一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统，该系统包括无功补偿器及用于控制无功补偿器的控制器；无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧的交流母线及中性线之间。本实用新型专利技术提出的系统在受端电网发生故障时能够有效且准确的补偿电网电压跌落，抑制换相失败的发生；对负序、零序实现无功补偿控制，同时不存在三相三线制STATCOM中三相之间的耦合问题，因此更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控制；在电网正常运行时，无功补偿器可用于无功动态补偿，有效提高了系统功率因数，进而保证了电网换相高压直流输电系统的有效运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统高压直流输电领域，具体涉及一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统。
技术介绍
基于晶闸管的电网换相高压直流输电(Line-Commutated-Converter High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)系统具有输电容量大、线路造价低、非同步联网能力强，在远距离大容量输电及大区域联网等方面具有很大优势并在我国电力系统应用广泛。换相失败是LCC-HVDC系统最常见的故障之一。导致换相失败故障的原因有很多，但当晶闸管及其触发系统均正常工作时，发生换相失败的主要原因是当受端电网发生故障时引起的电网电压跌落或波动。公开号为CN103337870A的中国专利公开的《一种高压直流输电换相失败的防御方法》通过其换相失败防御系统输出矩形波指令给控制保护系统，在控制保护系统的触发角指令中减去该矩形波，提前触发晶闸管。该方法是一种增大关断角的换相失败防御措施。公开号为CN103737907A的中国专利公开的《一种基于电流限制法的直流输电换相失败防御方法》采用在发生交流电网故障时，通过减小直流电流指令的方法来抑制换相失败。该方法可避免提前触发带来的增大直流电流、增大直流输电系统的功率因数角等不利影响，使晶闸管所需的换相面积减小，有利于防御直流输电系统发生换相失败故障。但是，由于LCC-HVDC直流母线串联有较大容量的平波电抗器，其电流下降速度较慢，因此该方法抑制换相失败的反应速度相对较慢。上述方法主要是增大关断角或减小直流电流，可作为换相失败的辅助防御手段，但无法从根本上避免换相失败的发生。在《高电压技术》2014年第40卷第8期2440-2448页刊登的“含有STATCOM的高压直流输电系统控制方法”一文(作者赵成勇等)提出了含有静止无功补偿器(STATCOM)的HVDC系统控制方法，当受端电网三相故障引起三相电压跌落时，该方法可以减少换相失败的发生概率。但当受端电网发生单相接地故障时，电网电压会出现零序分量，这使得三相三线制STATCOM的补偿效果受到很大影响。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供的一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统，所述系统包括无功补偿器及用于控制所述无功补偿器的控制器；所述无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧的交流母线及中性线之间，所述中性线接地；所述交流母线的受端侧连接有受端电网。优选的，所述无功补偿器为单相无功补偿器；所述单相无功补偿器包括功率链和单相变压器；所述功率链与所述单相变压器的二次侧绕组并联，且所述单相变压器的一次侧绕组的两端分别连接至两个输出端。优选的，所述无功补偿器为单相无功补偿器；所述单相无功补偿器中设有功率链；所述功率链的两端分别连接至两个输出端。优选的，所述无功补偿器为三相无功补偿器；所述三相无功补偿器包括采用三相四线制接线且并联的三个的单相无功补偿器，且
所述单相无功补偿器中设有功率链；各所述单相无功补偿器的中性线接地。优选的，所述无功补偿器为三相无功补偿器；所述三相无功补偿器包括三相五柱式变压器及功率链单元，且所述功率链单元采用Y0/y0接法并联至所述三相五柱式变压器的二次侧绕组；所述功率链单元包括三个并联的功率链、且每个所述功率链分别与在所述三相变压器的二次侧中的每一相绕组并联；所述三相五柱式变压器的中性线接地。优选的，所述功率链包括依次连接的第一输出端、电抗器、H桥子模块单元及第二输出端；所述H桥子模块单元包括依次连接的多个H桥子模块，且每个所述H桥子模块均设有2个输出端。优选的，所述H桥子模块包括电容器及功率开关管单元；所述功率开关管单元包括第一功率开关管S1、第二功率开关管S2、第三功率开关管S3及第四功率开关管S4；所述第一功率开关管S1的发射极分别连接至所述第二功率开关管S2的集电极及所述H桥子模块的第一输出端；所述第一功率开关管S1的集电极连接至电容器的正极；所述第二功率开关管S2的发射极连接至所述电容器的负极；所述第三功率开关管S3的发射极分别连接至所述第四功率开关管S4的集电极及所述H桥子模块的第二输出端；所述第三功率开关管S3的集电极连至所述电容器的正极；所述第四功率开关管S4的发射极连接至电容器的负极。从上述的技术方案可以看出，本技术提供了一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统，该系统包括无功补偿器及用于控制无功补偿器的控制器；无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧的交流母线及中性线之间。本技术提出的系统在受端电网发生故障时能够有效且准确的补偿电网电压跌落，抑制换相失败的发生；采用Y0型接线
