CN104113060A - 一种可转换静止同步串联补偿器 - Google Patents

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潘磊
董云龙
卢宇
田杰
李海英
沈全荣
李继红
孙维真
倪秋龙
张静
叶琳
王超
杨滢
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NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
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NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种可转换静止同步串联补偿器，对于N条线路，包含至少一个并联变压器、一个电压源换流器、N个串联变压器和至少N+1个转换开关，每个串联变压器的至少一侧并联至少一个旁路开关。所述电压源换流器的交流侧通过至少一个转换开关连接至少一个并联变压器,再并联接入交流***；同时，所述电压源换流器的交流侧经过至少N个转换开关连接N个串联变压器，所述N个串联变压器分别串联接入N条线路。此结构仅通过一个电压源换流器，可以实现对电网的交流电压控制和对不同线路的潮流控制，具有很好的经济性和灵活性。

Description

一种可转换静止同步串联补偿器
技术领域
本发明涉及一种柔***流输电技术，具体涉及一种可转换静止同步串联补偿器。
背景技术
随着大型电力***的互联以及各种新设备的使用，在使发电、输电更经济、更高效的同时也增加了电力***的规模和复杂度。由于环境限制、负荷需求增长、用户对电力***供电的可靠性与经济性的要求日益严格、建设输电线的投资费用增加等原因，出现由地区电力***发展为大区间联网的现代电力***的趋势日益明朗。我国能源分布不均与负荷中心之间的不协调导致远距离输电与大电网的形成，出现***振荡、***稳定控制、交直流混合电网协调、潮流控制能力、电压崩溃与电压稳定等问题，这都要求提高输电***的输电能力和调控能力。
静止同步串联补偿器SSSC(Static Synchronous Series Compensator)是目前比较常见的提高***输电能力和调控能力的设备，其原理是在所串联的线路上注入一个大小和线路电流无关而且相位和线路电流相位垂直的电压，改变该电压大小就相当于改变线路的有效阻抗，从而可以控制***潮流。因为它是基于电力电子器件的补偿设备，不会像固定串补及可控串补那样出现次同步谐振(SSR)。
目前SSSC还没有单独的工程项目，但其作为统一潮流控制器(UPFC)的一种运行方式，已有工程运行实例。我国大部分电网还处于规划建设阶段，电网潮流分布变化较大，在不同规划阶段、不同运行方式下会存在不的潮流问题，可能需要在不同的阶段在不同的线路上安装潮流控制器，如在所有可能的线路上均安装，则成本较高，占地面积也不一定允许，这就需要一种更经济、更灵活的方案，能在不同规划阶段、不同运行方式下解决电网的潮流问题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种可转换静止同步串联补偿器,此拓扑结构可以在电网不同规划阶段、在不同运行方式对电网的交流电压控制，和对不同线路的潮流控制，具有很好的经济性和灵活性。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：
对于N条线路，所述可转换静止同步串联补偿器，包含至少一个并联变压器、一个电压源换流器、N个串联变压器和至少N+1个转换开关，每个串联变压器的至少一侧并联至少一个旁路开关。所述电压源换流器的交流侧通过至少一个转换开关连接至少一个并联变压器,再并联接入交流***；同时，所述电压源换流器的交流侧经过至少N个转换开关连接N个串联变压器，所述N个串联变压器分别串联接入N条线路。
进一步地：上述转换开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子设备构成的开关；用于将换流器与并联侧交流***连接或者退出连接，以及用于将换流器与串联变压器连接或者退出连接。
进一步地：上述的可转换静止同步串联补偿器还包含至少一个并联侧起动电路，相应地,所述的换流器经过倒闸回路后，连接至少一个所述并联侧起动电路，起动电路再与至少一个并联变压器连接。
进一步地：上述旁路开关为旁路断路器或者快速旁路开关。
进一步地：至少一组所述旁路断路器并联在所述串联变压器线路侧绕组的两端，用于控制所述串联变压器的接入或者退出线路。
进一步地：至少一组所述快速旁路开关并联在所述串联变压器阀侧绕组的两端，用于故障时将所述换流器快速旁路，与输电线路隔离。
进一步地：上述的可转换静止同步串联补偿器通过转换开关的操作，实现对电网交流电压的控制或者对不同线路潮流的控制。
进一步地：上述并联变压器接入的交流***为连接输电线路的交流母线，或者其它交流母线；所述其它交流母线与连接输电线路的母线电压等级相同或者不相同。
进一步地：上述并联侧起动电路包括一对并联的电阻和开关，所述开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子器件构成的开关。
