一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，對(duì)于N條線路，包含至少一個(gè)并聯(lián)變壓器、N個(gè)換流器、一個(gè)倒閘回路和至少N個(gè)串聯(lián)變壓器，每個(gè)串聯(lián)變壓器的至少一側(cè)并聯(lián)至少一個(gè)旁路開關(guān)。所述換流器的交流側(cè)通過倒閘回路連接至少一個(gè)并聯(lián)變壓器,再接入交流系統(tǒng)；同時(shí)，每個(gè)換流器的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路連接至少一個(gè)串聯(lián)變壓器，串聯(lián)變壓器串聯(lián)接入對(duì)應(yīng)的線路；換流器的直流側(cè)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)連接至直流母線或者相互連接。此結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種運(yùn)行方式，可以同時(shí)或者分別的實(shí)現(xiàn)線路潮流和系統(tǒng)交流電壓控制，具有很好的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】-種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種柔性交流輸電技術(shù)，具體涉及一種適用于多條線路的可變換靜止 補(bǔ)償器。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著大型電力系統(tǒng)的互聯(lián)以及各種新設(shè)備的使用，在使發(fā)電、輸電更經(jīng)濟(jì)、更高效 的同時(shí)也增加了電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度。由于環(huán)境限制、負(fù)荷需求增長、用戶對(duì)電力系統(tǒng) 供電的可靠性與經(jīng)濟(jì)性的要求日益嚴(yán)格、建設(shè)輸電線的投資費(fèi)用增加等原因，出現(xiàn)由地區(qū) 電力系統(tǒng)發(fā)展為大區(qū)間聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代電力系統(tǒng)的趨勢(shì)日益明朗。我國能源分布不均與負(fù)荷中 心之間的不協(xié)調(diào)導(dǎo)致遠(yuǎn)距離輸電與大電網(wǎng)的形成，出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩、系統(tǒng)穩(wěn)定控制、交直流混 合電網(wǎng)協(xié)調(diào)、潮流控制能力、電壓崩潰與電壓穩(wěn)定等問題，這都要求提高輸電系統(tǒng)的輸電能 力和調(diào)控能力。
[0003] 靜止同步補(bǔ)償器STATCOM(Static Synchronous Compensator)和靜止同步串聯(lián)補(bǔ) 償器SSSC(Static Synchronous Series Compensator)是目前比較常見的提高系統(tǒng)輸電能 力和調(diào)控能力的設(shè)備。STATC0M設(shè)備與輸電線路相并聯(lián)，相當(dāng)于一個(gè)連接點(diǎn)處向系統(tǒng)注入的 電流源，通過改變?cè)撾娏髟摧敵鲭娏鞯姆岛拖辔?，可以快速改變與系統(tǒng)的無功交換，與傳 統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置相比，其可靠性更高、調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點(diǎn)。SSSC的原理是在所串聯(lián)的線路 上注入一個(gè)大小和線路電流無關(guān)而且相位和線路電流相位垂直的電壓，改變?cè)撾妷捍笮【?相當(dāng)于改變線路的有效阻抗，從而可以控制系統(tǒng)潮流。
[0004] 統(tǒng)一潮流控制器UPFC(Unified Power Flow Controller)由兩個(gè)完全相同的電壓 源換流器通過直流公共端連接，可以看作是一臺(tái)靜止同步補(bǔ)償器（STATC0M)和一臺(tái)靜止同 步串聯(lián)補(bǔ)償器（SSSC)并聯(lián)構(gòu)成，結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，僅通過改變控制規(guī)律，就能分別或同 時(shí)并快速地實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償、串聯(lián)補(bǔ)償和移相等不同的控制功能，提高電力系統(tǒng)的性能?？勺?換靜止補(bǔ)償器CSC (Convertible Static Compensator)在UPFC的基礎(chǔ)上演變出來，通過模 式控制開關(guān)的切換，能對(duì)兩條線路同時(shí)或者分別實(shí)現(xiàn)并聯(lián)補(bǔ)償控制和串聯(lián)補(bǔ)償控制，靈活 應(yīng)對(duì)系統(tǒng)不同運(yùn)行工況，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0005] 目前可變換靜止補(bǔ)償器CSC已有一工程運(yùn)行實(shí)例，但其換流器均接至高壓線路、 成本較高，且系統(tǒng)接線復(fù)雜。對(duì)于更多線路需要潮流控制和電壓控制的情況，需要更靈活的 串、并聯(lián)補(bǔ)償控制方式，且系統(tǒng)接線簡潔、投資成本低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的，在于提供一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，可以分別或 者同時(shí)控制多條線路的潮流以及控制交流系統(tǒng)電壓，且系統(tǒng)接線簡單、投資成本低，具有很 好的經(jīng)濟(jì)性、靈活性和可靠性。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：
