CN106208079A - 一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，包括交流功率可控单元和交流功率自然控制单元。交流功率自然控制单元，包括设置于交流母线和分支交流母线之间的开关；交流功率可控单元包括整流器、直流电阻和逆变分支单元，逆变分支单元包括分支电阻、逆变器。本***利用交流功率可控单元和交流功率自然控制单元实现电能的自然潮流输送与有功功率调节互为备用。当交流功率自然控制单元单独运行和控制时，配电线路按照线路和负荷阻抗的大小输出功率，形成自然功率；当交流功率可控单元单独运行时，采用定电流、定电压和定功率的控制方法，可以控制低压输电线路输出功率的大小，形成可控功率。

Description

一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***。

背景技术

在传统110kV、220kV、500kV等高压和超高压交流输电***中，输电线路开通和切除一般均由交流断路器100进行操控，如图1所示。图1为现有技术中的输电调控***的结构图。输电线路输出功率按自然潮流进行分布，并由线路阻抗、负荷参数来决定。通过机械式的交流断路器100很难对输电线路传输功率进行实时控制。

在现代电力***中，采用交直流混合输电技术。直流输电原理是先通过整流装置将交流电变为直流电，经过几百公里或更长线路的输电，再通过逆变装置将直流电变为交流电。该方式虽然解决了传统输电***的缺点，但是在实际应用中可能在一种情况下需要功率可控的输电方式，但是在另一种情况下不需要功率可控，由此可见，该输电调控方式功能单一，并且当调控***中的任意一个硬件设备损坏时，导致整个输电***出现故常，可靠性较低。

由此可见，如何改善输电方式单一的缺点以及提高调控***的可靠性是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，用于改善输电方式单一的缺点以及提高调控***的可靠性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，包括交流功率可控单元和交流功率自然控制单元；所述交流功率自然控制单元，包括设置于交流母线和分支交流母线之间的开关；所述交流功率可控单元包括整流器、直流电阻和逆变分支单元，所述逆变分支单元包括分支电阻、逆变器，所述整流器的第一端与所述交流母线连接，所述整流器的第二端与所述直流电阻的第一端连接，所述整流器的第三端与所述逆变器的第三端连接，所述直流电阻的第二端与直流母线连接，所述分支电阻的第一端与所述直流母线连接，所述分支电阻的第二端与所述逆变器的第一端连接，所述逆变器的第二端与所述分支交流母线连接；

其中，所述分支交流母线与低压输电线路连接。

优选地，当所述低压输电线路的个数大于1时，所述交流功率可控单元中的逆变分支单元的个数以及所述开关的个数与所述低压输电线路的个数相同，且所述整流器的数量和所述直流电阻的数量为1个。

优选地，所述整流器为全桥整流器。

优选地，所述整流器为晶闸管整流器。

优选地，所述逆变器为全桥逆变器。

优选地，所述逆变器为正弦波逆变器。

优选地，所述开关为闸刀开关。

优选地，所述开关为自动开关。

优选地，所述开关为交流断路器。

本发明所提供的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，通过对调控***进行创新设计，将带直流电阻和分支电阻的交流功率可控单元加载在交流母线和低压输电线路之间，利用交流功率可控单元和交流功率自然控制单元实现电能的自然潮流输送与有功功率调节互为备用。当交流功率自然控制单元单独运行和控制时，配电线路按照线路和负荷阻抗的大小输出功率，形成自然功率；当交流功率可控单元单独运行时，采用定电流、定电压和定功率的控制方法，可以控制低压输电线路输出功率的大小，形成可控功率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的输电调控***的结构图；

图2为本发明实施例提供的一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***的结构图；

图3为本发明提供的一种交流功率可控单元对应的等效电路图；

附图标记如下：

交流断路器100，交流功率可控单元200，交流功率自然控制单元300，，交流母线1，分支交流母线6，开关7，整流器2、直流电阻3，分支电阻4、逆变器5，直流母线8，低压输电线路10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。

