一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，包括換流器、串聯(lián)變壓器和固定型偏移補(bǔ)償裝置；換流器和串聯(lián)變壓器順次接入輸電線路中；或者，換流器與串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組并聯(lián)，串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組接入輸電線路中，所述的另一側(cè)繞組兩端并聯(lián)有第一旁路開關(guān)；固定型偏移補(bǔ)償裝置與換流器串聯(lián)或者與所述的另一側(cè)繞組串聯(lián)接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，能夠顯著降低換流器所需容量，節(jié)約成本，同時具備限流的功能。
【專利說明】
一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器。
【背景技術(shù)】
[0002]靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器是應(yīng)用全控器件構(gòu)成的同步電壓源控制器，它主要由換流器、控制器和系統(tǒng)接入設(shè)備組成。對于輸電系統(tǒng)，由于線路電流等級比較高，SSSC裝置通常是通過串聯(lián)變壓器接入到系統(tǒng)中。SSSC向線路串聯(lián)注入補(bǔ)償電壓，直流側(cè)采用電容器組作為電壓支撐元件，除裝置本身損耗外，SSSC—般與系統(tǒng)之間不存在有功功率的交換，因此補(bǔ)償電壓相量與線路電流相量相差近似90° ASSC等效為一同步交流電源，當(dāng)SSSC注入的可控電壓與線路電抗上的壓降相位相反或相同，可起到類似串聯(lián)電容或電感的作用。SSSC容性補(bǔ)償時，線路有功功率隨注入電壓幅值的增加而增加;感性補(bǔ)償時有功功率隨注入電壓幅值增加而減小。因此SSSC可等效為能快速控制線路功率的容性、感性雙向可變阻抗，有著優(yōu)良的控制性能。國外已投運(yùn)的的可轉(zhuǎn)換靜止補(bǔ)償器(Convertible Static Compensator,CSC)通過開關(guān)操作，能夠?qū)崿F(xiàn)SSSC模式運(yùn)行，因此可以認(rèn)為國外已有工程實(shí)例。紐約電力公司和美國電科院，西門子公司合作，于2004年6月在紐約州Marcy變電站投運(yùn)了一套CSC裝置(345kV，200MVA)，可實(shí)現(xiàn)兩套容量各為10MVA的SSSC運(yùn)行模式。
[0003]常規(guī)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器控制功能靈活而卓越，但其在電力系統(tǒng)中推廣使用不具備容量和價(jià)格優(yōu)勢。傳統(tǒng)電容器、電抗器雖作為線路串聯(lián)補(bǔ)償，但靈活性和動作速度都不能滿足精確調(diào)節(jié)的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0006]所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括換流器、串聯(lián)變壓器和固定型偏移補(bǔ)償裝置；
[0007]所述換流器和串聯(lián)變壓器順次接入輸電線路中；
[0008]或者，所述換流器與所述串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組并聯(lián)，所述串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組接入輸電線路中，所述的另一側(cè)繞組兩端并聯(lián)有第一旁路開關(guān)；
[0009]所述固定型偏移補(bǔ)償裝置與所述換流器串聯(lián)或者與所述串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組串聯(lián)接。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:
[0011]若所述固定型偏移補(bǔ)償裝置與所述換流器串聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端并聯(lián)有第二旁路開關(guān)；
[0012]若所述固定型偏移補(bǔ)償裝置與所述的另一側(cè)繞組串聯(lián)，該換流器兩端并聯(lián)有第二旁路開關(guān)。
[0013]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)，或者并聯(lián)連接的機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)。
[0014]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述固定型偏移補(bǔ)償裝置包括容性偏移型補(bǔ)償裝置、感性偏移型補(bǔ)償裝置或者雙向偏移型補(bǔ)償裝置；
[0015]所述容性偏移型補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)的電容器單元和第一開關(guān)；
[0016]所述感性偏移型補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)的電抗器單元和第二開關(guān)；
[0017]所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置包括串聯(lián)的所述容性偏移型補(bǔ)償裝置和感性偏移型補(bǔ)
[0018]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:
[0019]所述電容器單元包括一個電容器或者由多個電容器組成的串聯(lián)電容器組或者由多個電容器組成的并聯(lián)電容器組;所述并聯(lián)電容器組包括自動投切開關(guān)，該自動投切開關(guān)用于投入和退出并聯(lián)電容器組中的電容器，從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容器組的容值調(diào)節(jié)；
[0020]所述電抗器單元包括一個電抗器或者由多個電抗器并聯(lián)組成的并聯(lián)電抗器組或者由多個電抗器串聯(lián)組成的串聯(lián)電抗器組;所述串聯(lián)電抗器組的電抗器設(shè)置有抽頭。