进一步地：上述快速旁路开关为断路器、双向反并联的晶闸管、或者其它电力电子器件。
进一步地：上述电压源型换流器，包括但不限于两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构。
进一步地：上述串联变压器为单相或者三相变压器，所述串联变压器的线路侧绕组分相串入线路。
进一步地：对于N对双回线路，所述电压源换流器为2个，相应的串联变压器至少为2N，转换开关至少为2N+1个。
进一步地：上述N为自然数，且N大于1。
采用上述方案后，本发明可以提高静止同步串联补偿器的灵活性和经济性。对于处于规划的交流电网，不同的规划阶段、不同的运行方式下可能存在着不同的潮流问题或者是电压问题，本发明可以根据电网不同的需求，通过转换开关的切换，控制不同线路的潮流。该装置虽然不能像UPFC一样同时实现潮流控制和***交流电压控制的功能，但其在潮流控制和增强***稳定性方面的效果和UPFC相差不大，在不需要潮流控制时，也可以实现对不同交流***的电压控制。
附图说明
图1是本发明一个实施例的可转换静止同步串联补偿器的单相等效结构图；
图2是本发明一个实施例的包含多个并联变压器的可转换静止同步串联补偿器的结构图；
图3是本发明一个实施例的并联变压器接入的交流***是连接输电线路的交流母线的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
本发明提出一种可转换静止同步串联补偿器，其一个较优实施例如图1所示。图中，1为并联变压器，2为转换开关，3为电压源换流器，4、5为串联变压器，6为串联变压器阀侧绕组并联的快速旁路开关，7、8为串联变压器线路侧绕组并联的旁路断路器，9为输电线路的值等电抗，10为并联侧起动电路。
对于N条线路(N为自然数，且N大于1)，所述可转换静止同步串联补偿器包含至少一个并联变压器1、一个电压源换流器3、N个串联变压器4、5和至少N+1个转换开关2，每个串联变压器4、5的至少一侧并联至少一个旁路开关。所述电压源换流器3的交流侧通过至少一个转换开关2连接至并联侧起动电路10，再通过并联变压器1并联接入交流***；所述并联侧起动电路10包括一对并联的电阻和开关，所述开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子器件构成的开关。同时，所述电压源换流器3的交流侧经过至少N个转换开关2连接N个串联变压器4、5，所述N个串联变压器4、5分别串联接入N条线路。需要说明的是，所述串联变压器4、5的至少一侧并联至少一组旁路开关，旁路开关可以是旁路断路器或者快速旁路开关。串联变压器4、5可以在一侧同时并联旁路断路器和/或快速旁路开关，也可以在串联变压器的两侧分别并联旁路断路器和/或快速旁路开关。
前述的转换开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子设备构成的开关；用于将换流器与并联侧交流***连接或者退出连接，以及用于将换流器与串联变压器连接或者退出连接。
另外本发明还提供另一个实施例如图2所示，采用多个并联变压器1的结构图；11为连接多个并联变压器的转换开关。相应地,所述并联侧起动电路10通过多个转换开关11与多个并联变压器1连接，再接至多个交流母线。
前述可转换静止同步串联补偿器的串联变压器旁路断路器7、8，包括至少一组并联在所述串联变压器4、5线路侧绕组的两端，用于控制所述串联变压器的接入或者退出线路。
前述可转换静止同步串联补偿器的串联变压器旁路断路器7、8，包括至少一组所述快速旁路开关6并联在所述串联变压器阀侧绕组的两端，用于故障时将所述换流器快速旁路，与输电线路隔离。所述的快速旁路开关6为断路器、双向反并联的晶闸管、或者其它电力电子器件。
前述的可转换静止同步串联补偿器通过转换开关2的操作，实现对电网交流电压的控制或者对不同线路潮流的控制。
前述可转换静止同步串联补偿器的并联变压器1接入的交流***为连接输电线路的交流母线，如图3所示的实施例；或者其它交流母线，如图1、图2所示的实施例；所述其它交流母线与连接输电线路的母线电压等级相同或者不相同。
前述可转换静止同步串联补偿器的电压源型换流器3，可以为两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构。
前述可转换静止同步串联补偿器的串联变压器4、5为单相或者三相变压器，所述串联变压器的线路侧绕组分相串入线路。
对于N对双回线路适用的可转换静止同步串联补偿器，前述电压源换流器3为2个，相应的串联变压器至少为2N，转换开关至少为2N+1个。
需要说明的是,本发明中的各元件，如电抗器、电阻、开关等，大多是指等效元件；也就是说，电路结构中的等效元件既可以是单个的元件，也可以是多个同样的元件级联(串联、并联等)而成。对于本发明实施例中的任何等效元件，能够实现同样功能的任何等效电路应当都涵盖在本发明实施例的保护范围之内。
最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的专利要求保护范围之内。

