一种抑制谐波振荡的电容串联式装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种抑制海上风电送出系统谐波振荡的电容串联式装置及其控制方法。现有的方法是采用增加并联支路，实际上降低了海上风电汇集系统的等效谐波阻抗，这会增大注入系统的整体谐波电流。本发明专利技术的电容串联式装置直接串入交流线路即可使用，相比于传统的增加并联支路方式，不会增大系统整体的谐波电流；采用本发明专利技术提出的装置参数计算方法得到的电容串联式装置在不改变线路基波阻抗的前提下，可调节特定谐波阻抗，有效减小特定次谐波电流值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制谐波振荡的电容串联式装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及抑制谐波振荡技术，具体地说是一种抑制海上风电送出系统谐波振荡的电容串联式装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]海底电缆是沿海岛屿与城市之间电力与通信的重要传输手段。目前沿海地区的岛屿供电以及海上风电送出都离不开海底电缆，相比于架空线，海缆对地电容较大，当海缆的长度越长，汇集的支路越多，等效容性阻抗越大，这给谐波电流提供了低阻抗通路，给设备的安全运行、负荷的安全供电埋下隐患。
[0003]目前减小线路谐波电流的方法主要是增加并联支路：
[0004](1)增加无源并联支路，通过设计无源元件的参数，降低支路谐波阻抗，吸收谐波电流，从而减小功率传输支路的谐波电流。
[0005](2)增加有源并联支路，通过控制有源设备，降低支路谐波阻抗，吸收谐波电流，从而减小功率传输支路的谐波电流。
[0006]增加并联支路的方法实际上降低了系统的等效谐波阻抗，从整体上看，增大了注入系统的谐波电流，因此，需要寻找一种更为经济高效的装置或方法，针对谐波特性增大特定频段的感性阻抗，降低谐波电流、抑制谐波振荡。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种抑制海上风电送出系统谐波振荡的电容串联式装置及其控制方法，通过往目标线路串入电容串联式装置，在不改变线路工频阻抗的情况下，可调节特定谐波阻抗，以有效减小特定次谐波电流值。
[0008]为此，本专利技术采用的技术方案为：一种抑制谐波振荡的电容串联式装置，其包括N个串联的功率子模块和与N个功率子模块相串联的电容；
[0009]所有功率子模块均运行于阻抗控制模式，其等效注入阻抗为感性阻抗；令电容的容值为C，为容性阻抗；N个功率子模块的等效注入阻抗为L，则电容串联式装置的等效注入阻抗j是复数单位，ω为角速度，ω＝2πnf，f＝50Hz，n为谐波次数，n≥1且为正整数；
[0010]为不改变电容串联式装置所在线路的潮流，所述的电容串联式装置需满足工频状态下等效注入阻抗
[0011]即工频下电容串联式装置不改变线路的阻抗，由此计算出N个功率子模块的等效注入感性阻抗
[0012]本专利技术通过往目标线路串入电容串联式装置，在不改变线路工频阻抗的情况下，
实现对特定次谐波电流的降低。
[0013]进一步地，电容串联式装置的等效注入阻抗
[0014]为保证n次谐波电流不超过电网相关标准，计算得出电容串联式装置注入交流线路的感性阻抗为Z
’
，则电容的容值
[0015]进一步地，所述的电容串联式装置还包括一分相旁路开关，所述电容和N个功率子模块的串联电路与该分相旁路开关并联。在电容串联式装置出现故障时，分相旁路开关用于旁路单相电容串联式装置，避免因电容串联式装置故障影响交流线路的正常运行。
[0016]进一步地，所述的功率子模块包括取能电流互感器、避雷器、旁路开关、双向导通晶闸管和全桥模块；所述的取能电流互感器与全桥模块串联，旁路开关、避雷器、双向导通晶闸管和全桥模块并联。所述的取能电流互感器用于向功率子模块的控制、通讯设备供能，避雷器用于雷击时保护功率子模块防止过压，旁路开关和双向导通晶闸管相互配合用于保护功率子模块，全桥模块用于调节装置注入交流线路的阻抗。
[0017]本专利技术还提供一种上述电容串联式装置的控制方法，其内容为：当N个功率子模块运行于定电抗控制模式，即三相同时串入交流线路相同的感性阻抗，感性阻抗的大小为抵消工频下的电容阻抗，确保工频状态下电容串联式装置的等效注入阻抗为0，在不改变线路潮流的同时也获得抑制高次谐波的效果；对于每个功率子模块来说，工频下等效注入阻抗的指令值为
[0018]本专利技术还提供另一种上述电容串联式装置的控制方法，其内容为：当交流线路的功率超出稳定运行上限时，N个功率子模块运行于定功率控制模式，通过调节功率指令，将交流线路的潮流抑制到指令值，此时电容串联式装置往交流线路注入感性阻抗；当交流线路的功率低于电容串联式装置允许的最小取能功率时，N个功率子模块运行于定功率控制模式，通过调节功率指令，将交流线路的潮流提升到指令值，此时电容串联式装置往交流线路注入容性阻抗。