[0021]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:
[0022]所述第一開關(guān)和第二開關(guān)均包括斷路器、隔離開關(guān)和電力電子開關(guān)中任一種開關(guān)或者并聯(lián)的任兩種開關(guān)；
[0023]所述電力電子開關(guān)包括由反向并聯(lián)的晶閘管組成的晶閘管雙向開關(guān)，通過改變所述晶閘管的觸發(fā)角調(diào)整所述電抗器單元的等效阻抗。
[0024]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述容性偏移型補(bǔ)償裝置用于維持所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作在容性補(bǔ)償模式，其電容器單元提供一個正向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，所述換流器提供動態(tài)工作范圍；通過調(diào)整電容器單元中電容器的電容值或者串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)所述穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)。
[0025]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述感性偏移型補(bǔ)償裝置用于維持所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作在感性補(bǔ)償模式，其電抗器單元提供一個反向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，所述換流器提供動態(tài)工作范圍；通過調(diào)整電抗器單元中電抗器的電容值或者串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)所述穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)。
[0026]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置包括容性偏移模式和感性偏移模式；
[0027]所述容性偏移模式包括:
[0028]所述第一開關(guān)斷開，第二開閉合，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于容性偏移模式;或者，
[0029]所述第二開關(guān)采用晶閘管雙向開關(guān)時，通過調(diào)整其晶閘管的觸發(fā)角，使得所述電抗器單元的等效電抗小于所述電容器單元的等效容抗，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于容性偏移模式；
[0030]所述感性偏移模式包括:
[0031]所述第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)斷開，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于感性偏移模式;或者，
[0032]所述第二開關(guān)采用晶閘管雙向開關(guān)時，通過調(diào)整其晶閘管的觸發(fā)角，使得所述電抗器單元的等效電抗大于所述電容器單元的等效容抗，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于感性偏移模式。
[0033]本發(fā)明進(jìn)一步提供的優(yōu)選技術(shù)方案為:所述換流器均包括兩電平換流器、三電平換流器、二極管鉗位型換流器、飛跨電容型換流器、模塊化多電平換流器、H橋級聯(lián)型多電平換流器或者電壓源型換流器；
[0034]所述換流器均采用單相結(jié)構(gòu)、三相結(jié)構(gòu)或者三單相結(jié)構(gòu)。
[0035]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0036]1、本發(fā)明提供的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，能夠?qū)崿F(xiàn)容性、感性雙向補(bǔ)償，補(bǔ)償模式可以根據(jù)系統(tǒng)需求迅速切換；
[0037]2、本發(fā)明提供的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，將電抗器、電容器和全控型電力電子換流器相結(jié)合，僅需較小的換流器容量即可實(shí)現(xiàn)大范圍的容性補(bǔ)償和感性補(bǔ)償；
[0038]3、本發(fā)明提供的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，通過開工裝置的配置能夠在不同運(yùn)行工況下有效保護(hù)串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器；
[0039]4、本發(fā)明提供的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，能夠顯著降低換流器所需容量，節(jié)約成本，同時具備限流的功能。
【附圖說明】
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0041]圖1:本發(fā)明實(shí)施例中一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2:本發(fā)明實(shí)施例中另一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖3:本發(fā)明實(shí)施例中感性偏移型補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖4:本發(fā)明實(shí)施例中容性偏移型補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖5:本發(fā)明實(shí)施例中雙向偏移型補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖6:本發(fā)明實(shí)施例中基于雙向偏移型補(bǔ)償裝置的串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0047]圖7:本發(fā)明實(shí)施例中基于雙向偏移型補(bǔ)償裝置的另一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0048]圖8:本發(fā)明實(shí)施例中雙向偏移型補(bǔ)償裝置采用晶閘管開關(guān)和機(jī)械開關(guān)的串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖9:本發(fā)明實(shí)施例中容性補(bǔ)償?shù)牡戎惦娐穲D；
