混合晶閘管控制串聯(lián)電容器和無源阻尼濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 技術(shù)領(lǐng)域一般涉及串聯(lián)電容器。
【背景技術(shù)】
[0002]為了增加電力系統(tǒng)中的傳輸線上的電力流容量，串聯(lián)電容器組可與傳輸線串聯(lián)連接。串聯(lián)電容器組可具有與連接到傳輸線的電力系統(tǒng)中的其他組件的負相互作用。
[0003]其他組件可包括發(fā)電機的扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)，以及串聯(lián)電容器組的結(jié)合可使發(fā)電機的氛圍系統(tǒng)不穩(wěn)定，由此引起高幅值短時長瞬態(tài)扭矩(又稱作“瞬態(tài)扭矩放大”)和/或不穩(wěn)定/增長振蕩扭矩(又稱作“次同步諧振”或SSR)，其能夠引起對發(fā)電機的機械扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)(軸、耦合、軸承)的損壞。
[0004]串聯(lián)電容器還能夠與電氣和/或控制系統(tǒng)組件相互作用，從而引起電不穩(wěn)定性(又稱作“次同步控制相互作用”或SSCI)、例如高幅值電流和電壓擺動，由此損壞那個相互作用的通路中的電氣組件的任一個。
[0005]此外，功率擺動振蕩可在兩個強電力系統(tǒng)通過弱傳輸連接來連接時發(fā)生，使得如果大擾動、例如故障發(fā)生，則兩個強電力系統(tǒng)可在低頻振蕩中交換大量有功和無功功率(其能夠是高幅值和/或不穩(wěn)定/增長的)，由此引起大電流和電壓擺動，其能夠損壞功率擺動振蕩的通路中的電氣組件的任一個。
[0006]兩個裝置在過去一直用來減弱、限制或消除上述類型的振蕩的部分或全部(其對電力系統(tǒng)造成損壞)。這兩個裝置稱作無源阻尼濾波器和晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)。圖1是包括無源阻尼濾波器的常規(guī)串聯(lián)電容器的示意圖，以及圖2是常規(guī)TCSC的示意圖不ο
[0007]圖1中，主電容器組110與傳輸線100串聯(lián)連接，以及阻尼濾波器電路120與主電容器組110并聯(lián)設(shè)置，并且包括濾波電阻器122、濾波電容器124和電感器濾波電抗器126。濾波電阻器122對主電容器組110所引起的次同步串聯(lián)諧振進行阻尼。濾波電容器124和濾波電抗器126并聯(lián)連接，并且與電阻器122串聯(lián)連接。
[0008]電容器124和濾波電抗器126在同步頻率阻斷電阻器122中的電流，以便使穩(wěn)態(tài)導通并且因而使電阻器122中的功率耗散為最小。當存在流經(jīng)傳輸線的次同步電流、即其頻率小于電源頻率的電流時，電流的次同步部分將從主電容器110和濾波電容器124轉(zhuǎn)移開。
[0009]電流的次同步部分而是定向到濾波電阻器122和濾波電抗器126通路，從而提供寬電阻阻尼，以增加電和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。這種重定向還提供用于主電容器110中的儲存能量進行耗散的電阻通路，而沒有引起跨發(fā)電機的電空氣隙的高瞬態(tài)扭矩。這種電路沒有影響或者以其他方式緩解功率振蕩阻尼的現(xiàn)象。
[0010]圖2中，常規(guī)TCSC包括:主電容器210，與傳輸線200串聯(lián)連接；以及晶閘管控制電抗器電路220，其包括與晶閘管閥230 (其具有作為開關(guān)裝置進行操作的一對反并聯(lián)連接晶閘管)串聯(lián)連接的晶閘管閥電抗器220。晶閘管閥230用來控制晶閘管閥電抗器220的導通時長，并且由此在某個范圍之內(nèi)控制TCSC組的有效串聯(lián)電抗。
