一種可變換靜止同步補償器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種可變換靜止同步補償器，包含至少一個并聯(lián)變壓器、一個換流器、一個倒閘回路和至少一個串聯(lián)變壓器，每個串聯(lián)變壓器的至少一側(cè)并聯(lián)至少一個旁路開關(guān)。所述換流器的交流側(cè)通過倒閘回路接至至少一個并聯(lián)變壓器，再接入交流系統(tǒng)；同時，換流器的交流側(cè)經(jīng)過倒閘回路連接至少一個串聯(lián)變壓器，串聯(lián)變壓器串聯(lián)接入線路。此結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)靜止同步補償器和靜止同步串聯(lián)補償器兩種運行方式，具有很好的經(jīng)濟性和靈活性。
【專利說明】一種可變換靜止同步補償器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種柔性交流輸電技術(shù)，具體涉及一種可變換靜止同步補償器。

【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、更高效 的同時也增加了電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜度。由于環(huán)境限制、負(fù)荷需求增長、用戶對電力系統(tǒng) 供電的可靠性與經(jīng)濟性的要求日益嚴(yán)格、建設(shè)輸電線的投資費用增加等原因，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] 靜止同步補償器STATCOM(Static Synchronous Compensator)和靜止同步串聯(lián)補 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)于一個連接點處向系統(tǒng)注入的 電流源，通過改變該電流源輸出電流的幅值和相位，可以快速改變與系統(tǒng)的無功交換。能夠 在如下方面改善電力系統(tǒng)的性能：動態(tài)電壓控制，功率振蕩阻尼，暫態(tài)穩(wěn)定，電壓閃變控制 等，與傳統(tǒng)的無功補償裝置相比，其可靠性更高、調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點。
[0004] 靜止同步串聯(lián)補償器的其原理是在所串聯(lián)的線路上注入一個大小和線路電流無 關(guān)而且相位和線路電流相位垂直的電壓，改變該電壓大小就相當(dāng)于改變線路的有效阻抗， 從而可以控制系統(tǒng)潮流。因為它是基于電力電子器件的補償設(shè)備，不會像固定串補及可控 串補那樣出現(xiàn)次同步諧振（SSR)。
[0005] 目前STATC0M的應(yīng)用比較廣泛，SSSC還沒有單獨的工程項目，但其作為統(tǒng)一潮流 控制器（UPFC)的一種運行方式，已有工程運行實例。STATC0M可以控制系統(tǒng)的交流電壓及 快速無功補償、SSSC可以控制線路潮流，統(tǒng)一潮流控制器結(jié)合了兩者的優(yōu)點，但統(tǒng)一潮流控 制器需要兩個換流器，投資成本比較高。結(jié)合已投運的統(tǒng)一潮流控制器工程來看，電力系統(tǒng) 同時具備系統(tǒng)電壓控制以及線路潮流控制需求的情況不多，這就需要一種更經(jīng)濟、更靈活 的方案，既能控制系統(tǒng)交流電壓、又能控制某條線路的潮流，而且投資成本低、占地小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的，在于提供一種可變換靜止同步補償器，此拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)靜止 同步補償器和靜止同步串聯(lián)補償器兩種運行方式，具備系統(tǒng)電壓控制和線路潮流控制的功 能，具有很好的經(jīng)濟性、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] -種可變換靜止補償器，其特征在于：
[0009] 所述可變換靜止同步補償器包含至少一個并聯(lián)變壓器、一個換流器、一個倒閘回 路和至少一個串聯(lián)變壓器；所述串聯(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并聯(lián)變壓器連接后，再接入交流系統(tǒng)。
[0010] 進(jìn)一步地：所述的倒閘回路由至少一個轉(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：所述的可變換靜止同步補償器還包含至少一個并聯(lián)側(cè)起動電路，相應(yīng) 地，所述的換流器經(jīng)過倒閘回路后，連接至少一個所述并聯(lián)側(cè)起動電路，起動電路再與至 少一個并聯(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)的相間，用于 故障時將所述換流器快速旁路，與輸電線路隔離。
[0015] 進(jìn)一步地：所述的統(tǒng)一潮流控制器通過倒閘回路的倒閘操作，實現(xiàn)兩種運行方式： 靜止同步補償器運行方式以及靜止同步串聯(lián)補償器運行方式。
[0016] 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)。
