[發(fā)明專利]并聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)母線短路電流限制器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110378443.0
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102412571A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尹忠東;趙士碩;劉莫然;孫舟;安勇;李勇鋼;李鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02;H02H9/04;H02J3/18
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電壓調(diào)節(jié)和短路電流限制應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種并聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)母線短路電流限制器。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴(kuò)大，區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)，短路電流水平也隨之不斷上升，短路故障對電力系統(tǒng)及其設(shè)備的破壞也越來越嚴(yán)重，直接影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為解決短路電流超限問題，可以選用限流電抗器來加以抑制，但限流電抗器的引入，必然會導(dǎo)致無功消耗，出現(xiàn)電壓下降等問題。在限流電抗器兩端采用并聯(lián)補(bǔ)償電路，可以根據(jù)電網(wǎng)潮流方向，實(shí)施無功補(bǔ)償，消除電抗器壓降，提升電壓水平。這樣便能在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時有效限制短路電流，又能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時補(bǔ)償電抗器壓降，有效改善電力系統(tǒng)電壓水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種并聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)母線短路電流限制器，串聯(lián)安裝在不同電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)母線上，既能在聯(lián)絡(luò)母線兩側(cè)發(fā)生短路故障時限制短路電流水平，又能在系統(tǒng)正常時補(bǔ)償串聯(lián)電抗器電壓降落，提高電壓水平。

本發(fā)明包括端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置5，電網(wǎng)I接入點(diǎn)8，電網(wǎng)II接入點(diǎn)9，限流電抗器10和端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置11。其中，端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置5和端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置11的內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全一致，分別連接在電網(wǎng)I接入點(diǎn)8和電網(wǎng)II接入點(diǎn)9上。限流電抗器10連接在電網(wǎng)I接入點(diǎn)8和電網(wǎng)II接入點(diǎn)9之間。端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置5包括單相整流變壓器1，PWM整流H橋模塊2，保護(hù)支路3，基波級聯(lián)H橋模塊4，濾波電抗器6，濾波電容器7。

單相整流變壓器1將交流電源降壓后，分別通過N(N的取值范圍是5～20)個低壓繞組對N個PWM整流H橋模塊2進(jìn)行充電，建立起直流母線電壓。每個PWM整流H橋模塊的直流母線上并聯(lián)了保護(hù)支路3。N個PWM整流H橋模塊的直流母線分別連接到N個基波級聯(lián)H橋模塊4的輸入端。基波級聯(lián)H橋模塊4由N個單相H橋模塊串聯(lián)構(gòu)成，串聯(lián)輸出的一端連接到濾波電抗器6的C點(diǎn)，另一端連接到中性點(diǎn)B。濾波電抗器6的另一端A連接到電網(wǎng)I接入點(diǎn)8，濾波電容器7接在A和B之間。基波級聯(lián)H橋模塊4產(chǎn)生基波電壓，通過濾波電抗6在電網(wǎng)I接入點(diǎn)8處形成設(shè)定補(bǔ)償電流的疊加輸出。

本發(fā)明公開了一種并聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)母線短路電流限制器，由串聯(lián)限流電抗器，兩個端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置構(gòu)成。每個端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置分為三相，每相采用N(N取值范圍是5～20)個單相H橋換流器級聯(lián)的形式。串聯(lián)安裝在不同電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)母線上，可以在系統(tǒng)潮流發(fā)生反轉(zhuǎn)情況下，動態(tài)跟蹤補(bǔ)償由于限流電抗器引起的電網(wǎng)母線上的電壓降落，快速有效改善母線電壓質(zhì)量。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：裝置實(shí)現(xiàn)了短路電流限制和電壓支撐的綜合控制，既能限制系統(tǒng)短路電流，又能實(shí)時根據(jù)潮流方向進(jìn)行電壓補(bǔ)償，改善電抗器兩端的電壓質(zhì)量，顯著提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

本發(fā)明提出的一種并聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)母線短路電流限制器的工作原理為，在系統(tǒng)正常工作時，端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置5和端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置11根據(jù)互聯(lián)電網(wǎng)I和電網(wǎng)II間的功率流向，實(shí)施協(xié)調(diào)控制，對限流電抗器10兩端的電壓降落進(jìn)行有效補(bǔ)償，消除限流電抗器對聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的不良影響。在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，不論是在電網(wǎng)I內(nèi)還是在電網(wǎng)II內(nèi)，限流電抗器均能迅速起到限制健全電網(wǎng)流向故障電網(wǎng)的短路電流。

系統(tǒng)正常運(yùn)行時，單相整流變壓器將交流電源降壓隔離后，分別通過N個低壓繞組對N個PWM整流H橋模塊進(jìn)行充電，建立起直流母線電壓。每個PWM整流H橋模塊的直流母線上并聯(lián)了保護(hù)支路，當(dāng)直流母線出現(xiàn)過電壓時，保護(hù)支路迅速放電，控制直流母線電壓不過限，從而保護(hù)電力電子器件的安全。N個PWM整流H橋模塊的直流母線分別連接到N個基波級聯(lián)H橋模塊的輸入端。基波級聯(lián)H橋模塊根據(jù)控制指令基于載波移相控制算法，作為恒壓源產(chǎn)生基波電壓，基波電壓通過濾波電抗器連接到電網(wǎng)接入點(diǎn)上，產(chǎn)生對應(yīng)的基波無功補(bǔ)償電流。濾波電抗器6和濾波電容器7構(gòu)成高通濾波器，濾除由基波級聯(lián)H橋模塊4輸出的高次諧波。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：裝置實(shí)現(xiàn)了短路電流限制和電壓支撐的綜合控制，既能限制系統(tǒng)短路電流，又能實(shí)時根據(jù)潮流方向進(jìn)行電壓補(bǔ)償，改善電抗器兩端的電壓質(zhì)量，顯著提高系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理拓?fù)鋱D。包括：端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置5，電網(wǎng)I接入點(diǎn)8，電網(wǎng)II接入點(diǎn)9，限流電抗器10和端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置11。其中端點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償換流裝置5包括：單相整流變壓器1，PWM整流H橋模塊2，保護(hù)支路3，基波級聯(lián)H橋模塊4，濾波電抗器6，濾波電容器7。

具體實(shí)施方式