[0008] -種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：
[0009] 對(duì)于N條線路，所述可變換靜止補(bǔ)償器包含至少一個(gè)并聯(lián)變壓器、N個(gè)換流器、一 個(gè)倒閘回路和至少N個(gè)串聯(lián)變壓器；每個(gè)串聯(lián)變壓器的至少一側(cè)并聯(lián)至少一組旁路開關(guān)； 所述換流器的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路連接至少一個(gè)串聯(lián)變壓器，所述串聯(lián)變壓器串聯(lián)接入線 路；所述換流器的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路與至少一個(gè)并聯(lián)變壓器連接后，再接入交流系統(tǒng)； 所述換流器的直流側(cè)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)連接至直流母線或者相互連接；其中N為自然數(shù)，且N大 于等于2。
[0010] 進(jìn)一步地：所述的倒閘回路由至少一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成，用于將換流器與并聯(lián)側(cè)交 流系統(tǒng)連接或者退出連接，以及用于將換流器與串聯(lián)變壓器連接或者退出連接。
[0011] 進(jìn)一步地：所述的可變換靜止補(bǔ)償器還包含至少一個(gè)并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路，相應(yīng)地， 所述的換流器經(jīng)過倒閘回路后，連接至少一個(gè)所述并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路，起動(dòng)電路再與至少一 個(gè)并聯(lián)變壓器連接。
[0012] 進(jìn)一步地：所述旁路開關(guān)為旁路斷路器或者快速旁路開關(guān)。
[0013] 進(jìn)一步地：至少一組所述旁路斷路器并聯(lián)在所述串聯(lián)變壓器線路側(cè)繞組的兩端， 用于控制所述串聯(lián)變壓器的接入或者退出線路。
[0014] 進(jìn)一步地：至少一組所述快速旁路開關(guān)并聯(lián)在所述串聯(lián)變壓器閥側(cè)的繞組兩端， 用于故障時(shí)將所述換流器快速旁路，與輸電線路隔離。
[0015] 進(jìn)一步地：所述轉(zhuǎn)換開關(guān)為隔離刀閘、或者斷路器、或者由電力電子設(shè)備構(gòu)成的開 關(guān)。
[0016] 進(jìn)一步地：所述并聯(lián)變壓器接入的交流系統(tǒng)為連接輸電線路的母線，或者其它交 流母線，或者部分連接至輸電線路的母線、部分連接至其它交流母線。
[0017] 進(jìn)一步地：所述并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路包括一對(duì)并聯(lián)的電阻和開關(guān)，所述開關(guān)為隔離刀 閘、或者斷路器、或者由電力電子器件構(gòu)成的開關(guān)。
[0018] 進(jìn)一步地：所述快速旁路開關(guān)為斷路器、雙向反并聯(lián)的晶閘管、或者其它電力電子 器件。
[0019] 進(jìn)一步地：所述換流器為電壓源型換流器，包括但不限于兩電平結(jié)構(gòu)、變壓器多重 化結(jié)構(gòu)或者模塊化多電平結(jié)構(gòu)。
[0020] 進(jìn)一步地：所述串聯(lián)變壓器為單相或者三相變壓器，所述串聯(lián)變壓器的線路側(cè)繞 組分相串入線路。
[0021] 進(jìn)一步地：所述的可變換靜止補(bǔ)償器通過倒閘回路的操作，可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行方式， 包括但不限于：靜止同步補(bǔ)償器運(yùn)行方式、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器運(yùn)行方式、統(tǒng)一潮流控制器 運(yùn)行方式以及線間潮流控制器運(yùn)行方式。
[0022] 采用上述方案后，本發(fā)明可以提高多回線路安裝靜止補(bǔ)償器的經(jīng)濟(jì)性和靈活性。 由于負(fù)荷季節(jié)性變化的特點(diǎn)，電網(wǎng)潮流會(huì)間歇性存在較多的問題，在這段時(shí)期，可以運(yùn)行在 多回線路靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器方式，優(yōu)化線路潮流；在某些線路不需要潮流控制時(shí)，則可以 運(yùn)行在靜止同步補(bǔ)償器方式或者統(tǒng)一潮流控制器方式，提高系統(tǒng)的無功儲(chǔ)備。該裝置在不 同的電網(wǎng)工況或者不同的系統(tǒng)運(yùn)行方式時(shí)，可以靈活的控制，優(yōu)化電網(wǎng)特性，控制效果和多 回線路均安裝UPFC相當(dāng)，但其成本相對(duì)較低，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器的單相等效結(jié) 構(gòu)圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器的單相等效 結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的并聯(lián)變壓器接入的交流系統(tǒng)是連接輸電線路的母線 的結(jié)構(gòu)圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的以轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成倒閘回路的結(jié)構(gòu)圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明以轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成倒閘回路的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029] 本發(fā)明提出一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其一個(gè)較優(yōu)實(shí)施例如圖1 所示。圖中，1為并聯(lián)變壓器，2為倒閘回路，3為電壓源換流器，4為轉(zhuǎn)換開關(guān)及直流母線， 5、6為串聯(lián)變壓器，7為串聯(lián)變壓器閥側(cè)繞組并聯(lián)的快速旁路開關(guān)，8、9為串聯(lián)變壓器線路 側(cè)繞組并聯(lián)的旁路斷路器，10為輸電線路的值等電抗。