[0017] 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。
[0018] 進(jìn)一步地：所述并聯(lián)側(cè)起動電路包括一對并聯(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)。
[0019] 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。
[0020] 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)。
[0021] 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。
[0022] 采用上述方案后，本發(fā)明可以提高靜止同步補償器的靈活性和經(jīng)濟性。由于負(fù)荷 季節(jié)性變化的特點，電網(wǎng)潮流在夏季和冬季高峰存在較多的問題，在這段時期，可以運行在 靜止同步串聯(lián)補償器方式，優(yōu)化線路潮流；在電網(wǎng)潮流問題不大時，則可以運行在靜止同步 補償器方式，提高系統(tǒng)的無功儲備。該裝置雖然不能像UPFC -樣同時實現(xiàn)系統(tǒng)交流電壓控 制和潮流控制的功能，但其在潮流控制和增強系統(tǒng)穩(wěn)定性方面的效果和UPFC相差不大，在 不需要潮流控制時，也可以實現(xiàn)系統(tǒng)交流電壓控制；其使用的電力電子器件只有UPFC的一 半，造價要比相同控制能力的UPFC低得多，具有很好的經(jīng)濟性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明一個實施例的可變換靜止同步補償器的單相等效結(jié)構(gòu)圖；
[0024] 圖2是本發(fā)明另一個實施例的可變換靜止同步補償器的單相等效結(jié)構(gòu)圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明一個實施例的并聯(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)明一個實施例的以轉(zhuǎn)換開關(guān)構(gòu)成倒閘回路的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0028] 本發(fā)明提出一種可變換靜止同步補償器，其一個較優(yōu)實施例如圖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為串聯(lián)變壓器，5為串聯(lián)變壓器閥側(cè)繞組 并聯(lián)的快速旁路開關(guān)，6為串聯(lián)變壓器線路側(cè)繞組并聯(lián)的旁路斷路器，7為輸電線路的值等 電抗。
[0029] 所述可變換靜止同步補償器包含至少一個并聯(lián)變壓器1、一個換流器3、一個倒閘 回路2和至少一個串聯(lián)變壓器4 ;串聯(lián)變壓器4至少一側(cè)并聯(lián)至少一個旁路斷路器6、或者 至少一組快速旁路開關(guān)5、或者兩者均并聯(lián)。所述可變換靜止同步補償器的換流器3的交流 側(cè)經(jīng)過倒閘回路2連接至少一個串聯(lián)變壓器4,再串聯(lián)接入線路；同時，換流器3的交流側(cè) 經(jīng)過倒閘回路2與至少一個并聯(lián)變壓器1連接后，再接入交流系統(tǒng)。需要說明的是，所述串 聯(lián)變壓器4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4可以在一側(cè)同時并聯(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)。
[0030] 前述的倒閘回路2可以由轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)，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。如圖4所示的實施例，通 過倒閘回路包含的兩個轉(zhuǎn)換開關(guān)的倒閘操作，換流器可以連接至并聯(lián)側(cè)交流系統(tǒng)，也可以 連接至輸電線路。
[0031] 另外本發(fā)明還提供另一個實施例如圖2所示，采用多個并聯(lián)變壓器和多個并聯(lián)側(cè) 起動電路的結(jié)構(gòu)圖；8為并聯(lián)側(cè)起動電路，相應(yīng)地，所述的換流器3經(jīng)過倒閘回路2后，連 接至少一個所述并聯(lián)側(cè)起動電路8,起動電路8再與至少一個并聯(lián)變壓器1連接。所述并聯(lián) 側(cè)起動電路8包括一對并聯(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)。
[0032] 前述可變換靜止同步補償器的串聯(lián)變壓器旁路斷路器6,包括至少一組并聯(lián)在所 述串聯(lián)變壓器4線路側(cè)繞組的兩端，用于控制所述串聯(lián)變壓器4的接入或者退出線路。
[0033] 前述可變換靜止同步補償器的串聯(lián)變壓器快速旁路開關(guān)5,包括至少一組并聯(lián)在 變壓器閥側(cè)的相間，用于故障時將換流器3快速旁路，與線路隔離。所述的快速旁路開關(guān)5 為斷路器、雙向反并聯(lián)的晶閘管、或者其它電力電子器件。
[0034] 前述的可變換靜止同步補償器通過倒閘回路2的倒閘操作，實現(xiàn)兩種運行方式： 靜止同步補償器運行方式以及靜止同步串聯(lián)補償器運行方式。