[0011]TCSC電抗的連續(xù)控制又稱作微調(diào)操作(Vernier operat1n)，并且根據(jù)所使用的特定控制可用來提供對前面所述的扭轉(zhuǎn)、電氣和功率振蕩穩(wěn)定性問題的正/穩(wěn)定化阻尼。常規(guī)TCSC的主動控制由具有許多可能功能的控制器來執(zhí)行。功能的這種多樣性可引起短時間期間，其中沖突控制命令導致對一種功能是有益而對另一種功能是有害的控制模式的優(yōu)先化和選擇。
[0012]例如，功率振蕩阻尼的功能可使其中的晶閘管閥完全阻斷導通，并且在被阻斷時，它創(chuàng)建開路、從而留下作為簡單固定串聯(lián)電容器組的主電容器210，并且因而不執(zhí)行SSR緩解功能。由于這個和其他問題，無法依靠常規(guī)TCSC來緩解瞬態(tài)扭矩放大的現(xiàn)象。
[0013]與TCSC關(guān)聯(lián)的另一個問題在于，為了有效地執(zhí)行某些緩解，其中的晶閘管閥是連續(xù)微調(diào)操作，其要求TCSC組件、例如晶閘管閥電抗器22和晶閘管閥224被額定為穩(wěn)態(tài)電流，以及在穩(wěn)態(tài)中進行導通的同時，晶閘管閥生成熱量，并且為了去除熱量和避免對晶閘管組件的損壞，去離子水經(jīng)過熱交換器，以將去離子水栗唧到傳輸線的高電壓，其范圍能夠從138 kV 至高達 1000 kVo
[0014]由于電容器組與高壓傳輸線串聯(lián)連接，所以去離子水需要栗唧到與傳輸線上的高電壓相當?shù)母唠妷骸?br>[0015]與無源阻尼濾波器電路120或TCSC組件的這兩種類型的常規(guī)串聯(lián)電容器用于各種傳輸系統(tǒng)功能，包括例如次同步諧振(SSR，扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性)緩解、瞬態(tài)扭矩放大緩解、功率擺動振蕩阻尼和電力流控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]本公開的各個實施例配置成通過提供串聯(lián)電容器的混合TCSC和無源阻尼濾波器電路(其協(xié)調(diào)用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)期間的改進SSR緩解性能的兩種技術(shù)的應用，并且促進功率振蕩阻尼)，來緩解上述串聯(lián)電容器的缺點。
[0017]混合TCSC和無源阻尼濾波器電路用于跨一個或多個串聯(lián)電容器組的并聯(lián)連接或串聯(lián)連接中。可選濾波器開關(guān)被提供并且配置成有選擇地控制電路中的無源阻尼濾波器的操作。
[0018]在一個示范實施例中，一種串聯(lián)電容器被提供以用于控制通過傳輸線的電力流動，并且包括濾波器電路和晶閘管控制電路，其中濾波器電路和晶閘管控制電路的互連和操作基于其控制的協(xié)調(diào)來執(zhí)行，以連接到傳輸線上的串聯(lián)電容器組。
[0019]在另一個示范實施例中，提供一種執(zhí)行混合晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)和無源阻尼濾波器電路的操作的方法。該方法包括基于控制的協(xié)調(diào)來控制TCSC和無源阻尼濾波器電路的濾波器電路和晶閘管控制電路的互連和操作，以連接到串聯(lián)電容器組。
[0020]技術(shù)方案1:一種用于控制通過傳輸線的電力流動的串聯(lián)電容器，包括:
濾波器電路；以及