[0030] 對(duì)于N條線路，所述可變換靜止補(bǔ)償器包含至少一個(gè)并聯(lián)變壓器1、N個(gè)換流器3、 一個(gè)倒閘回路2和至少N個(gè)串聯(lián)變壓器5、6 ;每個(gè)串聯(lián)變壓器5、6的至少一側(cè)并聯(lián)至少一個(gè) 旁路斷路器8、9、或者至少一組快速旁路開關(guān)7、或者兩者均并聯(lián)；所述靜止同步補(bǔ)償器的 換流器3的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路2連接至少一個(gè)串聯(lián)變壓器6、7,再串聯(lián)接入線路；同時(shí)， 所述換流器3的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路2與至少一個(gè)并聯(lián)變壓器1連接后，再接入交流系統(tǒng)； 所述換流器3的直流側(cè)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)連接至直流母線4或者相互連接。需要說明的是，所 述串聯(lián)變壓器5、6的至少一側(cè)并聯(lián)至少一組旁路開關(guān)，旁路開關(guān)可以是旁路斷路器或者快 速旁路開關(guān)。串聯(lián)變壓器5、6可以在一側(cè)同時(shí)并聯(lián)旁路斷路器和/或快速旁路開關(guān)，也可 以在串聯(lián)變壓器的兩側(cè)分別并聯(lián)旁路斷路器和/或快速旁路開關(guān)。
[0031] 前述的倒閘回路2可以由轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)，用于將換流器3與并聯(lián)側(cè)交流系統(tǒng)連接 或者退出連接，以及用于將換流器3與串聯(lián)變壓器5、6連接或者退出連接。如圖4所示的 實(shí)施例，通過倒閘回路包含的轉(zhuǎn)換開關(guān)的倒閘操作，換流器3可以連接至并聯(lián)側(cè)交流系統(tǒng)， 也可以連接至輸電線路。如圖5所示的實(shí)施例，換流器3可以連接至多個(gè)不同的交流系統(tǒng)。
[0032] 另外本發(fā)明還提供另一個(gè)實(shí)施例如圖2所示，采用多個(gè)并聯(lián)變壓器和多個(gè)并聯(lián)側(cè) 起動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)圖；11為并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路，相應(yīng)地，所述的換流器3經(jīng)過倒閘回路2后，連 接至少一個(gè)所述并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路11，起動(dòng)電路11再與至少一個(gè)并聯(lián)變壓器1連接。所述并 聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路11包括一對(duì)并聯(lián)的電阻和開關(guān)，所述開關(guān)為隔離刀閘、或者斷路器、或者由 電力電子器件構(gòu)成的開關(guān)。
[0033] 前述的靜止補(bǔ)償器的串聯(lián)變壓器旁路斷路器8、9,包括至少一組并聯(lián)在所述串聯(lián) 變壓器5、6線路側(cè)繞組的兩端，用于控制所述串聯(lián)變壓器5、6的接入或者退出線路。
[0034] 前述的靜止同步補(bǔ)償器的串聯(lián)變壓器快速旁路開關(guān)7,包括至少一組并聯(lián)在變壓 器5、6閥側(cè)的繞組的兩端，用于故障時(shí)將換流器3快速旁路，與線路隔離。所述的快速旁路 開關(guān)7為斷路器、雙向反并聯(lián)的晶閘管、或者其它電力電子器件。
[0035] 前述靜止同步補(bǔ)償器的倒閘回路2的轉(zhuǎn)換開關(guān)為隔離刀閘、或者斷路器、或者由 電力電子設(shè)備構(gòu)成的開關(guān)。
[0036] 前述靜止同步補(bǔ)償器的并聯(lián)變壓器1接入的交流系統(tǒng)為連接輸電線路的母線，例 如圖3所示的實(shí)施例；或者接入其它交流母線，如圖1所示的實(shí)施例。
[0037] 前述靜止同步補(bǔ)償器的換流器3可以為兩電平結(jié)構(gòu)、變壓器多重化結(jié)構(gòu)、模塊化 多電平結(jié)構(gòu)或者其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電壓源型換流器。
[0038] 前述靜止同步補(bǔ)償器的串聯(lián)變壓器5、6為單相或者三相變壓器，所述串聯(lián)變壓器 5、6的線路側(cè)繞組分相串入線路。