的STATCOM可对负序、零序实现无功补偿控制，同时不存在三相三线制STATCOM中三相之间的耦合问题，因此更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控制；在电网正常运行时，所述无功补偿器可用于无功动态补偿，有效提高了系统功率因数，进而保证了电网换相高压直流输电系统的有效运行。与最接近的现有技术比，本技术提供的技术方案具有以下优异效果：1、本技术所提供的技术方案中，系统在受端电网发生故障时能够有效且准确的补偿电网电压跌落，抑制换相失败的发生；采用Y0型接线的STATCOM可对负序、零序实现无功补偿控制，同时不存在三相三线制STATCOM中三相之间的耦合问题，因此更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控制；在电网正常运行时，所述无功补偿器可用于无功动态补偿，有效提高了系统功率因数，进而保证了电网换相高压直流输电系统的有效运行。2、本技术所提供的技术方案，当受端电网发生故障时，能有效补偿电网电压跌落，从而准确抑制换相失败的发生。3、本技术所提供的技术方案，采用三相四线无功补偿器，可以避免三相三线制STATCOM的缺点，采用分相控制方式，不仅可以补偿正、负序电压，而且也可补偿零序电压。4、本技术所提供的技术方案，采用三相四线无功补偿器，不存在三相三线制STATCOM中三相之间的耦合问题，因此更容易实现各H桥子模块电容电压的平衡控制。5、本技术所提供的技术方案，在电网正常运行时，所述无功补偿器可用于无功动态补偿，提高系统功率因数。6、本技术提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。附图说明图1是本技术的一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统的主接线图；图2是本技术的第一种单相结构图；图3是本技术的第二种单相结构图；图4是本技术的第一种三相结构图；图5是本技术的第二种三相结构图；图6是本技术的功率链结构图；图7是本技术的H桥子模块拓扑结构图；图8是本技术的控制器框图；图9是根据本技术的一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统进行抑制的方法流程图。其中，1-直流输电系统逆变侧，2-交流母线，3-受端电网，4-三相无功补偿器，5-控制器，6-H桥子模块，7-功率链，8-单相无功补偿器，9-单相变压器，10-三相五柱式变压器，11-电压检测单元，12-故障判别单元，13-电压调控单元，14-内环调控单元。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统，其特征在于，所述系统包括无功补偿器及用于控制所述无功补偿器的控制器；所述无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧的交流母线及中性线之间，所述中性线接地；所述交流母线的受端侧连接有受端电网。

【技术特征摘要】
1.一种抑制直流输电系统换相失败的并联补偿系统，其特征在于，所述系统包括无功补偿器及用于控制所述无功补偿器的控制器；所述无功补偿器并联在直流输电系统逆变侧的交流母线及中性线之间，所述中性线接地；所述交流母线的受端侧连接有受端电网。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无功补偿器为单相无功补偿器；所述单相无功补偿器包括功率链和单相变压器；所述功率链与所述单相变压器的二次侧绕组并联，且所述单相变压器的一次侧绕组的两端分别连接至两个输出端。3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无功补偿器为单相无功补偿器；所述单相无功补偿器中设有功率链；所述功率链的两端分别连接至两个输出端。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无功补偿器为三相无功补偿器；所述三相无功补偿器包括采用三相四线制接线且并联的三个的单相无功补偿器，且所述单相无功补偿器中设有功率链；各所述单相无功补偿器的中性线接地。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无功补偿器为三相无功补偿器；所述三相无功补偿器包括三相五柱式变压器及功率链单元，且所述功率链单元采用Y0/y0接法并联至所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王轩，李鹏，魏宏，史英，王宇红，王广柱，欧朱建，潘爱强，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南京南瑞集团公司，国网上海市电力公司，国家电网公司，山东大学，
类型：新型
国别省市：北京;11