抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供的一种抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统，其抑制主动过电压的装置包括：三个并联的单相本体，其本体包括：由四个铁芯柱构成的铁芯、分别反向缠绕在中间的两个铁芯柱上的两个励磁绕组，以及缠绕在两个励磁绕组外侧的网侧绕组。抑制主动过电压的装置并联有复合旁路开关，复合旁路开关包括双向晶闸管、机械开关及电抗器；其中电抗器与机械开关组成的串联支路分别与双向晶闸管和抑制主动过电压的装置中的各单相本体并联。本发明专利技术消除了发电机的自励磁，主动过电压抑制装置可以自动调整到合适的无功补偿容量，以消除产生自励磁的条件和现象，为大机组直接接入电网创造条件。

Device for suppressing active overvoltage, compound bypass switch, control method and system

The invention provides an inhibitory active overvoltage device, composite bypass switch, control method and system, device inhibiting active overvoltage comprises three parallel single-phase body, the main body includes an iron core, which is composed of four core columns respectively two reverse winding excitation winding in two core pillars on the network side and winding in two excitation winding outside. Inhibition of parallel device active overvoltage has composite bypass switch, composite bypass switch comprises a bidirectional thyristor, a mechanical switch and the single-phase reactor; the reactor consists of series branch and mechanical switches are respectively connected with the bidirectional thyristor and inhibit active overvoltage in the parallel. The invention eliminates the self excitation generator, active overvoltage suppression device can automatically adjust to the reactive power compensation capacity suitable conditions, and to eliminate the phenomenon of self excitation, and create conditions for the large generator connected to the grid.

【技术实现步骤摘要】
抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统
本专利技术涉及超/特高压电网领域，具体讲涉及一种抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统。
技术介绍
超/特高压电网是我国电力系统的骨干网架，无功电压及电磁暂态问题是影响其安全稳定运行的关键因素，主要表现在①长线路充电无功大、过电压和潜供电流问题突出，重合闸失败风险高、危及电网和设备安全；②清洁能源大规模集中接入，潮流变化加剧，高/低电压越限问题更为突出，严重制约了电网的输送能力；③系统故障引起的过电压，可能诱发近区新能源机组的大面积脱网事故。在超/特高压电网中，如并联电抗器等常规设备接入线路将造成小负荷方式下的电压过高和大负荷方式下的电压过低。如磁控过电压抑制装置的可控设备能够解决小负荷方式下的电压过高和大负荷方式下电压过低的稳态电压问题，但受限于其工作机理和控制模式，对操作过电压和工频过电压等快速暂态过电压的响应速度较慢，抑制效果较差。因此，需要发展一种用于超/特高压电网的快速主动过电压抑制装置，以实现动态无功补偿及抑制快速主动过电压。