晶閘管控制電路，其中所述濾波器電路和所述晶閘管控制電路的互連和操作基于其控制的協(xié)調(diào)來執(zhí)行，以連接到傳輸線上的串聯(lián)電容器組。
[0021]技術(shù)方案2:如技術(shù)方案1所述的串聯(lián)電容器，其中，所述串聯(lián)電容器還包括: 濾波器開關(guān)，配置成促進所述濾波器電路的所述互連和操作，其中將阻斷信號傳送給所述晶閘管控制電路以暫時阻斷所述晶閘管控制電路，以及將所述阻斷信號同時傳送給所述濾波器開關(guān)，以在所述晶閘管控制電路的阻斷的同時發(fā)起所述濾波器電路的操作。
[0022]技術(shù)方案3:如技術(shù)方案1所述的串聯(lián)電容器，其中，所述濾波器電路包括:
并聯(lián)連接的濾波電抗器和濾波電容器；以及
與所述濾波電抗器和所述濾波電容器串聯(lián)連接的濾波電阻器，其中所述濾波電阻器配置成監(jiān)測從連接到所述傳輸線的電力生成源流動的電流，并且傳送所述電流以協(xié)調(diào)所述晶閘管控制電路的操作。
[0023]技術(shù)方案4:如技術(shù)方案3所述的串聯(lián)電容器，其中，所述晶閘管控制電路包括: 晶閘管閥電抗器；以及
晶閘管閥，其中從所述濾波器電路所傳送的所述電流通知所述晶閘管的啟動、所述電流的次同步組件的監(jiān)測以及在超過預定幅值時發(fā)起所述晶閘管閥的操作。
[0024]技術(shù)方案5:如技術(shù)方案4所述的串聯(lián)電容器，其中，所述濾波器電路處的所述電流的監(jiān)測采用通過分析流經(jīng)所述濾波電阻器的次同步電流的幅值并且改變所述晶閘管閥的微調(diào)操作水平以減弱瞬變的算法來執(zhí)行。
[0025]技術(shù)方案6:如技術(shù)方案1所述的串聯(lián)電容器，其中，所述濾波器電路和所述晶閘管控制電路按照并聯(lián)連接來設(shè)置。
[0026]技術(shù)方案7:如技術(shù)方案1所述的串聯(lián)電容器，其中，所述濾波器電路和所述晶閘管控制電路按照串聯(lián)連接來設(shè)置。
[0027]技術(shù)方案8:一種執(zhí)行混合晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)和無源阻尼濾波器電路的操作的方法，包括:
基于控制的協(xié)調(diào)來控制所述TCSC和無源阻尼濾波器電路的濾波器電路和晶閘管控制電路的互連和操作，以連接到串聯(lián)電容器組。
[0028]技術(shù)方案9:如技術(shù)方案8所述的方法，其中，通過所述無源阻尼電路的濾波電阻器來控制所述互連和操作包括:
對所述串聯(lián)電容器組所引起的次同步串聯(lián)諧振進行阻尼；以及從一個或多個電力生成源接收電流，并且將所接收的所述電流傳送給所述晶閘管控制電路，以控制所述晶閘管控制電路的晶閘管閥。
[0029]技術(shù)方案10:如技術(shù)方案8所述的方法，還包括:
通過將阻斷信號傳送給所述晶閘管控制電路以暫時阻斷所述晶閘管控制電路，并且將所述阻斷信號同時傳送給所述濾波器開關(guān)以在所述晶閘管控制電路的阻斷的同時發(fā)起所述濾波器電路的操作，來執(zhí)行所述濾波器電路的所述互連和操作。
[0030]技術(shù)方案11:如技術(shù)方案9所述的方法，還包括:
經(jīng)由所述濾波器電路的濾波電阻器來監(jiān)測從連接到所述傳輸線的電力生成源流動的電流，并且傳送所述電流，以協(xié)調(diào)所述晶閘管控制電路的所述操作。
[0031]技術(shù)方案12:如技術(shù)方案10所述的方法，還包括:
在將所述電流傳送給所述濾波器電路時，通知所述晶閘管控制電路的晶閘管閥的啟動；
監(jiān)測所述電流的次同步分量