一种结合ST的新型统一潮流控制器制造技术

本发明专利技术提供了一种结合星形“sen”变压器（sen transformer,简称ST）同时具有九开关变换器的新型统一潮流控制器，涉及柔性交流输电技术领域，具体是涉及电网系统的潮流控制以及电能质量的改善。基于本发明专利技术结合星形ST和九开关变换器的统一潮流控制器，主要包括：三相线路首端PCC1、三相线路末端PCC2、并联侧一次绕组和二次绕组、串联侧一次绕组和二次绕组、带分接头的ST二次绕组、九开关变换器、串联侧三相旁路断路器、并联侧三相断路器及控制器。通过改变上述ST二次绕组分接头的投切位置以及对九开关变换器进行调制，本发明专利技术可以实现灵活的潮流控制。相较传统统一潮流控制器，本发明专利技术成本更低、调节速度更快，损耗更低，应用前景非常广泛。常广泛。常广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种结合ST的新型统一潮流控制器


[0001]本专利技术涉及柔性交流输电
，具体是涉及电网系统的潮流控制以及电能质量的改善。

技术介绍

[0002]互联电网在提高电力系统可靠性的同时，也带来了系统潮流分布不均的问题，影响了电网的输电能力,降低了电力系统的安全性和经济性,因此需要近些年来对电力系统进行必要的潮流控制，使得系统灵活可控。
[0003]因此，为了实现潮流分布的优化、电网资产利用效率的提升、现有网架输电容量的增加、配电网线损的减小，电力系统需提高线路潮流的可控性与可调节性。电力潮流控制的参数是线路电压的幅值、相位和线路电抗。例如改变网络的拓扑结构和网络的参数来对线路的潮流分布进行调节，或通过串联固定电容补偿装置等调节线路无功潮流。在20世纪90年代早期，由于新兴半导体电气元件的兴起，出现了一个新的名词:柔性交流输电系统（Flexible AC Transmission Systems，FACTS ），即在交流输电系统中加入电力电子器件和静止控制器以增强系统可控性，提高功率输送容量。
[0004]FACTS技术是将电力电子技术和功角控制元件、电压控制元件、阻抗控制元件相结合，用大功率电力电子器件取代传统元件的机械高压开关，能够准确、快速、灵活地改变系统首末两端相角差、系统电压和阻抗等参数，在不改变网络结构的情况下，实现潮流和电压控制能力的增强，输电断面外送能力的提高以及系统动态性能的改善。FACTS中进行潮流调控的设备按在线路中的连接方式可以分为串联型设备、并联型设备和串、并联混合型设备。主要用于线路潮流控制的几种典型的FACTS装置有：SVC（静止无功补偿器）、STATCOM（静止同步补偿器）、TCSC（晶闸管控制串联电容器）、TSSC（晶闸管投切串联电容器）、SSSC（静止同步串联补偿器）、UPFC（串、并联混合型控制器）。
[0005]以上FACTS装置在潮流调节中的存在一些问题，使得利用移相变压器进行潮流调节的研究越来越受到重视，很多学者都对其潮流调节性能、结构优化等方面进行了研究。移相变压器在20 世纪30年代就被用于稳态潮流和电压控制，是一种控制输电潮流的有效手段。移相变压器包括调压变压器(VoltageRegulatingTransformer,VRT)、调相器(PhaseAngle Regulators，PAR)、ST(SEN Transformer，ST)。
[0006]ST是K.K.SEN博士于2003年提出的一种三相四绕组的移相变压器，是对变压器的创造性应用。ST是一种串、并联混合型设备，是一种功能强大的电磁式统一潮流控制器。其基于多绕组变压器结构，通过对副边绕组抽头的投切，使其输出幅值和相角不同的串联注入电压，调节系统电压向量，独立地控制传输的有功及无功，提高系统稳定性。但分接头的存在使得ST输出电压为离散的，无法对线路潮流进行连续调节，此时便需要UPFC来弥补ST的调节离散型，实现灵活经济的潮流控制。
[0007]UPFC是FACTS家族中最复杂的也是最有吸引力的一种装置，它综合了许多FACTS器件的灵活控制手段，被认为是最有创造性，且功能最强大的FACTS元件，它的成功运行被称
作 FACTS技术发展的重要里程碑（milestone of FACTS technology）。UPFC是由并联补偿的静止同步补偿器（STATCOM）和串联补偿的静止同步串联补偿器（SSSC）相结合组成的新型潮流控制装置，它的结构由两个电压源型变流器为主构成，还包括直流电容、串联变压器、并联变压器和控制系统。它是将一个由变流器产生的交流电压串入加在输电线相电压上，使其幅值和相角均可连续变化，仅仅通过控制规律的变化，就能分别或同时实现并联补偿、串联补偿、移相等几种不同的功能，可大幅度改变输电线路的潮流，增强系统阻尼，抑制次同步振荡以及提高整个电力系统的静态稳定性和暂态稳定性，性能明显优于功能单一的FACTS器件。
[0008]九开关变换器是近年来提出的一种用较少开关器件替代背靠背双PWM变换器的电路拓扑。相较于后者,九开关变换器开关器件的使用量减少了四分之一,具有开关器件使用量少、体积较小、损耗较低等优点。然而,九开关变换器减少开关器件使用量最主要的代价就是需要更高的直流母线电压,这不但增加了电路中各器件的电压等级，而且增加了开关损耗,在一定程度上削弱了开关器件使用量减少所带来的成本、损耗等方面的优势。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的是提供一种结合ST的新型统一潮流控制器，将星型ST和九开关统一潮流控制器相结合，以获得一种制作成本相较更低、调节速度相较更快、调节范围相较广泛、电网损耗相较更低的潮流控制器。