[0035] 前述可變換靜止同步補償器的倒閘回路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] 前述可變換靜止同步補償器的并聯(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所示的實施例?；蛘咂渌涣髂妇€，如圖1所示的實施例。
[0037] 前述可變換靜止同步補償器的換流器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] 前述可變換靜止同步補償器的串聯(lián)變壓器4為單相或者三相變壓器，所述串聯(lián)變 壓器8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的元件，也可以是多個同樣的元件級聯(lián) (串聯(lián)、并聯(lián)等）而成。對于本發(fā)明實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)明實施例的保護(hù)范圍之內(nèi)。最后應(yīng)該說明的是：結(jié)合上述實施例 僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制。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)人員可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，但這些修改或變更均在申請 待批的專利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種可變換靜止同步補償器，其特征在于： 所述可變換靜止同步補償器包含至少一個并聯(lián)變壓器、一個換流器、一個倒閘回路和 至少一個串聯(lián)變壓器；所述串聯(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并聯(lián)變壓器連接后，再接入交流系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種可變換靜止同步補償器，其特征在于：所述的倒閘回路由 至少一個轉(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所述的一種可變換靜止同步補償器，其特征在于：所述的可變換靜止 同步補償器還包含至少一個并聯(lián)側(cè)起動電路，相應(yīng)地，所述的換流器經(jīng)過倒閘回路后，連 接至少一個所述并聯(lián)側(cè)起動電路，起動電路再與至少一個并聯(lián)變壓器連接。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種可變換靜止同步補償器，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所述的一種可變換靜止同步補償器，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所述的一種可變換靜止同步補償器，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)的相間，用于故障時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所述的一種可變換靜止同步補償器，其特征在于：所述的統(tǒng)一潮流控 制器通過倒閘回路的倒閘操作，實現(xiàn)兩種運行方式：靜止同步補償器運行方式以及靜止同 步串聯(lián)補償器運行方式。
8. 如權(quán)利要求2所述的一種可變換靜止同步補償器，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)。
9. 如權(quán)利要求1所述的一種可變換靜止同步補償器，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。
10. 如權(quán)利要求3所述的一種可變換靜止同步補償器，其特征在于：所述并聯(lián)側(cè)起動電 路包括一對并聯(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)。
11. 如權(quán)利要求4所述的一種可變換靜止同步補償器，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。
12. 如權(quán)利要求1所述的一種可變換靜止同步補償器，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)。
13. 如權(quán)利要求1所述的一種可變換靜止同步補償器，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。
【文檔編號】H02J3/18GK104092224SQ201410318770
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】潘磊, 田杰, 沈全榮, 王旭, 黃俊輝, 楊林, 王海潛, 謝珍建, 祁萬春, 喬黎偉, 黃河, 竇飛, 董云龍, 王新寶, 常寶立 申請人: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, 國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力經(jīng)濟技術(shù)研究院