[0050]圖10:本發(fā)明實(shí)施例中感性補(bǔ)償?shù)牡戎惦娐穲D。
【具體實(shí)施方式】
[0051]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0052]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器進(jìn)行說明。本發(fā)明中靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括換流器、串聯(lián)變壓器和固定型偏移補(bǔ)償裝置。其中，
[0053]1、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括換流器和固定型偏移補(bǔ)償裝置時，換流器與固定型偏移補(bǔ)償裝置順次接入輸電線路中。
[0054]2、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括換流器、串聯(lián)變壓器和固定型偏移補(bǔ)償裝置時，換流器與串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組并聯(lián)，串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組接入輸電線路中，所述的另一側(cè)繞組兩端并聯(lián)有第一旁路開關(guān)。固定型偏移補(bǔ)償裝置與換流器串聯(lián)或者與所述的另一側(cè)繞組串聯(lián)接。第一旁路開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)，或者并聯(lián)連接的機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)
[0055]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中固定型偏移補(bǔ)償裝置與串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組串聯(lián)后接入電力系統(tǒng)的輸電線路中，換流器兩端并聯(lián)有第二旁路開關(guān)。本實(shí)施例中第二旁路開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)，或者并聯(lián)連接的機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)。
[0056]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中另一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中固定型偏移補(bǔ)償裝置與換流器串聯(lián)后與串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組并聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端并聯(lián)有第二旁路開關(guān)。本實(shí)施例中第二旁路開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)，或者并聯(lián)連接的機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)。
[0057]本發(fā)明中換流器均包括兩電平換流器、三電平換流器、二極管鉗位型換流器、飛跨電容型換流器、模塊化多電平換流器、H橋級聯(lián)型多電平換流器或者電壓源型換流器;換流器均采用單相結(jié)構(gòu)、三相結(jié)構(gòu)或者三單相結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于三相四線制系統(tǒng)或應(yīng)用于雙回線、多回線時可對應(yīng)調(diào)整換流器結(jié)構(gòu)以配合應(yīng)用需要。
[0058]本發(fā)明中固定型偏移補(bǔ)償裝置包括容性偏移型補(bǔ)償裝置、感性偏移型補(bǔ)償裝置或者雙向偏移型補(bǔ)償裝置。其中，
[0059]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中感性偏移型補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中感性偏移型補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)的電抗器單元和第二開關(guān)。電抗器單元包括一個電抗器或者由多個電抗器并聯(lián)組成的并聯(lián)電抗器組或者由多個電抗器串聯(lián)組成的串聯(lián)電抗器組；串聯(lián)電抗器組的電抗器設(shè)置有抽頭。
[0060]第二開關(guān)均包括斷路器、隔離開關(guān)和電力電子開關(guān)中任一種開關(guān)或者并聯(lián)的任兩種開關(guān)；電力電子開關(guān)包括由反向并聯(lián)的晶閘管組成的晶閘管雙向開關(guān)，通過改變晶閘管的觸發(fā)角調(diào)整所述電抗器單元的等效阻抗。
[0061]本實(shí)施例中感性偏移型補(bǔ)償裝置用于維持靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作在感性補(bǔ)償模式，其電抗器單元提供一個反向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，換流器提供動態(tài)工作范圍;通過調(diào)整電抗器單元中電抗器的電容值或者串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)所述穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)。
