一种串联补偿器及其控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出了一种串联补偿器，至少包括换流器、变压器、开关。换流器具有直流侧接口、交流侧接口和六个结构相同的分支电路。每一分支电路由两种不同类型的功率单元、一个电抗器串联而成，两个分支电路一端之间的连接点为所述交流侧接口，另一端分别作为为直流侧正、负极接口。变压器第一侧绕组与所述换流器的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路，第二侧绕组的两端并联连接开关。本发明专利技术还相应提出了一种串联补偿器的控制方法和装置。本发明专利技术提出的串联补偿器通过换流器采用两种不同的功率单元的方式，有效降低了直流侧电压以及直流侧故障时的故障电流。

A series compensator and its control method and device

The invention provides a series compensator, comprising at least a converter, a transformer and a switch. The converter has a DC side interface, an AC side interface and six branches of the same structure. Each branch circuit consists of two different types of power units and a reactor in series. The connection point between the two branches is the AC side interface, and the other end is the DC side positive and negative interface respectively. The first winding of the transformer is connected with the AC side interface of the converter, the second winding is connected in series to the circuit, and the two ends of the second winding are connected in parallel with the switch. The invention also correspondingly proposes a control method and device for a series compensator. The series compensator adopts two different power units through the converter, which effectively reduces the DC side voltage and the fault current when the DC side fails.

【技术实现步骤摘要】
一种串联补偿器及其控制方法和装置
本专利技术属于电力系统中电力电子
，具体涉及一种串联补偿器及其控制方法和装置。
技术介绍
电力系统迅速发展，随着负荷不断增长、网架结构日益复杂、新能源大规模接入，潮流分布不均、电压支撑能力不足、短路电流过大、机电振荡等问题往往相互交织，给电网运行控制带来新的挑战。由于输电走廊的饱和以及电网公司的商业化操作，依靠建设新的输电线路来增加输电容量将会越来越困难。FACTS指采用电力电子设备和其它静态控制器来提高系统可控性和功率输送能力的交流输电系统，为解决以上问题提供了方案。对于采用模块化多电平电压源换流器的静止同步串联补偿器SSSC、统一潮流控制器UPFC以及线间潮流控制器IPFC等具有串联补偿与和移相控制等功能的补偿器，可以优化调节系统潮流，但采用的功率单元由于其二极管的续流效应，不能依靠自身快速控制实现直流故障自清除，且严重故障会影响设备的安全，因此需要一种在优化系统潮流的同时，可以在保证串入线路的交流电压不变的情况下减小直流电压与故障发生时的电流，又能更安全可靠抑制直流侧故障电流的补偿器。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种串联补偿器及其控制方法和装置，具有串联补偿和移相控制等功能，并可快速控制输电线路的有功与无功功率，且直流侧电压以及直流侧故障时的故障电流较低。并且结合变压器结构的特殊性，配置开关，提高串联补偿器的可靠性。为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种串联补偿器，至少包括换流器、变压器、开关；其中：所述换流器由六个分支电路构成；分支电路1的第一端和分支电路2的第一端连接，连接点为交流侧接口1；分支电路3的第一端和分支电路4的第一端连接，连接点为交流侧接口2；分支电路5的第一端和分支电路6的第一端连接，连接点为交流侧接口3；分支电路1的第二端与分支电路3的第二端、分支电路5的第二端连接，连接点作为直流侧正极接口；分支电路2的第二端与分支电路4的第二端、分支电路6的第二端连接，连接点作为直流侧负极接口；所述变压器为三相变压器，至少包括两侧绕组，第一侧绕组与所述换流器的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路；所述第二侧绕组的两端与所述开关并联连接；所述分支电路有两种组成方案：方案一：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端1连接，功率单元组合的输出端2作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端2连接，功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第二端。方案二：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端2与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，功率单元组合的输出端2为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端1与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成，或者全部由功率单元2组成；所述功率单元1至少由可关断器件T1、可关断器件T2和电容C1构成；所述电容C1的一端与所述可关断器件T1的正极相连；所述电容C1的另一端与所述可关断器件T2的负极相连，作为功率单元1的输出端1；所述可关断器件T2的正极与可关断器件1的负极相连，作为功率单元1的输出端2；所述功率单元2至少由可关断器件T3、可关断器件T4、可关断器件T5、可关断器件T6和电容C2构成；所述电容C2的一端与所述可关断器件T3的正极、可关断器件T4的正极相连；所述电容C2的另一端与所述可关断器件T5的负极、可关断器件T6的负极相连；所述可关断器件T3的负极与可关断器件T5的正极相连，作为功率单元2的输出端2；所述可关断器件T4的负极与可关断器件T6的正极相连，作为功率单元2的输出端1。