用于功率补偿的方法和设备技术

本教导涉及在控制设备(11)中执行的方法(30)，该方法用于控制功率补偿装置(1)，该功率补偿装置(1)包括电压源转换器(2)以及一个或多个功率补偿支路(4、5、8)，每个功率补偿支路(4、5、8)包括晶闸管控制电抗器、晶闸管开关电抗器或晶闸管控制电容器。电压源转换器(2)和一个或多个功率补偿支路(4、5、8)被连接到相同母线(12)。该方法(30)包括：检测(31)功率补偿装置1被连接到的电力系统(20)中的请求；基于该请求来确定(32)对电力系统(20)的无功功率供应的需求；借助于电压源转换器(2)和/通过功率补偿支路(4、5、8)中的一个或多个来提供(33)无功功率；以及当向电力系统(20)提供无功功率时，通过电压源转换器(2)来补偿(34)由功率补偿支路(4、5、8)产生的任何干扰。该教导还涉及相应的设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文公开的技术一般地涉及电力系统的领域，并且具体地涉及这样的系统内的无功功率补偿。
技术介绍
无功功率补偿器用于电压控制、无功/有功功率流控制、瞬时和稳态的稳定性，用于改善例如电力传输和配电系统的操作和功能性。晶闸管控制电抗器(TCR)/晶闸管开关电抗器(TSR)和晶闸管开关电容器(TSC)已经被广泛地分别用作静止无功补偿器(SVC)的电感性和电容性无功功率支路。TCR的缺点是谐波量，例如在稳态操作期间生成的5次、7次、11次、13次，...，等谐波以及在不平衡电网电压期间的3次、9次等谐波次数。对于TCR，通常需要谐波滤波器支路，以便于降低谐波发射以达到由网络运营商指定的性能水平。这样的滤波器支路价格昂贵并且需要大的覆盖区，例如在其通常被放置的变电站中。TSR不生成低次谐波，但是TSR的缺点是，在接通或断开时，在馈电网络中产生大电流瞬变，产生电压干扰。为了最小化来自TSR的电压瞬变，常常需要以较小的尺寸划分TSR和/或将其与TSC—起使用。TSC包括需要大的覆盖区的电容器组，并且必须考虑电容器组的通电瞬变。具体地，当第一电容器组已经被通电时对第二电容器组通电，即背对背开关，需要限制在母线上的电压振荡的频率和幅度，以不生成过电压。如今，趋势是用基于链式技术的电压源转换器(VSC)来替换这些支路。然而，VSC的链式技术对于实现来说是相当昂贵的，主要是因为其需要先进的电力电子开关设备和先进的控制技术。因此，各种功率补偿设备具有其优点和缺点，并且在可以获得高性能的同时，其带来初始成本和维护成本的高成本。
技术实现思路
本教导的目的是通过提供具有平衡成本与性能的功率补偿装置来解决上述问题。根据第一方面，该目的通过在控制设备中执行的方法来实现，该方法用于控制功率补偿装置，该功率补偿装置包括电压源转换器以及一个或多个功率补偿支路。每个功率补偿支路包括晶闸管控制电抗器、晶闸管开关电抗器或晶闸管控制电容器。电压源转换器和一个或多个功率补偿支路被连接到相同母线。该方法包括:检测功率补偿装置被连接到的电力系统中的请求;基于该请求来确定对电力系统的无功功率供应的需求;通过电压源转换器和/通过功率补偿支路中的一个或多个来提供无功功率；以及当向电力系统提供无功功率时，通过电压源转换器来补偿由功率补偿支路产生的任何干扰。用于控制功率补偿装置的方法提供了电压源转换器的益处，同时使得能够通过还利用不太昂贵的晶闸管控制电抗器、晶闸管开关电抗器和/或晶闸管开关电容器来降低成本。根据第二方面，该目的通过用于控制功率补偿装置的控制设备来实现。功率补偿装置包括电压源转换器以及一个或多个功率补偿支路，每个功率补偿支路包括晶闸管控制电抗器、晶闸管开关电抗器或晶闸管控制电容器。电压源转换器和一个或多个功率补偿支路被连接到相同母线。控制设备被配置成:检测功率补偿装置被连接到的电力系统中的请求;基于该请求来确定对电力系统的无功功率供应的需求;通过电压源转换器和/通过功率补偿支路中的一个或多个来提供无功功率；以及当向电力系统提供无功功率时，通过电压源转换器来补偿由功率补偿支路产生的任何干扰。对应于上述的优点还通过控制设备来获得。根据第三方面，该目的通过用于控制设备的计算机程序来实现，控制设备被配置为控制功率补偿装置，该功率补偿装置包括电压源转换器以及一个或多个功率补偿支路，其中每个功率补偿支路包括晶闸管控制电抗器、晶闸管开关电抗器或晶闸管控制电容器。电压源转换器和一个或多个功率补偿支路被连接到相同母线。