專利名稱：基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動化領(lǐng)域，為一種基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)。
電力電子技術(shù)的發(fā)展使得柔性輸電技術(shù)(FACTS)在電力系統(tǒng)自動控制中得到廣泛重視，過去長期以來認(rèn)為不可改變的系統(tǒng)參數(shù)(例如電壓、相位、阻抗等)，采用FACTS技術(shù)后都有希望實(shí)現(xiàn)靈活的控制。在相當(dāng)多的FACTS控制器件中，其核心部件就是工作在高電壓、大電流工況下的可調(diào)電抗器。例如，電力系統(tǒng)故障電流限制器就是FACTS控制器件之一。歸納起來，當(dāng)前正在研究、試驗(yàn)的故障電流限制器可以分為以下兩類1、用快速動作的可關(guān)斷晶體管(GTO)開關(guān)與一個阻抗并聯(lián)而構(gòu)成的故障電流限制器。正常運(yùn)行時(shí)，GTO完全導(dǎo)通，當(dāng)故障電流達(dá)到設(shè)定值時(shí)，GTO關(guān)斷，阻抗被串入電網(wǎng)母線而起限流作用。這種限流器的缺點(diǎn)是GTO長期運(yùn)行在高壓大電流工況，可靠性差、器件損耗大、散熱問題難以解決，控制系統(tǒng)復(fù)雜、價(jià)格昂貴。此類技術(shù)的參考文獻(xiàn)有T.Ueda，Solid-state currentlimiter for power distribution system，IEEE Transaction on Power delivery.Vol.4，pp.1796，Oct.1993。
2、超導(dǎo)限流器。超導(dǎo)限流器國內(nèi)外專家進(jìn)行了大量研究工作，國內(nèi)外專家發(fā)表的具有代表性的文章有“超導(dǎo)故障限流器的電力應(yīng)用研究進(jìn)展”，葉林，電力系統(tǒng)自動化，Vol.23，NO.7，1999.4。由于超導(dǎo)系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜，整流元件長期工作在高壓大電流工況，故可靠性差，裝置附加的損耗也大，價(jià)格昂貴。
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題和不足，提出一種響應(yīng)速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)行可靠、損耗比現(xiàn)有技術(shù)要小得多的，基于磁通補(bǔ)償高可調(diào)電抗器系統(tǒng)。
本發(fā)明所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)，主要由四個單元組成即電流檢測及處理單元I、控制單元II、逆變器單元III、串聯(lián)變壓器IV。其系統(tǒng)的構(gòu)成如下電流檢測及處理單元I是由電網(wǎng)母線1、電流互感器2和電流信號處理環(huán)節(jié)3組成，電流互感器2安置在電網(wǎng)母線1上，電流互感器2的輸出端與電流信號處理環(huán)節(jié)3相連接；電流檢測及處理單元I與控制單元II相連接、控制單元II與逆變器單元III相連接、逆變器單元III與串聯(lián)變壓器IV的副方繞組相連接，串聯(lián)變壓器IV的原方繞組與母線1相串聯(lián)。
本發(fā)明所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)的工作原理為當(dāng)電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，由電流檢測及處理單元I獲得電流信號ils；將所取得的電流信號ils送到控制單元II中，控制單元II輸出的控制信號F1送到逆變器單元III，逆變器單元III輸出電流il*送到串聯(lián)變壓器IV副方繞組ax中，控制單元II使得il*跟蹤il，并使得WAX·il+Wax·il*＝0，從而使串聯(lián)變壓器IV鐵芯中主磁通Φm＝0，串聯(lián)在電網(wǎng)母線中的變壓器原方繞組壓降UAX≈0。此時(shí)，串聯(lián)變壓器IV對電網(wǎng)運(yùn)行無影響。
當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障，且故障電流達(dá)到給定值時(shí)，電流檢測及處理單元I輸出電流信號ifc到控制單元II中，控制單元II立即輸出控制信號Fo，關(guān)斷逆變器單元III中的逆變器，使逆變器單元III輸出電流為零，即使il*＝0，串聯(lián)變壓器副方繞組開路，原方繞組的勵磁阻抗Zm立即串入電網(wǎng)母線，將故障電流限制在設(shè)定值。當(dāng)必要時(shí)，可以從控制單元II主控單元指令端輸入指令FI1(或FI0)，則控制單元II輸出信號F1(或F0)此，從而串聯(lián)變壓器IVAX端口呈現(xiàn)過似零阻抗(或高阻抗Zm)。
本發(fā)明所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明所指的可調(diào)電抗器是基于磁通補(bǔ)償原理，通過控制，磁通可從零變化到最大值，對應(yīng)串聯(lián)變壓器IV的AX端阻抗從近似零阻抗變化到勵磁阻抗，響應(yīng)速度很快。
2、本發(fā)明采用串聯(lián)變壓器將高壓(原方繞組)與控制系統(tǒng)(副方繞組)隔離開來，在控制系統(tǒng)與可采用較低電壓元器件，控制系統(tǒng)簡單、工作安全可靠，還可以不停電更換控制板插件。
3、本發(fā)明在控制系統(tǒng)中可采用混合型電力電子器件、損耗比現(xiàn)有技術(shù)低得多，無需另配專用冷卻系統(tǒng)。
4、由于以上優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明在價(jià)格上要比現(xiàn)有技術(shù)低得多。