如上述的一种串联补偿器，所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成时，所述功率单元组合内的功率单元1和功率单元2可以按照任意顺序串联连接。如上述的一种串联补偿器，所述可关断器件采用一个可控开关器件或多个可控开关器件串联或并联而成。如上述的一种串联补偿器，所述功率单元的可关断器件包括但不限于：IGBT、IGCT、MOSFET、GTO。如上述的一种串联补偿器，所述可关断器件采用IGBT时，所述正极为其集电极，所述负极为其发射极；所述可关断器件采用IGCT或GTO时，所述正极为其阳极，所述负极为其阴极；所述可关断器件采用MOSFET时，所述正极为其漏极，所述负极为其源极。如上述的一种串联补偿器，在所述变压器第二侧绕组与所述线路之间串联接入补偿装置1。如上述的一种串联补偿器，在所述变压器第一侧绕组与所述换流器交流侧接口之间串联接入补偿装置2。如上述的一种串联补偿器，所述补偿装置1、补偿装置2由电抗器组与开关装置并联连接，所述电抗器组由至少一个电抗器串联连接，所述开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。如上述的一种串联补偿器，在所述变压器第一侧绕组两端并联连接旁路开关装置，所述旁路开关装置包括但不限于机械开关、电力电子器件构成的开关。如上述的一种串联补偿器，所述变压器第一侧绕组采用星形接线方式或者三角形接线方式。如上述的一种串联补偿器，所述变压器第一侧绕组采用星形接线方式，中性点直接接地或者经电阻接地；所述变压器包括第三侧绕组，所述第三侧绕组采用三角形接法。本专利技术同时提出了一种串联补偿器的控制方法，所述控制方法如下：线路有功功率控制，线路有功功率控制器由线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器的有功功率参考值；线路无功功率控制，线路无功功率控制器由线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差经过控制器得到换流器的无功功率参考值；交流侧接口电流计算，根据换流器有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器交流侧接口电流参考值；交流侧接口电压计算，根据上述交流侧接口电流计算的计算结果，计算出换流器交流侧输出电压的参考值；功率单元控制，根据换流器交流侧输出电压的参考值，控制功率单元中开关断器件开通与关断，控制功率模块1和功率模块2输出的电压组合，使同一时刻输出电压分别为0、电容电压、电容电压负值的功率单元1与功率2的个数满足交流侧、直流侧输出电压的参考值，在保证串联侧的补偿不受影响的情况下降低直流侧电压。本专利技术同时提出了一种串联补偿器的控制装置，包括：线路有功功率控制单元、线路无功功率控制单元、交流侧接口电流计算单元、交流侧接口电压计算单元和功率单元控制单元，其中：所述线路有功功率控制单元，根据线路有功功率指令值和线路有功功率测量值的偏差得到换流器的有功功率参考值；所述线路无功功率控制单元，根据线路无功功率指令值和线路无功功率测量值的偏差得到换流器的无功功率参考值；所述交流侧接口电流计算单元，根据换流器有功功率参考值和无功功率参考值，计算换流器交流侧接口电流参考值；所述交流侧接口电压计算单元，根据上述交流侧接口电流计算单元的计算结果，计算出换流器交流侧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联补偿器，其特征在于，所述串联补偿器至少包括换流器、变压器、开关；其中：所述换流器由六个分支电路构成；分支电路1的第一端和分支电路2的第一端连接，连接点为交流侧接口1；分支电路3的第一端和分支电路4的第一端连接，连接点为交流侧接口2；分支电路5的第一端和分支电路6的第一端连接，连接点为交流侧接口3；分支电路1的第二端与分支电路3的第二端、分支电路5的第二端连接，连接点作为直流侧正极接口；分支电路2的第二端与分支电路4的第二端、分支电路6的第二端连接，连接点作为直流侧负极接口；所述变压器为三相变压器，至少包括两侧绕组，第一侧绕组与所述换流器的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路；所述第二侧绕组的两端与所述开关并联连接；所述分支电路有两种组成方案：方案一：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端1连接，功率单元组合的输出端2作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端2连接，功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第二端；方案二：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端2与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，功率单元组合的输出端2为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端1与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成，或者全部由功率单元2组成；所述功率单元1至少由可关断器件T1、可关断器件T2和电容C1构成；所述电容C1的一端与所述可关断器件T1的正极相连；所述电容C1的另一端与所述可关断器件T2的负极相连，作为功率单元1的输出端1；所述可关断器件T2的正极与可关断器件1的负极相连，作为功率单元1的输出端2；所述功率单元2至少由可关断器件T3、可关断器件T4、可关断器件T5、可关断器件T6和电容C2构成；所述电容C2的一端与所述可关断器件T3的正极、可关断器件T4的正极相连；所述电容C2的另一端与所述可关断器件T5的负极、可关断器件T6的负极相连；所述可关断器件T3的负极与可关断器件T5的正极相连，作为功率单元2的输出端2；所述可关断器件T4的负极与可关断器件T6的正极相连，作为功率单元2的输出端1。...