计算机程序包括计算机程序代码，其在控制设备上运行时使得控制设备:检测功率补偿装置被连接到的电力系统中的请求;基于该请求来确定对电力系统的无功功率供应的需求;通过电压源转换器和/通过功率补偿支路中的一个或多个来提供无功功率；以及当向电力系统提供无功功率时，通过电压源转换器来补偿由功率补偿支路产生的任何干扰。对应于上述的优点还通过计算机程序来获得。根据第四方面，该目的通过包括上述计算机程序的计算机程序产品以及存储有计算机程序的计算机可读装置来实现。对应于上述的优点还通过计算机程序产品来获得。本教导的其他特征和优点将在阅读下面的描述和附图时变得显而易见。【附图说明】图1图示了根据本教导的功率补偿装置的实施例。图2图示了根据本教导的功率补偿装置的另一实施例。图3是根据本教导的方法的步骤的流程图。图4图示了根据本教导的控制设备。【具体实施方式】在以下描述中，出于解释而不是限制的目的，阐述了诸如具体架构、接口、技术等的特定细节，以便于提供全面理解。在其他实例中，省略了公知的设备、电路和方法的具体描述，以便于不使描述与不必要的细节相混淆。贯穿说明书，相同的附图标记表示相同或相似的元件。图1图示了根据本教导的功率补偿装置的实施例。功率补偿装置I包括基于链式技术的电压源转换器2(VSC)。三相链式转换器包括三相臂，其中，每个相臂包括多个串联连接的链式模块。VSC 2包括三个这样的相臂A、B、C，每个相臂由此在以下表示的转换器单元(例如相臂A的转换器单元3^32，...，3n)中包括多个串联连接的链式模块。这样的转换器单元3i,32,...，3n还被表示为开关单元，并且转换器单元的具体布局对于本教导来说并不重要。例如，每个转换器单元3^32，...，3n可以包括以H桥布置与电容器单元连接的四个阀(通常表示为全桥转换器单元)。每个阀进而可以包括具有与其并联连接的续流二极管的晶体管开关，诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)。应当注意，可以使用其他半导体器件，例如栅极关断晶闸管(GTO)或集成栅极换流晶闸管(IGCT)。转换器单元3^32，...，3n可以替代地包括半桥转换器单元，并且应当注意，其他转换器拓扑可以受益于本教导。其他相臂B、C还包括这样的串联连接的转换器单元。在附图中，相臂A、B、C包括以三角形配置连接的串联连接的转换器单元。在其他实施例中，相臂以Y形配置连接。在图1中所示的实施例中，功率补偿装置I进一步包括三个其他功率补偿支路。具体地，功率补偿装置I包括:包括晶闸管控制器电抗器(TCR)4的第一支路、包括晶闸管开关电抗器(TSR) 8的第二支路以及包括晶闸管开关电容器(TSC) 5的第三支路。对于每个相，TCR和TSR 二者包括晶闸管7控制的电感器6。在TCR和TSR之间的差异是，TCR的电抗可以以连续方式通过晶闸管7值的部分导电控制而变化，而TSR的电抗可以以步进方式通过晶闸管值的全导通或零导通操作而变化。如
技术介绍
部分中提及的，TCR通常需要用于处理谐波的滤波器设备。例如，滤波器电路包括电容器和串联电抗，被调谐到要被滤除的特定谐波频率。应当注意，根据本教导，通过替代地处理在TCR4中通过VSC2进行开关时所产生的谐波而省略这样的滤波器设备，如稍后将描述的。TSC 5包括晶闸管9开当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在控制设备(11)中执行的用于控制功率补偿装置(1)的方法(30)，所述功率补偿装置(1)包括电压源转换器(2)以及一个或多个功率补偿支路(4、5、8)，每个功率补偿支路(4、5、8)包括晶闸管控制电抗器、晶闸管开关电抗器或晶闸管控制电容器，所述电压源转换器(2)和所述一个或多个功率补偿支路(4、5、8)被连接到相同母线(12)，所述方法(30)包括：‑检测(31)所述功率补偿装置(1)连接到的电力系统(20)中的请求，‑基于所述请求来确定(32)针对向所述电力系统(20)供应无功功率的需求，‑借助于所述电压源转换器(2)和/通过功率补偿支路(4、5、8)中的一个或多个来提供(33)无功功率，以及‑当向所述电力系统(20)提供所述无功功率时，借助于所述电压源转换器(2)来补偿(34)由所述功率补偿支路(4、5、8)所产生的任何干扰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：JP·哈斯勒，M·德奥利维拉，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH