一种串联补偿器及控制方法技术

技术编号:17783092 阅读:46 留言:0更新日期:2018-04-22 13:44
本发明专利技术提出了一种串联补偿器及控制方法,包含串联变压器、串联变压器旁路设备、电压源换流器、换流器快速旁路设备、快速开关以及电抗器;所述电抗器与所述快速开关并联连接构成限流模块;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所述串联变压器旁路设备。本发明专利技术的串联补偿器通过间接的投入限流模块可有效的限制系统的短路电流,降低补偿器所承受的故障电流,提高交流系统以及串联补偿器的可靠性;且限流模块的电压等级低、快速开关的开断电流小,具备较好的工程实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种串联补偿器及控制方法
本专利技术属于电力电子领域,具体涉及一种具有故障限流功能的串联补偿器及相应的控制方法。
技术介绍
随着电力系统容量和规模的扩大,电力系统短路故障电流的水平也不断提高,短路故障对电力系统及与其相连的电气设备的破坏性也越来越大。另一方面,随着大型电力系统的互联以及各种新设备的使用,在使发电、输电更经济、更高效的同时也增加了电力系统的规模和复杂度,用户负荷的不断增长需要潮流控制手段提高现有的功率输送能力;正在蓬勃发展的智能电网和电力市场间复杂的功率交换需要频繁的潮流控制,电力系统对潮流控制以及短路电流限制的需求越来越大。目前,限制系统短路电流的方案时采用故障限流器快速改变故障线路的阻抗参数,将短路电流限制在低水平,满足已有断路器在不超过其遮断能力的前提下切断短路故障,但已公开的故障限流器有谐振式故障限流器、固态故障限流器和超导故障限流器等,均是直接安装在高压线路上,限流设备所承受的故障电流较大,限流设备相应的分断开关或器件在分断时电流也较大,影响设备的可靠性。现有技术中采用串联补偿器可以优化调节系统潮流,但串联补偿器不能控制系统故障时的电流,且严重故障会影响串联补偿器设备的安全。因此,需要一种既能优化系统潮流,又能更安全可靠的限制系统短路电流的补偿器。
技术实现思路
本专利技术的目的,在于提供一种可以优化系统潮流分布,还可以降低系统短路电流、提高系统可靠性且适用于工程应用的串联补偿器及统一潮流控制器,并提供串联补偿器的控制方法。本专利技术的解决方案是:一种串联补偿器,所述串联补偿器包含串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备、至少一个快速开关以及至少一个电抗器;所述电抗器与所述快速开关并联连接构成限流模块;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所述串联变压器旁路设备。进一步地,所述串联变压器为单相变压器,所述串联变压器第一侧绕组的两端串联接入线路;所述串联变压器第二侧绕组的第一端连接所述限流模块的第一端,所述限流模块的第二端连接所述换流器快速旁路设备的第一端;所述换流器快速旁路设备的第二端连接所述串联变压器第二侧绕组的第二端;所述电压源换流器的第一输出端与所述换流器快速旁路设备的第一端连接,所述电压源换流器的第二输出端与所述串联变压器第二侧绕组的第二端。进一步地,所述串联变压器为三相变压器,所述串联变压器第一侧绕组三相的两端分别串联接入三相交流线路;所述串联变压器第二侧绕组为星型连接方式,所述串联变压器第二侧绕组的输出端三相分别连接所述限流模块的第一端的三相,所述限流模块的第二端的三相分别与所述换流器快速旁路设备的第一端的三相连接,换流器快速旁路设备的第二端的三相连接至所述串联变压器第二侧绕组的中性线;所述电压源换流器的三相交流输出侧与所述限流模块第二端的三相连接。进一步地,所述串联变压器为三相变压器,所述串联变压器第一侧绕组三相的两端分别串联接入三相交流线路;所述串联变压器第二侧绕组为角型连接方式,所述串联变压器第二侧绕组的三相绕组依次首尾连接构成角型结构并形成三相输出端,所述串联变压器第二侧绕组的三相输出端分别连接所述限流模块的第一端的三相,所述限流模块的第二端的三相分别连接所述电压源换流器的交流输出端的三相;所述换流器快速旁路设备的三相设备依次首尾连接构成角型结构并形成三相输出端,所述换流器快速旁路设备的三相输出端分别与所述电压源换流器的交流输出端的三相连接。进一步地,所述的限流模块还包括至少一个电容;所述电容与所述电抗器并联连接组合形成阻抗单元,所述阻抗单元再与所述快速开关并联连接构成限流模块。进一步地,所述串联变压器第一侧绕组的其中一端通过断路器与所述旁路设备的一端连接,另一端通过隔离刀闸与所述旁路设备的另一端连接;或者,所述串联变压器接入线路侧绕组的两端分别通过断路器与所述旁路设备的两端连接。进一步地,所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个过电压保护设备;所述换流器快速旁路设备两端并联至少一个过电压保护设备。进一步地,所述过电压保护设备包括避雷器和火花间隙。进一步地,所述串联变压器旁路设备为机械旁路开关,或者由电力电子设备构成的旁路开关;所述换流器快速旁路设备为快速机械旁路开关,或者由电力电子设备构成的快速旁路开关;所述快速开关为机械开关,或者由电力电子设备构成的开关。进一步地,当所述串联变压器为三相变压器,所述串联变压器第二侧绕组为星接时,包含第三侧绕组,第三侧绕组的其中一相绕组与一个电抗器串联连接,再与其它两相的绕组依次首尾连接构成角型结构并形成三相输出端。进一步地,当所述串联变压器为三相变压器,所述串联变压器第二侧绕组为星接时,所述串联变压器第二侧绕组的中性线直接接地,或者经电阻电地,或者经电抗接地。本专利技术的另一种解决方案是:一种串联补偿器,所述串联补偿器包含一个串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备,N个快速开关和N个电抗器,N为自然数,且N大于1;所述N个电抗器分别与所述N个快速开关并联连接,每个电抗器与一个快速开关并联连接,构成一个限流模块,一共构成N个限流模块;所述N个限流模块依次串联连接构成一个限流模块组;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块组和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所述串联变压器旁路设备。进一步地,所述串联补偿器还包括N个电容,所述N个电抗器分别与所述N个电容并联连接,每个电抗器与一个电容并联,构成一个阻抗单元,一共构成N个阻抗单元;所述N个阻抗单元分别与所述N个快速开关并联连接,每个阻抗单元与一个快速开关并联连接,构成一个限流模块,一共构成N个限流模块。本专利技术还提供一种统一潮流控制器,所述的统一潮流控制器包括串联侧部分和并联侧部分;所述统一潮流控制器的串联侧部分包含串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备、至少一个快速开关以及至少一个电抗器;所述电抗器与所述快速开关并联连接构成限流模块;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所述串联变压器旁路设备;所述统一潮流控制器的并联侧部分包含:并联变压器、电压源换流器、启动电路和交流断路器;所述启动电路由电阻和隔离刀闸并联连接构成或者由电阻和断路器并联连接构成;所述统一潮流控制器的并联侧部分和串联侧部分通过电压源换流器的直流侧连接。本专利技术提供一种串联补偿器的控制方法,所述串联补偿器包含串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备、至少一个快速开关以及至少一个电抗器;所述电抗器与所述快速开关并联连接构成限流模块;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块和所述换流器快速旁路设备;所述电压源本文档来自技高网...
一种串联补偿器及控制方法