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统。一种抑制主动过电压的装置，包括并联的三个单相本体，本体包括：铁芯、一个网侧绕组和两个励磁绕组；铁芯包括至少两个铁芯柱，分别为第二铁芯柱和第三铁芯柱；两个励磁绕组分别反向缠绕在第二铁芯柱和第三铁芯柱上，网侧绕组缠绕在两个励磁绕组外侧。三个单相本体中的励磁绕组采用开口三角反并联方式连接；其中，第一单相本体中第一励磁绕组的异名端与第三单相本体中第一励磁绕组的同名端相连，第三单相本体中第一励磁绕组的异名端与第二单相本体中第一励磁绕组的同名端相连；第一单相本体中第二励磁绕组的同名端与第三单相本体中第二励磁绕组的异名端相连，第三单相本体中第二励磁绕组的同名端与第二单相本体中第二励磁绕组的异名端相连；第一单相本体中第一励磁绕组的同名端与第一单相本体中第二励磁绕组的异名端相连，第二单相本体中第一励磁绕组的异名端与第二单相本体中第二励磁绕组的同名端相连。铁芯还包括第一铁芯柱和第四铁芯柱，第一铁芯柱和第四铁芯柱位于网侧绕组的外侧。抑制主动过电压的装置还包括：电压互感器和整流器；单相本体与整流器并联后再与电压互感器串联。一种复合旁路开关包括上述的装置外，还包括：双向晶闸管、机械开关及电抗器；电抗器与机械开关组成的串联支路分别与双向晶闸管和抑制主动过电压的装置并联。一种控制方法，其通过上述复合旁路开关实现无功功率控制，包括：当出现暂态过电压时，控制器向复合旁路开关发出导通命令，复合旁路开关中的双向晶闸管导通后，并联在双向晶闸管两端的机械开关闭合，通过控制双向晶闸管的延时触发角，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，从而调节复合旁路开关的抑制主动过电压的装置的无功补偿容量；当暂态过电压消失后，控制器向复合旁路开关发出截止命令，复合旁路开关断开。复合旁路开关中的双向晶闸管导通后，并联在双向晶闸管两端的机械开关闭合，包括：控制器发出导通命令后，双向晶闸管立刻导通，主动过电压抑制装置中的励磁绕组旁路；机械开关在控制器发出闭合命令后经合闸时间闭合，双向晶闸管截止。通过控制双向晶闸管的延时触发角，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，从而调节抑制主动过电压的装置的无功补偿容量，包括：控制器采用快速无功功率法得到瞬时无功功率后，与设定的参考电压进行差值计算，得到延时触发角的标幺值；将标幺值输入脉冲触发发生电路，控制复合旁路开关中的双向晶闸管的延时触发角；将延时触发角输入抑制主动过电压的装置中的整流器，通过整流器的输出电压来改变主动过电压抑制装置中的励磁电流，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，使第二铁芯柱和第三铁芯柱中的磁通量在正弦波的正半周和负半周轮流饱和，从而调节抑制主动过电压的装置的无功补偿容量。按下式计算瞬时无功功率：其中，ea、eb和ec分别为三相电压的瞬时采样值，ia、ib和ic分别为三相电流的瞬时采样值。延时触发角的取值范围在0°～180°之间，无功补偿容量的调节范围在5％～100％之间。一种控制系统包括：上述复合旁路开关和控制模块；控制模块用于：当出现暂态过电压时，控制器向复合旁路开关发出导通命令，复合旁路开关中的双向晶闸管导通后，并联在双向晶闸管两端的机械开关闭合；通过控制双向晶闸管的延时触发角，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，从而调节抑制主动过电压的装置的无功补偿容量；当暂态过电压消失后，控制器向复合旁路开关发出截止命令，复合旁路开关断开。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术采用快速主动过电压抑制装置直接接入超/特高压电网，可灵活调节系统电压、抑制过电压并提高重合闸成功率，具有补偿效率高、运行损耗小、占地面积小且不受主变容量限制等优点；2、本专利技术的装置输出连续可变的无功功率，将超/特高压输电线路的广义自然功率调节为线路自然功率的30％～100％，有效解决了电压在小方式下的过高和大方式下过低的矛盾，在紧急情况下可实现强补以抑制工频过电压和操作过电压，配合中性点小电抗还可以抑制潜供电流并降低恢复电压；3、本专利技术采用三绕组四铁芯柱结构，两个励磁绕组分别绕于中间两个铁芯上，一个网侧绕组同时绕于两个励磁绕组上，该结构取消了寄生回路的影响，提高了稳态下系统动态响应速度，相同励磁容量占比情况下响应速度提高26％，实现了快速准确容量的输出。4、本专利技术采用复合开关代替原有的机械开关，最大限度的提高了暂态情况下快速主动过电压抑制装置的快速容量调节速度，响应时间由约100ms降至10ms以内，可大幅抑制系统暂态过电压，且不存在开关电弧问题，有效延长了设备使用寿命。