【技术特征摘要】
1.一种串联补偿器，其特征在于，所述串联补偿器至少包括换流器、变压器、开关；其中：所述换流器由六个分支电路构成；分支电路1的第一端和分支电路2的第一端连接，连接点为交流侧接口1；分支电路3的第一端和分支电路4的第一端连接，连接点为交流侧接口2；分支电路5的第一端和分支电路6的第一端连接，连接点为交流侧接口3；分支电路1的第二端与分支电路3的第二端、分支电路5的第二端连接，连接点作为直流侧正极接口；分支电路2的第二端与分支电路4的第二端、分支电路6的第二端连接，连接点作为直流侧负极接口；所述变压器为三相变压器，至少包括两侧绕组，第一侧绕组与所述换流器的交流侧接口连接，第二侧绕组串联接入线路；所述第二侧绕组的两端与所述开关并联连接；所述分支电路有两种组成方案：方案一：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端1连接，功率单元组合的输出端2作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，所述电抗器的第1端作为所述分支电路的第一端，电抗器的第2端与功率单元组合的输出端2连接，功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第二端；方案二：所述分支电路由功率单元组合和电抗器串联连接构成；所述分支电路1、3、5中，所述功率单元组合的输出端1作为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端2与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述分支电路2、4、6中，功率单元组合的输出端2为所述分支电路的第一端，功率单元组合的输出端1与所述电抗器的第1端连接，所述电抗器的第2端作为所述分支电路的第二端；所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成，或者全部由功率单元2组成；所述功率单元1至少由可关断器件T1、可关断器件T2和电容C1构成；所述电容C1的一端与所述可关断器件T1的正极相连；所述电容C1的另一端与所述可关断器件T2的负极相连，作为功率单元1的输出端1；所述可关断器件T2的正极与可关断器件1的负极相连，作为功率单元1的输出端2；所述功率单元2至少由可关断器件T3、可关断器件T4、可关断器件T5、可关断器件T6和电容C2构成；所述电容C2的一端与所述可关断器件T3的正极、可关断器件T4的正极相连；所述电容C2的另一端与所述可关断器件T5的负极、可关断器件T6的负极相连；所述可关断器件T3的负极与可关断器件T5的正极相连，作为功率单元2的输出端2；所述可关断器件T4的负极与可关断器件T6的正极相连，作为功率单元2的输出端1。2.根据权利要求1所述的一种串联补偿器，其特征在于，所述功率单元组合由功率单元1与功率单元2串联连接构成时，功率单元组合内的功率单元1和功率单元2按照任意顺序串联连接。3.根据权利要求1所述的一种串联补偿器，其特征在于，所述可关断器件采用一个可控开关器件或多个可控开关器件串联或并联而成。4.根据权利要求1所述的一种串联补偿器，其特征在于，所述功率单元的可关断器件包括但不限于：IGBT、IGCT、MOSFET、GTO。5.根据权利要求4所述的一种串联补偿器，其特征在于，所述可关断器件采用IGBT时，所述正极为其集电极，所述负极为其发射极；所述可关断器件采用IGCT或GTO时，所述正极为其阳极，所述负极为其阴极；所述可关断器件采用M...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘磊，董云龙，张宝顺，黄如海，
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