[0010]本专利技术提供一种结合ST的新型统一潮流控制器，包括接入三相线路首端PCC1、接入三相线路末端PCC2、并联侧一次绕组、并联侧二次绕组、带分接头的sen变压器二次绕组、串联侧一次绕组、串联侧二次绕组、串联侧三相旁路断路器CB 2
、并联侧三相断路器CB1、九开关变换器及控制器；其特征在于：所述的PCC1为设备接入外部三相线路的首端、所述的PCC2为设备接入外部三相线路的末端；所述的并联侧一次绕组A、B、C相分别并联于PCC1处线路的A、B、C相；所述的ST二次绕组对应的一次绕组为并联侧一次绕组，串联于并联侧一次绕组和串联侧二次绕组之间；所述的串联侧二次绕组对应的一次绕组为串联侧一次绕组，串联侧二次绕组串联于sen变压器二次绕组和PCC2之间，并且与串联侧三相旁路断路器CB 2
并联；所述的并联侧二次绕组对应的一次绕组为并联侧一次绕组，并联侧二次绕组与并联侧三相断路器CB1串联；所述的九开关变换器串联于并联侧三相断路器CB 1
和串联侧一次绕组之间；所述的控制器分别向九开关变换器和带分接头的ST二次绕组发送九开关变换器开关信号和分接头选择信号。
[0011]所述的并联侧一次绕组为不带分接头绕组，同时作为所述的带分接头的ST二次绕组及所述的并联侧二次绕组的一次绕组，所述的并联侧一次绕组的三相绕组联结方式为星形不接地联结。
[0012]所述的带分接头的ST二次绕组一共有3组绕组，每组绕组由三相二次绕组组成，所有绕组分接头数目相同且为大于1的奇数，这3组绕组分别每一组都以下述方式串联于PCC1和PCC2之间线路的A、B、C相中：以串联在A相线路中的三相二次绕组为例，其A相绕组L AA
一侧与PCC2的A相线路相连，A相绕组L AA
的分接头选择器S AA
与B相绕组L BA
一侧相连，B相绕组L BA
的分接头选择器S BA
与C相绕组L CA
一侧相连，C相绕组L CA
的分接头选择器S CA
与PCC1的A相线路相连。
所述的串联侧二次绕组为不带分接头绕组。
[0013]所述的并联侧二次绕组为不带分接头绕组，且三相绕组联结方式为星形不接地联结。
[0014]所述的串联侧一次绕组为不带分接头绕组，且三相绕组联结方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合ST的新型统一潮流控制器，包括接入三相线路首端PCC1、接入三相线路末端PCC2、并联侧一次绕组、并联侧二次绕组、带分接头的sen变压器二次绕组、串联侧一次绕组、串联侧二次绕组、并联侧三相断路器CB1、串联侧三相旁路断路器CB 2
、九开关变换器及控制器；其特征在于：所述的PCC1为设备接入外部三相线路的首端、所述的PCC2为设备接入外部三相线路的末端；所述的并联侧一次绕组A、B、C相分别并联于PCC1处线路的A、B、C相；所述的ST二次绕组对应的一次绕组为并联侧一次绕组，串联于并联侧一次绕组和串联侧二次绕组之间；所述的串联侧二次绕组对应的一次绕组为串联侧一次绕组，串联侧二次绕组串联于sen变压器二次绕组和PCC2之间，并且与串联侧三相旁路断路器CB 2
并联；所述的并联侧二次绕组对应的一次绕组为并联侧一次绕组，并联侧二次绕组与并联侧三相断路器CB1串联；所述的九开关变换器串联于并联侧三相断路器CB 1
和串联侧一次绕组之间；所述的控制器分别向九开关变换器和带分接头的ST二次绕组发送九开关变换器开关信号和分接头选择信号。2.如权利要求1所述的一种结合ST的新型统一潮流控制器，其特征是：所述的并联侧一次绕组为不带分接头绕组，同时作为所述的带分接头的ST二次绕组及所述的并联侧二次绕组的一次绕组，所述的并联侧一次绕组的三相绕组联结方式为星形不接地联结。3.如权利要求1所述的一种结合ST的新型统一潮流控制器，其特征是：所述的带分接头的ST二次绕组一共有3组绕组，每组绕组均由三相二次绕组组成，所有绕组分接头数目相同且为大于1的奇数，这3组绕组每一组均都以下述方式串联于PCC1和PCC2之间线路的A、B、C相中：以串联在A相线路中的三相二次绕组为例，其A相绕组L AA
一侧与PCC2的A相线路相连，A相绕组L AA
的分接头选择器S AA
与B相绕组L BA
一侧相连，B相绕组L BA
的分接头选择器S BA
与C相绕组L CA
一侧相连，C相绕组L CA
的分接头选择器S CA
与PCC1的A相线路相连。4.如权利要求1所述的一种结合ST的新型统一潮流控制器，其特征是：所述的串联侧二次绕组为不带分接头绕组。5.如权利要求1所述的一种结合ST的新型统一潮流控制器，其特征是：所述的并联侧二次绕组为不带分接头绕组，且三相绕组联结方式为星形不接地联结。6.如权利要求1所述的一种结合ST的新型统一潮流控制器，其特征是：所述的串联侧一次绕组为不带分接头绕组，且三相绕组联结方式为星形不接地联结。7.如权利要求1所述的一种结合ST的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，葛孟娜，王榕培，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：