[0062]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中容性偏移型補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中容性偏移型補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)的電容器單元和第一開關(guān)。電容器單元包括一個電容器或者由多個電容器組成的串聯(lián)電容器組或者由多個電容器組成的并聯(lián)電容器組;并聯(lián)電容器組包括自動投切開關(guān)，該自動投切開關(guān)用于投入和退出并聯(lián)電容器組中的電容器，從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容器組的容值調(diào)節(jié)。
[0063]第一開關(guān)包括斷路器、隔離開關(guān)和電力電子開關(guān)中任一種開關(guān)或者并聯(lián)的任兩種開關(guān)；電力電子開關(guān)包括由反向并聯(lián)的晶閘管組成的晶閘管雙向開關(guān)，通過改變晶閘管的觸發(fā)角調(diào)整所述電抗器單元的等效阻抗。
[0064]本實(shí)施例中容性偏移型補(bǔ)償裝置用于維持靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作在容性補(bǔ)償模式，其電容器單元提供一個正向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，換流器提供動態(tài)工作范圍;通過調(diào)整電容器單元中電容器的電容值或者串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)。
[0065]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中雙向偏移型補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中雙向偏移型補(bǔ)償裝置包括串聯(lián)的所述容性偏移型補(bǔ)償裝置和感性偏移型補(bǔ)償裝置。
[0066]本實(shí)施例中雙向偏移型補(bǔ)償裝置包括容性偏移模式和感性偏移模式；
[0067]1、容性偏移模式包括:
[0068]第一開關(guān)斷開，第二開閉合，則雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于容性偏移模式;或者，
[0069]第二開關(guān)采用晶閘管雙向開關(guān)時，通過調(diào)整其晶閘管的觸發(fā)角，使得電抗器單元的等效電抗小于電容器單元的等效容抗，則雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于容性偏移模式。
[0070]2、感性偏移模式包括:
[0071]第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)斷開，則雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于感性偏移模式；或者，
[0072]第二開關(guān)采用晶閘管雙向開關(guān)時，通過調(diào)整其晶閘管的觸發(fā)角，使得電抗器單元的等效電抗大于電容器單元的等效容抗，則雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于感性偏移模式。
[0073]本發(fā)明提供了三種基于雙向偏移型補(bǔ)償裝置的串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，下面分別結(jié)合圖6-8進(jìn)行說明。其中，
[0074]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中基于雙向偏移型補(bǔ)償裝置的串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)施例中靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括電抗器單元、電容器單元、換流器和串聯(lián)變壓器。其中，
[0075]①:電抗器單元串聯(lián)接入輸電線路中，電抗器單元包括一個電抗器或者串聯(lián)的多個電抗器，每個電抗器兩端并聯(lián)有第一開關(guān)。
[0076]②:電容器單元串聯(lián)接入輸電線路中，電容器單元包括一個電容器或者串聯(lián)的多個電容器，每個電容器兩端并聯(lián)有第二開關(guān)。
[0077]③:換流器并聯(lián)在串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組兩端，串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組與第一旁路開關(guān)并聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置或退出裝置的功能。
[0078]本實(shí)施例中換流器采用H橋級聯(lián)型換流器、MMC型換流器、二極管鉗位型換流器和飛跨電容型換流器中任一種。
[0079]本實(shí)施例中第一開關(guān)、第二開關(guān)和第一旁路開關(guān)的結(jié)構(gòu)包括兩種類型:
[0080]第一種:第一開關(guān)、第二開關(guān)和第一旁路開關(guān)采用機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)。[0081 ]第二種:第一開關(guān)、第二開關(guān)和第一旁路開關(guān)均包括機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)，該機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)并聯(lián)。
[0082]上述兩種類型結(jié)構(gòu)中電力電子開關(guān)均包括反向并聯(lián)的兩個電力電子器件。本實(shí)施例中電力電氣器件可以采用半控型電力電子器件也可以采用全控型電力電子器件:半控型電力電子器件采用晶閘管，全控型電力電子器件采用IGBT、GT0、IGCT和SIC中任一種。
[0083]圖7為本發(fā)明實(shí)施例中基于雙向偏移型補(bǔ)償裝置的另一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括電抗器單元、電容器單元、換流器和串聯(lián)變壓器。其中，