圖1基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)原理框圖；圖2帶串補(bǔ)的故障電流限制器原理示意圖；圖3可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器示意圖；圖4并聯(lián)電容器的可調(diào)串聯(lián)電抗器示意圖；圖5可調(diào)的并聯(lián)電抗器示意圖；圖6自動跟蹤消弧線圈用可調(diào)電抗器示意圖；圖7兩個可調(diào)電抗器串聯(lián)運(yùn)行使用例示意圖。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明所述的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)及原理作進(jìn)一步的說明。
在前面技術(shù)構(gòu)成中所說到的工況狀態(tài)是串聯(lián)變壓器IV中AX端的阻抗等于零和等于最大值Zm的兩個極端情況。當(dāng)需要將串聯(lián)變壓器AX端口的電抗值調(diào)到Zm(0＜ZL＜Zm)時(shí)，可在控制單元II中輸入相應(yīng)的主控信號指令FI，控制單元II根據(jù)主控指令FI和來自電流檢測及處理單元I的電流信號ils，輸出控制信號Fm到逆變器單元III，使逆變器單元III輸出電流il*，il*自動跟蹤il，并使合成磁勢(WAX·il+Wax·il*)在鐵芯中產(chǎn)生主磁通Φm，從而串聯(lián)在電網(wǎng)母線中的串聯(lián)變壓器IV原方繞組壓降為UAX，原方繞組中電流為il，AX端口呈現(xiàn)電抗Z’L，當(dāng)Z’L與整定的電抗值ZL誤差超過給定值時(shí)，控制單元II會自動加以修正，其電抗值ZL在零到最大值Zm之間連續(xù)變化，以適用可控硅串補(bǔ)等工況的需要。
采用本發(fā)明所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)可構(gòu)成如下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式帶串補(bǔ)的故障電流限制器(如圖2所示)；可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置(如圖2、圖3所示)；并聯(lián)電容器的可調(diào)串聯(lián)電抗器(如圖4所示)；
可調(diào)的并聯(lián)電抗器(如圖5所示)；自動跟蹤消弧系統(tǒng)用可調(diào)電抗器(如圖6所示)；此外，本發(fā)明所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器可以將兩個或兩個以上的電抗器串聯(lián)運(yùn)行(如圖7所示)。
在圖2至圖7中的可調(diào)電感符號L表示圖1中的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器。
圖6中的符號4表示自動消弧系統(tǒng)中的接地變壓器。
權(quán)利要求
1.一種采用基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)，由電流檢測及處理單元I、控制單元II、逆變器單元III、串聯(lián)變壓器IV四個單元組成，其特征在于，電流檢測及處理單元I由電網(wǎng)母線1、電流互感器2和電流信號處理環(huán)節(jié)3組成，電流互感器2安置在電網(wǎng)母線1上，電流互感器2的輸出端與電流信號處理環(huán)節(jié)3相連接電流檢測及處理單元I與控制單元II相連接、控制單元II與逆變器單元III相連接、逆變器單元III與串聯(lián)變壓器IV的副方繞組相連接，串聯(lián)變壓器IV的原方繞組與母線1相串聯(lián)。
2.按照權(quán)利要求1所說的可調(diào)電抗器系統(tǒng)，其特征在于，采用所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)可用于構(gòu)成帶串補(bǔ)的故障電流限制器。
3.按照權(quán)利要求1所說的可調(diào)電抗器系統(tǒng)，其特征在于，采用所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)可用于構(gòu)成可控串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置。
4.按照權(quán)利要求1所說的可調(diào)電抗器系統(tǒng)，其特征在于，采用所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)可用于構(gòu)成并聯(lián)電容器的可調(diào)串聯(lián)電抗器。
5.按照權(quán)利要求1所說的可調(diào)電抗器系統(tǒng)，其特征在于，采用所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)可用于構(gòu)成可調(diào)的并聯(lián)電抗器。
6.按照權(quán)利要求1所說的可調(diào)電抗器系統(tǒng)，其特征在于，采用所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng)可用于構(gòu)成自動跟蹤消弧線圈用電抗器。
7.按照權(quán)利要求1所說的可調(diào)電抗器系統(tǒng)，其特征在于，可以將兩個或兩個以上所說的基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器串聯(lián)運(yùn)行使用。
全文摘要
一種基于磁通補(bǔ)償?shù)目烧{(diào)電抗器系統(tǒng),電流檢測及處理單元Ⅰ由電網(wǎng)母線1、電流互感器2和電流信號處理環(huán)節(jié)3組成,電流互感器2安置在母線1上并與電流信號處理環(huán)節(jié)3、控制單元Ⅱ、逆變器單元Ⅲ和串聯(lián)變壓器Ⅳ的副方繞組依次相連接,串聯(lián)變壓器Ⅵ的原方繞組與母線1相串聯(lián)。本發(fā)明所說的可調(diào)電抗器具有系統(tǒng)簡單、響應(yīng)速度快,母線高壓與控制系統(tǒng)相隔離,控制系統(tǒng)可采用較低電壓器件,安全可靠,損耗低,價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02H9/00GK1262543SQ0011435
公開日2000年8月9日 申請日期2000年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月27日
發(fā)明者陳喬夫 申請人:華中理工大學(xué)