[0039] 需要說明的是，本發(fā)明中的各元件，如電抗器、電阻、開關(guān)等，大多是指等效元 件；也就是說，電路結(jié)構(gòu)中的等效元件既可以是單個(gè)的元件，也可以是多個(gè)同樣的元件級(jí)聯(lián) (串聯(lián)、并聯(lián)等）而成。對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例中的任何等效元件，能夠?qū)崿F(xiàn)同樣功能的任何等 效電路應(yīng)當(dāng)都涵蓋在本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0040] 最后應(yīng)該說明的是：結(jié)合上述實(shí)施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制。所 屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解到：本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修 改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請(qǐng)待批的專利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于： 對(duì)于N條線路，所述可變換靜止補(bǔ)償器包含至少一個(gè)并聯(lián)變壓器、N個(gè)換流器、一個(gè)倒 閘回路和至少N個(gè)串聯(lián)變壓器；每個(gè)串聯(lián)變壓器的至少一側(cè)并聯(lián)至少一組旁路開關(guān)；所述 換流器的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路連接至少一個(gè)串聯(lián)變壓器，所述串聯(lián)變壓器串聯(lián)接入線路； 所述換流器的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路與至少一個(gè)并聯(lián)變壓器連接后，再接入交流系統(tǒng)；所述 換流器的直流側(cè)通過轉(zhuǎn)換開關(guān)連接至直流母線或者相互連接；其中N為自然數(shù)，且N大于等 于2。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 的倒閘回路由至少一個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成，用于將換流器與并聯(lián)側(cè)交流系統(tǒng)連接或者退出連 接，以及用于將換流器與串聯(lián)變壓器連接或者退出連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 的靜止同步補(bǔ)償器還包含至少一個(gè)并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路，相應(yīng)地，所述的換流器經(jīng)過倒閘回路 后，連接至少一個(gè)所述并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路，起動(dòng)電路再與至少一個(gè)并聯(lián)變壓器連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 旁路開關(guān)為旁路斷路器或者快速旁路開關(guān)。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：至少 一組所述旁路斷路器并聯(lián)在所述串聯(lián)變壓器線路側(cè)繞組的兩端，用于控制所述串聯(lián)變壓器 的接入或者退出線路。
6. 如權(quán)利要求4所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：至少 一組所述快速旁路開關(guān)并聯(lián)在所述串聯(lián)變壓器閥側(cè)的繞組兩端，用于故障時(shí)將所述換流器 快速旁路，與輸電線路隔離。
7. 如權(quán)利要求1或2所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于： 所述轉(zhuǎn)換開關(guān)為隔離刀閘、或者斷路器、或者由電力電子設(shè)備構(gòu)成的開關(guān)。
8. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 并聯(lián)變壓器接入的交流系統(tǒng)為連接輸電線路的母線，或者其它交流母線，或者部分連接至 輸電線路的母線、部分連接至其它交流母線。
9. 如權(quán)利要求3所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 并聯(lián)側(cè)起動(dòng)電路包括一對(duì)并聯(lián)的電阻和開關(guān)，所述開關(guān)為隔離刀閘、或者斷路器、或者由電 力電子器件構(gòu)成的開關(guān)。
10. 如權(quán)利要求4所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 快速旁路開關(guān)為斷路器、雙向反并聯(lián)的晶閘管、或者其它電力電子器件。
11. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 換流器為電壓源型換流器，包括但不限于兩電平結(jié)構(gòu)、變壓器多重化結(jié)構(gòu)或者模塊化多電 平結(jié)構(gòu)。
12. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 串聯(lián)變壓器為單相或者三相變壓器，所述串聯(lián)變壓器的線路側(cè)繞組分相串入線路。
13. 如權(quán)利要求1所述的一種適用于多條線路的可變換靜止補(bǔ)償器，其特征在于：所述 的可變換靜止補(bǔ)償器通過倒閘回路的操作，實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)行方式，包括但不限于：靜止同步補(bǔ) 償器運(yùn)行方式、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器運(yùn)行方式、統(tǒng)一潮流控制器運(yùn)行方式以及線間潮流控
【文檔編號(hào)】H02J3/16GK104124694SQ201410354192
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】潘磊, 田杰, 沈全榮, 李繼紅, 孫維真, 倪秋龍, 張靜, 葉琳, 王超, 楊瀅, 李海英, 盧宇, 董云龍 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司, 國網(wǎng)浙江省電力公司