本发明的核心是提供一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图2为本发明实施例提供的一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***的结构图。如图2所示，带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，包括交流功率可控单元200和交流功率自然控制单元300；交流功率自然控制单元300，包括设置于交流母线1和分支交流母线6之间的开关7；交流功率可控单元200包括整流器2、直流电阻3和逆变分支单元，逆变分支单元包括分支电阻4、逆变器5，整流器2的第一端与交流母线1连接，整流器2的第二端与直流电阻3的第一端连接，整流器2的第三端与逆变器5的第三端连接，直流电阻3的第二端与直流母线8连接，分支电阻4的第一端与直流母线8连接，分支电阻4的第二端与逆变器5的第一端连接，逆变器5的第二端与分支交流母线6连接；

其中，分支交流母线6与低压输电线路10连接。

需要说明的是，交流功率可控单元200中的交流功率可控的指的是可以控制交流功率输出的意思，交流功率自然控制单元300中的交流功率自然控制指的是不可以控制交流功率输出的意思。本发明中的交流功率可控单元200和交流功率自然控制单元300只是一种名称，为了区别而已，没有其它的限定含义。

为了让本领域技术人员更加清楚本发明中的调控***是如何调控的，以下给出交流功率可控单元200对应的低压输电线路中的电能参数的计算过程。

将图2中的交流功率可控单元200进行简化得到图3。图3为本发明提供的一种交流功率可控单元对应的等效电路图。

在图3简化的直流单元中，整流器2、逆变器5直流侧直流电压以及直流电流分别为：

E_dr＝K₀E_rcosα-R_rI_d (1)

E_di＝K₀(E_icosβ+X_L)+(R_i+R_L)I_d (2)

$I_D=\frac{E_{dr}-E_{di}}{R}---\left(3\right)$

R＝R_D+R₁//R₂//R₃//…//R_m (4)

其中，K₀为由整流回路的接线方式决定的系数，R_r、R_i分别为整流器2、逆变器5的损耗对应的电阻，R为直流电阻3的电阻，I_D为直流电流，E_dr、E_di分别为整流器2、逆变器5直流侧直流电压，E_r、E_i分别为整流器2、逆变器5交流侧的交流电压方均根值，α、β分别为整流器2、逆变器5的触发角,R_i和R_L分别为低压输电线路10的电阻和电抗。

与每条低压输电线路10相对应的交流功率可控单元200中第1、2、…、i、…、m条分支的直流电流分别为：

$\begin{array}{c}{I}_1=\frac{R_2//R_3//\mathrm{...}//R_m}{R_1//R_2//R_3//\mathrm{...}//R_m}{I}_D---\left(5\right)\\ I_2=\frac{R_1//R_3//\mathrm{...}//R_m}{R_1//R_2//R_3//\mathrm{...}//R_m}{I}_D---\left(6\right)\\ \mathrm{...}\\ I_i=\frac{R_1//R_2//\mathrm{...}//R_{i-1}//R_{i+1}//\mathrm{...}//R_m}{R_1//R_2//R_3//\mathrm{...}//R_m}{I}_D---\left(7\right)\\ \mathrm{...}\\ I_m=\frac{R_1//R_2//\mathrm{...}//R_{m-1}}{R_1//R_2//R_3//\mathrm{...}//R_m}{I}_D---\left(8\right)\end{array}$

每一条低压输电线路10通过装备带直流电阻和分支电阻的多条低压线路有功功率调控***进行调节，可以实现交流功率可控单元200和交流功率自然控制单元300交换运行，互为备用。直流单元在很短的距离内经过“整流—逆变”过程，利用直流输电原理实现对380V低压输电线路输出功率的人为控制，实现交流输电***有功功率的实时控制。

从式(5)至(8)可以看出，每条低压输电线路10在交流功率可控单元200控制下运行将影响总的直流电阻，进而影响整流器2输出的总直流电流，最终影响每条低压输电线路10的直流电流即功率。也就是说，每一条低压输电线路10在交流功率可控单元200控制下运行是相互影响的，必须进行协调控制，实现稳定的功率输出。