Claims (14)

1.一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：
对于N条线路，所述可转换静止同步串联补偿器，包含至少一个并联变压器、一个电压源换流器、N个串联变压器和至少N+1个转换开关，每个串联变压器的至少一侧并联至少一个旁路开关；所述电压源换流器的交流侧通过至少一个转换开关连接至少一个并联变压器,再并联接入交流***；同时，所述电压源换流器的交流侧经过至少N个转换开关连接N个串联变压器，所述N个串联变压器分别串联接入N条线路。
2.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所所述转换开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子设备构成的开关；用于将换流器与并联侧交流***连接或者退出连接，以及用于将换流器与串联变压器连接或者退出连接。
3.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述的可转换静止同步串联补偿器还包含至少一个并联侧起动电路，相应地,所述的换流器经过倒闸回路后，连接至少一个所述并联侧起动电路，起动电路再与至少一个并联变压器连接。
4.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述旁路开关为旁路断路器或者快速旁路开关。
5.如权利要求4所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：至少一组所述旁路断路器并联在所述串联变压器线路侧绕组的两端，用于控制所述串联变压器的接入或者退出线路。
6.如权利要求4所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：至少一组所述快速旁路开关并联在所述串联变压器阀侧绕组的两端，用于故障时将所述换流器快速旁路，与输电线路隔离。
7.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述的可转换静止同步串联补偿器通过转换开关的操作，实现对电网交流电压的控制或者对不同线路潮流的控制。
8.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述并联变压器接入的交流***为连接输电线路的交流母线，或者其它交流母线；所述其它交流母线与连接输电线路的母线电压等级相同或者不相同。
9.如权利要求3所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述并联侧起动电路包括一对并联的电阻和开关，所述开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子器件构成的开关。
10.如权利要求4所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述快速旁路开关为断路器、双向反并联的晶闸管、或者其它电力电子器件。
11.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述电压源型换流器，包括但不限于两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构。
12.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述串联变压器为单相或者三相变压器，所述串联变压器的线路侧绕组分相串入线路。
13.如权利要求1所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：对于N对双回线路，所述电压源换流器为2个，相应的串联变压器至少为2N，转换开关至少为2N+1个。
14.如权利要求1至13中任一项所述的一种可转换静止同步串联补偿器，其特征在于：所述N为自然数，且N大于1。
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