【技术保护点】
一种串联补偿器,其特征在于:所述串联补偿器包含串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备、至少一个快速开关以及至少一个电抗器;所述电抗器与所述快速开关并联连接构成限流模块;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所述串联变压器旁路设备。

【技术特征摘要】
1.一种串联补偿器,其特征在于:所述串联补偿器包含串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备、至少一个快速开关以及至少一个电抗器;所述电抗器与所述快速开关并联连接构成限流模块;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所述串联变压器旁路设备。2.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器为单相变压器,所述串联变压器第一侧绕组的两端串联接入线路;所述串联变压器第二侧绕组的第一端连接所述限流模块的第一端,所述限流模块的第二端连接所述换流器快速旁路设备的第一端;所述换流器快速旁路设备的第二端连接所述串联变压器第二侧绕组的第二端;所述电压源换流器的第一输出端与所述换流器快速旁路设备的第一端连接,所述电压源换流器的第二输出端与所述串联变压器第二侧绕组的第二端。3.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器为三相变压器,所述串联变压器第一侧绕组三相的两端分别串联接入三相交流线路;所述串联变压器第二侧绕组为星型连接方式,所述串联变压器第二侧绕组的输出端三相分别连接所述限流模块的第一端的三相,所述限流模块的第二端的三相分别与所述换流器快速旁路设备的第一端的三相连接,换流器快速旁路设备的第二端的三相连接至所述串联变压器第二侧绕组的中性线;所述电压源换流器的三相交流输出侧与所述限流模块第二端的三相连接。4.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器为三相变压器,所述串联变压器第一侧绕组三相的两端分别串联接入三相交流线路;所述串联变压器第二侧绕组为角型连接方式,所述串联变压器第二侧绕组的三相绕组依次首尾连接构成角型结构并形成三相输出端,所述串联变压器第二侧绕组的三相输出端分别连接所述限流模块的第一端的三相,所述限流模块的第二端的三相分别连接所述电压源换流器的交流输出端的三相;所述换流器快速旁路设备的三相设备依次首尾连接构成角型结构并形成三相输出端,所述换流器快速旁路设备的三相输出端分别与所述电压源换流器的交流输出端的三相连接。5.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述的限流模块还包括至少一个电容;所述电容与所述电抗器并联连接组合形成阻抗单元,所述阻抗单元再与所述快速开关并联连接构成限流模块。6.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器第一侧绕组的其中一端通过断路器与所述旁路设备的一端连接,另一端通过隔离刀闸与所述旁路设备的另一端连接;或者,所述串联变压器接入线路侧绕组的两端分别通过断路器与所述旁路设备的两端连接。7.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个过电压保护设备;所述换流器快速旁路设备两端并联至少一个过电压保护设备。8.如权利要求7所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述过电压保护设备包括避雷器和火花间隙。9.如权利要求1所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器旁路设备为机械旁路开关,或者由电力电子设备构成的旁路开关;所述换流器快速旁路设备为快速机械旁路开关,或者由电力电子设备构成的快速旁路开关;所述快速开关为机械开关,或者由电力电子设备构成的开关。10.如权利要求3所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器包含第三侧绕组,第三侧绕组的其中一相绕组与一个电抗器串联连接,再与其它两相的绕组依次首尾连接构成角型结构并形成三相输出端。11.如权利要求3所述的一种串联补偿器,其特征在于:所述串联变压器第二侧绕组的中性线直接接地,或者经电阻电地,或者经电抗接地。12.一种串联补偿器,其特征在于:所述串联补偿器包含一个串联变压器、至少一个串联变压器旁路设备、电压源换流器、至少一个换流器快速旁路设备,N个快速开关和N个电抗器,N为自然数,且N大于1;所述N个电抗器分别与所述N个快速开关并联连接,每个电抗器与一个快速开关并联连接,构成一个限流模块,一共构成N个限流模块;所述N个限流模块依次串联连接构成一个限流模块组;所述串联变压器其中一侧绕组的两端串联接入线路;另一侧绕组依次连接所述限流模块组和所述换流器快速旁路设备;所述电压源换流器与换流器快速旁路设备并联连接;所述串联变压器至少一侧绕组的两端并联至少一个所...

【专利技术属性】
技术研发人员:潘磊田杰曹冬明董云龙周启文黄如海丁峰峰
申请(专利权)人:南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保工程技术有限公司
类型:发明
国别省市:江苏,32

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