[0019]本专利技术还提供又一种上述电容串联式装置的控制方法，其内容为：当功率子模块本体出现故障时，通过旁路开关旁路故障功率子模块，剩余每个功率子模块的等效注入阻抗指令值提升至原先的当剩余功率子模块的最大注入感性阻抗无法抵消外部串入的容性阻抗时，电容串联式装置在工频下注入容性阻抗，提升所串入交流线路的潮流大小，为避免此现象(指剩余健全功率子模块的最大注入感性阻抗无法抵消外部串入的容性阻抗导致交流线路潮流提升)发生，闭合分相旁路开关，旁路整体电容串联式装置，待完成功率子模块检修后再重启装置。
[0020]本专利技术还提供再一种上述电容串联式装置的控制方法，其内容为：当电容串联式装置所串联的交流线路出现瞬时故障时，电容串联式装置先闭锁换流阀、旁路子模块，待交流线路开关重合成功后，电容串联式装置再解锁运行，控制模式、控制指令恢复至初始状态；
[0021]当电容串联式装置所串联的交流线路出现永久故障时，电容串联式装置的分相旁路开关永久合上，不再重启。
[0022]本专利技术具有的有益效果如下：本专利技术的电容串联式装置直接串入交流线路即可使用，相比于传统的增加并联支路方式，不会增大系统整体的谐波电流；采用本专利技术提出的装置参数计算方法得到的电容串联式装置在不改变线路基波阻抗的前提下，可调节特定谐波阻抗，有效减小特定次谐波电流值。此外，当功率子模块本体出现故障或者电容串联式装置所串联的线路出现故障时，能够快速闭锁并合上分相旁路开关，不影响交流线路的正常运行。
附图说明
[0023]图1为本专利技术电容串联式装置的一次接线示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合实施例和说明书附图对本专利技术的技术方案进行更加清楚、完整的描述。
[0025]实施例1
[0026]如图1所示的电容串联式装置，其由N个串联的功率子模块、与N个功率子模块相串联的电容和分相旁路开关组成。所述电容和N个功率子模块的串联电路与分相旁路开关并联。
[0027]所述单个功率子模块由取能电流互感器CT、避雷器MOV、旁路开关KM1及KM2、双向导通晶闸管TBS和全桥模块组成，所述的取能电流互感器CT与全桥模块串联，旁路开关KM1及KM2、避雷器、双向导通晶闸管TBS和全桥模块并联。旁路开关、双向导通晶闸管主要用于子模块的投入和退出，同时在故障发生时起到保护全桥模块的作用。所述的取能电流互感器用于向功率子模块的控制、通讯设备供能，避雷器用于雷击时保护功率子模块防止过压，全桥模块用于调节装置注入交流线路的阻抗。
[0028]所有功率子模块均运行于阻抗控制模式，其等效注入阻抗为感性阻抗；令电容的容值为C，为容性阻抗；N个功率子模块的等效注入阻抗为L，则电容串联式装置的等效注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制谐波振荡的电容串联式装置，其特征在于，包括N个串联的功率子模块和与N个功率子模块相串联的电容；所有功率子模块均运行于阻抗控制模式，其等效注入阻抗为感性阻抗；令电容的容值为C，为容性阻抗；N个功率子模块的等效注入阻抗为L，则电容串联式装置的等效注入阻抗j是复数单位，ω为角速度，ω＝2πnf，f＝50Hz，n为谐波次数，n≥1且为正整数；为不改变电容串联式装置所在线路的潮流，所述的电容串联式装置需满足工频状态下等效注入阻抗即工频下电容串联式装置不改变线路的阻抗，由此计算出N个功率子模块的等效注入感性阻抗2.根据权利要求1所述的一种抑制谐波振荡的电容串联式装置，其特征在于，电容串联式装置的等效注入阻抗为保证n次谐波电流不超过电网相关标准，计算得出电容串联式装置注入交流线路的感性阻抗为Z
’
，则电容的容值3.根据权利要求1或2所述的一种抑制谐波振荡的电容串联式装置，其特征在于，还包括一分相旁路开关，所述电容和N个功率子模块的串联电路与该分相旁路开关并联。4.根据权利要求1或2所述的一种抑制谐波振荡的电容串联式装置，其特征在于，所述的功率子模块包括取能电流互感器、避雷器、旁路开关、双向导通晶闸管和全桥模块；所述的取能电流互感器与全桥模块串联，旁路开关、避雷器、双向导通晶闸管和全桥模块并联。5.权利要求1
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4任一项所述电容串联式装置的控制方法，其特征在于，当N个功率子模块运行于定电抗控制模式，即三相同时串入交流线路相同的感性阻抗，感性阻抗的大小为抵消工频下的电容阻抗，确保...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆承宇，裘鹏，陈骞，陆翌，黄晓明，王松，罗华峰，李培，徐群伟，谢浩铠，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：