当低压输电线路10在交流功率自然控制单元300的控制下运行时，则直接获取交流母线1的电能，不能进行功率控制。

本实施例提供的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，通过对调控***进行创新设计，将带直流电阻和分支电阻的交流功率可控单元加载在交流母线和低压输电线路之间，利用交流功率可控单元和交流功率自然控制单元实现电能的自然潮流输送与有功功率调节互为备用。当交流功率自然控制单元单独运行和控制时，配电线路按照线路和负荷阻抗的大小输出功率，形成自然功率；当交流功率可控单元单独运行时，采用定电流、定电压和定功率的控制方法，可以控制低压输电线路输出功率的大小，形成可控功率。

可以理解的是，图2只是一种具体的应用场景，交流功率可控单元200和交流功率自然控制单元300的个数的确定需要根据实际情况选择。

作为一种优选的实施方式，当低压输电线路10的个数大于1时，交流功率可控单元200中的逆变分支单元的个数以及开关7的个数与低压输电线路10的个数相同，且整流器2的数量和直流电阻3的数量为1个。

可以理解的是，在上述情况中，整流器2的数量和直流电阻3的数量也可以设置为多个以便于低压输电线路一一对应，但是，考虑到功耗等问题，这里的整流器2只选择一个。另外，直流电阻3可以起到限流的作用。

作为优选的实施方式，整流器2为全桥整流器。可以理解的是，整流器2可以为多种类型例如，除了桥式整流器中的全桥整流器外，还可以是半桥整流器。

作为优选的实施方式，整流器2为晶闸管整流器。可以理解的是，整流器2可以为多种类型例如，除了晶闸管整流器外，还可以是二极管整流器。但是考虑到实际应用场合，本发明中采用晶闸管整流器。

作为优选的实施方式，逆变器5为全桥逆变器。可以理解的是，逆变器5除了是全桥逆变器外还可以是半桥逆变器，这里只是一种具体的实施方式。

作为优选的实施方式，逆变器5为正弦波逆变器。正弦波逆变器的输出信号可以直接使用无线转换。

作为优选的实施方式，开关7为闸刀开关。

作为优选的实施方式，开关7为自动开关。自动开关也可以不频繁地接通和断开电路及控制电动机直接起动。因此，自动开关是低压电路常用的具有保护环节的断合电器。

作为优选的实施方式，开关7为交流断路器。

可以理解的是，开关7的作用是实现电信号的通断，因此，开关7的形式有很多种，并不局限于上述实现方式。

以上对本发明所提供的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

Claims (9)

1.一种带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，包括交流功率可控单元和交流功率自然控制单元；所述交流功率自然控制单元，包括设置于交流母线和分支交流母线之间的开关；所述交流功率可控单元包括整流器、直流电阻和逆变分支单元，所述逆变分支单元包括分支电阻、逆变器，所述整流器的第一端与所述交流母线连接，所述整流器的第二端与所述直流电阻的第一端连接，所述整流器的第三端与所述逆变器的第三端连接，所述直流电阻的第二端与直流母线连接，所述分支电阻的第一端与所述直流母线连接，所述分支电阻的第二端与所述逆变器的第一端连接，所述逆变器的第二端与所述分支交流母线连接；

其中，所述分支交流母线与低压输电线路连接。

2.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，当所述低压输电线路的个数大于1时，所述交流功率可控单元中的逆变分支单元的个数以及所述开关的个数与所述低压输电线路的个数相同，且所述整流器的数量和所述直流电阻的数量为1个。

3.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述整流器为全桥整流器。

4.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述整流器为晶闸管整流器。

5.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述逆变器为全桥逆变器。

6.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述逆变器为正弦波逆变器。

7.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述开关为闸刀开关。

8.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述开关为自动开关。

9.根据权利要求1所述的带直流电阻和分支电阻的有功功率调控***，其特征在于，所述开关为交流断路器。