[0084]①:電抗器單元串聯(lián)接入輸電線路中，電抗器單元包括一個電抗器或者串聯(lián)的多個電抗器，每個電抗器兩端并聯(lián)有第一開關(guān)。
[0085]②:電容器單元串聯(lián)接入輸電線路中，電容器單元包括一個電容器或者串聯(lián)的多個電容器，每個電容器兩端并聯(lián)有第二開關(guān)。
[0086]③:換流器并聯(lián)在串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組兩端，串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組與第一旁路開關(guān)并聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)裝置或退出裝置的功能，同時換流器的兩端并聯(lián)有第三開關(guān)，第一旁路開關(guān)與第三開關(guān)，二者中任一開關(guān)裝置發(fā)生拒動時，另一開關(guān)裝置動作。
[0087]本實(shí)施例中換流器采用H橋級聯(lián)型換流器、MMC型換流器、二極管鉗位型換流器和飛跨電容型換流器中任一種。
[0088]本實(shí)施例中第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第一旁路開關(guān)的結(jié)構(gòu)包括兩種類型:
[0089]第一種:第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第一旁路開關(guān)采用機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)。
[0090]第二種:第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)和第一旁路開關(guān)均包括機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)，該機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)并聯(lián)。
[0091]上述兩種類型結(jié)構(gòu)中電力電子開關(guān)均包括反向并聯(lián)的兩個電力電子器件。本實(shí)施例中電力電氣器件可以采用半控型電力電子器件也可以采用全控型電力電子器件:半控型電力電子器件采用晶閘管，全控型電力電子器件采用IGBT、GT0、IGCT和SIC中任一種。
[0092]本發(fā)明中串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的工作模式包括容性補(bǔ)償模式和感性補(bǔ)償模式，本實(shí)施例中定義輸電線路的容性補(bǔ)償為正向補(bǔ)償，感性補(bǔ)償為反向補(bǔ)償；
[0093]①:容性補(bǔ)償模式
[0094]當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)閉合，第二開關(guān)和第一旁路開關(guān)斷開時，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作于容性補(bǔ)償模式。電容器單元提供一個正向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，換流器提供動態(tài)工作范圍，從而使得整個補(bǔ)償器的控制范圍顯著增大。
[0095]通過調(diào)整電容器單元中電容器的電容值或者電容器的串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，即使得該靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器具備分級調(diào)節(jié)功能。
[0096]②:感性補(bǔ)償模式
[0097]當(dāng)?shù)诙_關(guān)閉合，第一開關(guān)和第一旁路開關(guān)斷開時，靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作于感性補(bǔ)償模式。電抗器單元提供一個反向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，換流器提供動態(tài)工作范圍，從而使得整個補(bǔ)償器的控制范圍顯著增大。
[0098]通過調(diào)整電抗器單元中電抗器的電容值或者電容器的串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，即使得該靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器具備分級調(diào)節(jié)功能。
[0099]當(dāng)在換流器附加儲能裝置后，串入電壓的相位無需與線路電流正交，即超前或滯后90°，該靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的工作模式不僅限于單純的容性補(bǔ)償模式和感性補(bǔ)償模式，而呈現(xiàn)一種偏容性或偏感性的復(fù)雜補(bǔ)償特性。
[0100]圖8為本發(fā)明實(shí)施例中雙向偏移型補(bǔ)償裝置采用晶閘管開關(guān)和機(jī)械開關(guān)的串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，本實(shí)施例中第一開關(guān)、第二開關(guān)和第一旁路開關(guān)均由機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)并聯(lián)組成，其中:
[0101]第一開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)BRK1、反向并聯(lián)的晶閘管THYll和晶閘管THY12;
[0102]第二開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)BRK2、反向并聯(lián)的晶閘管THY21和晶閘管THY22;
[0103]第一旁路開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)BRK3、反向并聯(lián)的晶閘管THY31和晶閘管THY32。
[0104]本實(shí)施例中串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器的工作過程為:
[0105]1、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器未接入系統(tǒng)
[0106]混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器接入系統(tǒng)I和系統(tǒng)2之前，機(jī)械開關(guān)BRKl、機(jī)械開關(guān)BRK2、機(jī)械開關(guān)BRK3均閉合，整個混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器處于旁路狀態(tài)，不對系統(tǒng)初始運(yùn)行狀態(tài)造成任何影響。
[0107]2、靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器接入系統(tǒng)
[0108](I)容性補(bǔ)償模式
[0109]若長距離輸電線路的電抗較大時，通過串入電容可以補(bǔ)償輸電線路的電抗，降低傳輸損耗。因此將混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器接入系統(tǒng)I和系統(tǒng)2，并控制其工作于容性補(bǔ)償模式:
[0110]閉合機(jī)械開關(guān)BRKl，斷開機(jī)械開關(guān)BRK2和機(jī)械開關(guān)BRK3，晶閘管均閉鎖，此時系統(tǒng)等值電路如圖9所示。換流器和串聯(lián)變壓器組成的常規(guī)靜止同步補(bǔ)償器可以工作在感性補(bǔ)償模式下，從而預(yù)留較大的正向補(bǔ)償能力，在系統(tǒng)發(fā)生故障，需要提高暫態(tài)穩(wěn)定性的場景下能夠迅速最大程度降低線路等交電抗，提高暫態(tài)穩(wěn)定極限，并通過該常規(guī)靜止同步補(bǔ)償器的動態(tài)控制對系統(tǒng)震蕩進(jìn)行阻尼。
[0111](2)容性補(bǔ)償模式切換至感性補(bǔ)償模式
[0112]若靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作于容性補(bǔ)償模式時，出現(xiàn)輸電線路過電流，則控制電容器兩端的晶閘管THY21和晶閘管THY22，以及串聯(lián)變壓器接入輸電線路的一側(cè)繞組兩端的晶閘管THY31和晶閘管THY32迅速導(dǎo)通，同時控制機(jī)械開關(guān)BRK2和機(jī)械開關(guān)BRK3閉合，通過開關(guān)裝置旁路電容器、串聯(lián)變壓器以保護(hù)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器。斷開機(jī)械開關(guān)BRKl，投入電抗器進(jìn)行限流。
[0113]切換方法:迅速導(dǎo)通電容器兩端的晶閘管THY21和晶閘管THY22，同時閉合機(jī)械開關(guān)BRK2，斷開機(jī)械開關(guān)BRKl，實(shí)現(xiàn)容性補(bǔ)償模式切換至感性補(bǔ)償模式。
[0114]本實(shí)施例中，圖8中未對應(yīng)圖7標(biāo)出第三開關(guān)。若靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器應(yīng)用于較高電壓等級，即串聯(lián)變壓器中換流器側(cè)電壓低于系統(tǒng)側(cè)電壓時，原則上第三開關(guān)的動作速度可快于第一旁路開關(guān)，此時增加第三開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)BRK4、反向并聯(lián)的晶閘管THY41和晶閘管THY42，在線路過流時反向并聯(lián)的晶閘管THY41和晶閘管THY42迅速導(dǎo)通，將換流器旁路以保護(hù)換流器。
[0115](3)感性補(bǔ)償模式
[0116]當(dāng)輸電線路由于短路故障或者負(fù)載增加、并行線路跳閘等原因?qū)е逻^載，需要限流時，閉合機(jī)械開關(guān)BRK2，斷開機(jī)械開關(guān)BRKl和機(jī)械開關(guān)BRK3，晶閘管均閉鎖，此時系統(tǒng)等值電路如圖10所示。換流器和串聯(lián)變壓器組成的常規(guī)靜止同步補(bǔ)償器可以工作在容性補(bǔ)償模式下，從而預(yù)留較大的反向補(bǔ)償能力。
[0117](4)感性補(bǔ)償模式切換至容性補(bǔ)償模式
[0118]迅速導(dǎo)通電抗器兩端的晶閘管THY11和晶閘管THY12，同時閉合機(jī)械開關(guān)BRKl，斷開機(jī)械開關(guān)BRK2，實(shí)現(xiàn)感性補(bǔ)償模式切換至容性補(bǔ)償模式。
[0119]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only，ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。同時，本發(fā)明瀕危標(biāo)注用于保護(hù)電容器、串聯(lián)變壓器、換流器及其開關(guān)裝置的避雷器、間隙等設(shè)備，不表示裝置設(shè)計(jì)制造和工程實(shí)際實(shí)施時，不存在這些設(shè)備。實(shí)際工程實(shí)施時，會有許多本實(shí)施例附圖中并未標(biāo)注的隔離刀閘、斷路器、電流測量設(shè)備、電壓測量設(shè)備，不表示工程實(shí)際實(shí)施時，不存在這些設(shè)備。
[0120]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器包括換流器、串聯(lián)變壓器和固定型偏移補(bǔ)償裝置； 所述換流器和串聯(lián)變壓器順次接入輸電線路中； 或者，所述換流器與所述串聯(lián)變壓器的一側(cè)繞組并聯(lián)，所述串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組接入輸電線路中，所述的另一側(cè)繞組兩端并聯(lián)有第一旁路開關(guān)； 所述固定型偏移補(bǔ)償裝置與所述換流器串聯(lián)或者與所述串聯(lián)變壓器的另一側(cè)繞組串聯(lián)接。2.如權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于， 若所述固定型偏移補(bǔ)償裝置與所述換流器串聯(lián)，該串聯(lián)支路兩端并聯(lián)有第二旁路開關(guān); 若所述固定型偏移補(bǔ)償裝置與所述的另一側(cè)繞組串聯(lián)，該換流器兩端并聯(lián)有第二旁路開關(guān)。