过有效地增加电力系统的输出处的负载来限制故障状况期间的转子（原动机或发动机）速度，以在故障期间维持发电机处于适合的功率输出和同步性。

发明内容

期望提供一种增强的故障穿越系统。

根据一个方面，提供了一种用于在电力系统中使用的故障穿越系统，该系统包括由原动机驱动的同步发电机，该故障穿越系统包括：

机械开关（例如，电路断路器），其与动态功率耗散器并联连接，其中动态功率耗散器包括与制动电阻器串联连接的固态开关；以及

控制器，其被配置成接收指示电力系统的一个或多个运行参数的数据，并且配置成基于所接收数据来控制机械开关和固态开关以控制由制动电阻器耗散的功率量。

本文中描述的技术提供了一种具有动态功率耗散器的故障穿越系统，该动态功率耗散器包括与制动电阻器串联连接的固态开关。以此方式，基本上消除了在故障状况期间通过动态功率耗散器的电流尖峰，并且减小了跨动态功率耗散器的电压。这是有利的，因为在故障的瞬态时段期间在发电机端处的高电压变化和谐波基本上被消除。此外，由于流过固态开关的减小的故障电流，固态开关需要低得多的电流额定值。这改进了可靠性并降低了故障穿越系统的成本。

控制器可以被配置成响应于检测到一个或多个运行参数中的至少一个指示故障状况而使机械开关断开，使得由发电机生成的电流被重新引导通过动态功率耗散器。控制器可以被配置成基于一个或多个运行参数，通过在故障状况期间控制经过固态开关的重新引导的电流的量来控制经过制动电阻器的重新引导的电流的量。

控制器可以被配置成通过控制由制动电阻器耗散的功率来调节原动机的速度。通过控制制动电阻器的功率吸收来调节原动机（例如，发动机）速度具有最小化或甚至消除转子角度稳定性问题的效果。

电力系统的一个或多个运行参数可以是发电机运行参数，诸如转子角度或生成的电压（例如，在公共耦合点处），或电力系统的其他运行参数，诸如原动机的运行参数，例如发动机速度。控制器可以通过在制动电阻器中耗散功率以控制这些参数来调节发电机或发动机的运行。