5、本专利技术采用电压和电流的瞬时采样值计算无功功率，不会产生延时，缩短了无功计算环节所需要的时间；采用的闭环无功控制策略，可有效保证快速主动过电压抑制装置的稳态电压调节精度。6、本专利技术消除了发电机的自励磁，主动过电压抑制装置可以自动调整到合适的无功补偿容量，以消除产生自励磁的条件和现象，为大机组直接接入电网创造条件。附图说明图1是本专利技术的主接线示意图；图2是本专利技术的快速主动过电压抑制装置单相绕组及磁路示意图；图3是本专利技术开口三角反并联的连接示意图；图4a)是常规机械开关旁路；图4b)是本专利技术的快速复合开关旁路；图5是本专利技术的无功功率闭环控制策略；图6是本专利技术的快速主动过电压抑制装置运行原理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例从以下几个方面作进一步说明：1、快速主动过电压抑制装置系统组成如图1所示抑制主动过电压装置的连接关系，对于超/特高压等级应用的主动过电压抑制装置，由于其本体容量很大，通常采用单相式结构。如图2所示，超/特高压主动过电压抑制装置每相本体由铁芯和绕组构成，铁芯分裂为四芯柱，一次绕组(即网侧绕组，也称工作绕组)绕在中间两个芯柱上，每个芯柱上绕着一个二次绕组(即励磁绕组，也称控制绕组)。其中，LA、LB、LC分别为超/特高压主动过电压抑制装置的网侧绕组，La1、La2、Lb1、Lb2、Lc1、Lc2分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制主动过电压的装置，其特征在于，包括并联的三个单相本体，所述本体包括：铁芯、一个网侧绕组和两个励磁绕组；所述铁芯包括至少两个铁芯柱，分别为第二铁芯柱和第三铁芯柱；所述两个励磁绕组分别反向缠绕在所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱上，所述网侧绕组缠绕在两个励磁绕组外侧。

【技术特征摘要】
1.一种抑制主动过电压的装置，其特征在于，包括并联的三个单相本体，所述本体包括：铁芯、一个网侧绕组和两个励磁绕组；所述铁芯包括至少两个铁芯柱，分别为第二铁芯柱和第三铁芯柱；所述两个励磁绕组分别反向缠绕在所述第二铁芯柱和所述第三铁芯柱上，所述网侧绕组缠绕在两个励磁绕组外侧。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三个单相本体中的励磁绕组采用开口三角反并联方式连接；其中，第一单相本体中第一励磁绕组的异名端与第三单相本体中第一励磁绕组的同名端相连，第三单相本体中第一励磁绕组的异名端与第二单相本体中第一励磁绕组的同名端相连；第一单相本体中第二励磁绕组的同名端与第三单相本体中第二励磁绕组的异名端相连，第三单相本体中第二励磁绕组的同名端与第二单相本体中第二励磁绕组的异名端相连；第一单相本体中第一励磁绕组的同名端与第一单相本体中第二励磁绕组的异名端相连，第二单相本体中第一励磁绕组的异名端与第二单相本体中第二励磁绕组的同名端相连。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述铁芯还包括第一铁芯柱和第四铁芯柱，所述第一铁芯柱和所述第四铁芯柱位于所述网侧绕组的外侧。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：电压互感器和整流器；所述单相本体与所述整流器并联后再与所述电压互感器串联。5.一种复合旁路开关，其特征在于，包括如权利要求1-4任一所述的装置外，还包括：双向晶闸管、机械开关及电抗器；所述电抗器与所述机械开关组成的串联支路分别与所述双向晶闸管和抑制主动过电压的装置并联。6.一种控制方法，其特征在于，所述控制方法通过权利要求5所述的复合旁路开关实现无功功率控制，包括：当出现暂态过电压时，控制器向所述复合旁路开关发出导通命令，所述复合旁路开关中的双向晶闸管导通后，并联在所述双向晶闸管两端的机械开关闭合，通过控制所述双向晶闸管的延时触发角，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，从而调节所述复合旁路开关的抑制主动过电压的装置的无功补偿容量；当暂态过电压消失后，所述控制器向所述复合旁路开关发出截止命令，所述复合旁路开关断开。7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：王轩，魏孟刚，訾振宁，喻劲松，曹建春，李艳军，赵刚，袁洪亮，付永生，赵怡婷，孙谊媊，于永军，
申请(专利权)人：中电普瑞科技有限公司，南京南瑞集团公司，国网新疆电力公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11