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述第一旁路開關(guān)和第二旁路開關(guān)包括機(jī)械開關(guān)或者電力電子開關(guān)，或者并聯(lián)連接的機(jī)械開關(guān)和電力電子開關(guān)。4.如權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述固定型偏移補(bǔ)償裝置包括容性偏移型補(bǔ)償裝置、感性偏移型補(bǔ)償裝置或者雙向偏移型補(bǔ)償裝置； 所述容性偏移型補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)的電容器單元和第一開關(guān)； 所述感性偏移型補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)的電抗器單元和第二開關(guān)； 所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置包括串聯(lián)的所述容性偏移型補(bǔ)償裝置和感性偏移型補(bǔ)償裝置。5.如權(quán)利要求4所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于， 所述電容器單元包括一個電容器或者由多個電容器組成的串聯(lián)電容器組或者由多個電容器組成的并聯(lián)電容器組;所述并聯(lián)電容器組包括自動投切開關(guān)，該自動投切開關(guān)用于投入和退出并聯(lián)電容器組中的電容器，從而實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容器組的容值調(diào)節(jié)； 所述電抗器單元包括一個電抗器或者由多個電抗器并聯(lián)組成的并聯(lián)電抗器組或者由多個電抗器串聯(lián)組成的串聯(lián)電抗器組;所述串聯(lián)電抗器組的電抗器設(shè)置有抽頭。6.如權(quán)利要求4所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于， 所述第一開關(guān)和第二開關(guān)均包括斷路器、隔離開關(guān)和電力電子開關(guān)中任一種開關(guān)或者并聯(lián)的任兩種開關(guān)； 所述電力電子開關(guān)包括由反向并聯(lián)的晶閘管組成的晶閘管雙向開關(guān)，通過改變所述晶閘管的觸發(fā)角調(diào)整所述電抗器單元的等效阻抗。7.如權(quán)利要求4所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述容性偏移型補(bǔ)償裝置用于維持所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作在容性補(bǔ)償模式，其電容器單元提供一個正向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，所述換流器提供動態(tài)工作范圍；通過調(diào)整電容器單元中電容器的電容值或者串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)所述穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)。8.如權(quán)利要求4所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述感性偏移型補(bǔ)償裝置用于維持所述靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器工作在感性補(bǔ)償模式，其電抗器單元提供一個反向偏移的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)，所述換流器提供動態(tài)工作范圍；通過調(diào)整電抗器單元中電抗器的電容值或者串聯(lián)數(shù)量，調(diào)節(jié)所述穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工作點(diǎn)。9.如權(quán)利要求4所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置包括容性偏移模式和感性偏移模式； 所述容性偏移模式包括: 所述第一開關(guān)斷開，第二開閉合，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于容性偏移模式;或者， 所述第二開關(guān)采用晶閘管雙向開關(guān)時，通過調(diào)整其晶閘管的觸發(fā)角，使得所述電抗器單元的等效電抗小于所述電容器單元的等效容抗，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于容性偏移模式； 所述感性偏移模式包括: 所述第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)斷開，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于感性偏移模式；或者， 所述第二開關(guān)采用晶閘管雙向開關(guān)時，通過調(diào)整其晶閘管的觸發(fā)角，使得所述電抗器單元的等效電抗大于所述電容器單元的等效容抗，則所述雙向偏移型補(bǔ)償裝置工作于感性偏移模式。10.如權(quán)利要求1所述的一種串聯(lián)混合型靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器，其特征在于，所述換流器均包括兩電平換流器、三電平換流器、二極管鉗位型換流器、飛跨電容型換流器、模塊化多電平換流器、H橋級聯(lián)型多電平換流器或者電壓源型換流器； 所述換流器均采用單相結(jié)構(gòu)、三相結(jié)構(gòu)或者三單相結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】H02J3/00GK105977973SQ201610459906
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月22日
【發(fā)明人】陸振綱, 宋潔瑩, 鄧占鋒, 趙國亮, 蔡林海, 尉志勇, 戴朝波, 于弘洋, 潘冰
【申請人】全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院, 國家電網(wǎng)公司