[發明專利]可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201110269252.0
• 申請日: 2011-09-13
• 公開（公告）號: CN102324742A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 李國杰;江秀臣;盛戈皞;馮琳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/18
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及柔性輸電技術領域，特別是一種可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法。

背景技術

現代電力系統以大機組、超高壓、長距離、重負荷為特點，是一個典型的強非線性、高維、動態大系統。隨著大型電力系統的互聯以及各種新設備的使用，在使發電、輸電更經濟、高效的同時也增加了電力系統的規模和復雜性，再加上快速勵磁系統的普遍使用和電力市場競爭機制的引入，電網運行在穩定極限邊緣的可能性也大為增加。因此，電網運行的靈活性、潮流可控性以及電網穩定性成為越來越迫切需要解決的問題。另外，由于環境保護、土地使用等因素的限制，迫切需要利用現有的輸電網絡輸送更多的電力，以便最大限度地降低運行成本，提高系統的運行與經濟效益，增強競爭能力。但是，由于輸電走廊的飽和及電網公司的商業化運作，依靠建設新輸電線路來增加輸送容量代價昂貴、將會變得越來越困難。

因此，21世紀的輸電系統運行壓力所產生的需求可以概括為以下3個方面：

(1)增大輸電能力：由于用電的增加從而使得輸送電能需求增大，另一方面線路建設縮減的局面使提高輸電能力的要求更為突出。

(2)保持系統穩定：嚴重的電力系統事故會給廣大供電區內的社會生活造成嚴重的損害，如交通中斷、停水停電、通訊癱瘓、金融流通受到破壞、精密加工工藝過程受損、計算機信息丟失等，直接影響用戶的正常用電。因此，如何在電力系統被迫更長距離輸送更多電力的同時仍能保持系統穩定性，就成為調度運行人員的另一重要任務。

(3)優化系統運行：因運行條件變化和電力市場所決定的功率輸送的變化次數快速增加，系統控制變得更為復雜，需要對整體系統的潮流進行優化。這種優化需要在越來越大的地區內綜合考慮全局運行的情況。此外，電力市場要求系統通過一特定的“合同路徑”去控制電力流向，要求電網對潮流控制有更高的駕馭能力，而這在交流輸電系統中是很難做到的，因為其中每一“路徑”的電力都是由其他所有輸電線的電氣特性決定的。

針對上述需求應運而生的柔性交流輸電系統(Flexible?Alternate?Current?Transmission?System，FACTS)技術，從根本上改變了交流輸電網過去基本只依靠機械型、慢速、間斷及不精確的控制和優化技術措施的局面。FACTS裝置同時或有選擇性地控制傳輸線上的電壓、阻抗和相角，實現有功和無功潮流控制，為交流輸電網提供了快速、連續和精確的控制以及優化潮流的能力。在不改變系統發電模式和網絡拓撲結構的前提下，可以利用FACTS裝置來改善系統的穩定性，提高系統的輸電能力，并在一定程度上緩解系統的阻塞狀況。

目前的FACTS技術雖然具有以上許多優點，但是，也存在很大的局限性：FACTS裝置工程造價高，推廣應用困難；FACTS和電力設備及其他控制器之間存在不良作用；FACTS裝置自身的損耗大；FACTS裝置的復雜控制結構以及對通信設施等相應附屬設備的要求，對電網的運行和控制提出了更為嚴格的要求；裝置故障所帶來的額外問題；串聯接入引起的系統穩定性問題等等使其在電網中的應用受到很大的限制。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法，提高電力系統的潮流調節、輸電能力、系統穩定性、可靠性等，使我國電網真正成為堅強的智能電網。

本發明的技術解決方案如下：

一種可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于該裝置構成包括：可控變壓器、功率單元、測量與控制模塊、旁路開關、輸入電壓互感器、輸出電壓互感器和輸出電流互感器構成：

所述的可控變壓器的原邊包含主接頭和正分接頭負分接頭；

所述的功率單元由第一組功率管、第二組功率管、濾波電感和濾波電容組成，該功率單元所述的第一組功率管和第二組功率管均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第一組功率管和第二組功率管的一端分別接所述的可控變壓器原邊的正分接頭和負分接頭，所述的第一組功率管和第二組功率管的另一端接所述的濾波電感的一端，該濾波電感的另一端接所述的輸入電源，所述的濾波電容接在所述的可控變壓器原邊的正分接頭和負分接頭之間，所述的第一組功率管和第二組功率管的控制端與所述的測量與控制模塊的相應控制端相連；

所述的旁路開關連接在所述的可控變壓器原邊的主接頭和輸入電源之間；

所述的輸入電壓互感器的一側與可控變壓器原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號輸出端與所述的測量與控制模塊的電壓信號輸入端口相連；