[發明專利]控制故障引起的延遲電壓恢復(FIDVR)的方法和設備

有效

• 申請號: 201110436177.2
• 申請日: 2011-12-16
• 公開（公告）號: CN102545251A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: N·W·米勒;R·W·德爾梅里科;R·A·沃林;E·V·拉森
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)??限公司 72001
• 代理人: 張金金;朱海煜

技術領域

本文描述的主旨大體上涉及公用電網支持，并且更具體地涉及用于便于使用光伏器件控制公用電網上的故障引起的延遲電壓恢復(FIDVR)的方法和設備。

背景技術

許多已知的公用電網包括多個互連的已知輸配電(T&D)系統。這些已知的T&D系統中的許多包括由T&D系統特征(例如，變電站位置)在地理上限定的多個互連區域。在至少一些已知的T&D區域中，存在明顯集中的已知感應馬達。這些已知的感應馬達中的許多具有恒轉矩特征和低慣性特性。這樣的恒轉矩、低慣性感應馬達的示例包括住宅和商用空調(A/C)壓縮機馬達。此外，這些已知的住宅A/C壓縮機馬達中的許多在商業上有售而沒有欠壓(UV)保護。這樣的已知感應馬達明顯滲入當地T&D系統的住宅區和商業區至少部分確定了T&D系統對故障引起的延遲電壓恢復(FIDVR)事件的脆弱性。

FIDVR是級聯事件，其由發生在T&D系統的至少一部分上的電氣故障發起。這樣的電氣故障典型地自動發起T&D系統的清除故障特征，其在大約三個周期內隔離故障，然而，T&D系統的區域的電壓可在故障已經清除后的若干秒內保持在明顯降低的水平。拉長的電壓下降時期典型地由具有恒轉矩和低慣性的高度集中的感應馬達負載引起，其開始減慢并且具有與電壓降低大致上同時的通量陷落并且可減慢到足以在它們關聯的加載情況下停轉。這些感應馬達有時稱為“易停轉(stall-prone)”感應馬達并且已停轉狀況(stalled?condition)有時稱為“鎖定轉子”狀況。當這些感應馬達減慢時，它們從T&D系統汲取增加的無功功率。此外，這樣的已停轉感應馬達在鎖定轉子狀況期間需要它們穩態運行電流的大約5至6倍。然而，在低壓狀況下該增加的電流可不能使馬達消除停轉，即，轉子將不從鎖定轉子狀況中解除。

對T&D系統的繁重的鎖定轉子電流需求引起T&D系統電壓在故障清除后的一段時間(典型地是幾秒)內保持明顯的下降，由此引起第一級聯效應，即，遍及互連T&D系統的相鄰部分的級聯電壓陷落，其可進一步擴大遍及公用電力電網。

第二級聯效應包括對耦合于T&D系統的那部分的發電機的有功和無功功率需求的響應。如果電壓保持足夠長的下降，關聯的發電機跳閘，或備選地，過勵磁限制裝置限制和/或降低無功功率產生，由此進一步促進電壓降低和可能的系統范圍的電壓陷落。

第三級聯效應包括汲取增加電流的已停轉的感應馬達使得這些馬達通過具有通常設為3-20秒的反時間-電流特性的熱保護裝置而離開服務。較大的感應馬達和較小的感應馬達在這樣的短時間段期間跳閘的組合效應可導致明顯的負載損耗，如上文描述的發電損耗那樣，其具有引起高壓狀況的電壓恢復過沖的潛在效應。取決于受影響的區域的大小，關聯的負荷降低可從幾千瓦(kW)擴大到幾百兆瓦(MW)。

至少一些已知的T&D系統可配置成收容便于更快地清除故障的改進保護系統，然而，將無法阻止在少則3個周期內發起的FIDVR事件。而且，至少一些已知的T&D系統可配置成收容安裝的無功功率源，例如，大的電容器組。此外，可重分割至少一些已知的T&D系統以進一步將故障限制在受影響的T&D系統的更小的部分。然而，這兩個有潛力的解決方案需要延長的時間段來設計、構建和安裝并且一般可不足以減輕FIDVR事件。它們還需要大的物理占地、大量資金投入和長期運行和維護成本。此外，至少一些已知的T&D系統可配置成接收改進UV減載方案以一旦檢測到故障狀況就盡快地使易停轉負載跳閘，然而，這樣的減載方案典型地需要對T&D系統的一些部分至少部分斷電。另一個有潛力的長期解決方案包括推動用具有包括UV保護的A/C單元對現有的易停轉A/C單元進行單元級替換。該解決方案可花費數十年來實現并且可遇到明顯的公眾不情愿對住宅A/C單元支付更多，由此延長了實質性實現的時間范圍。

發明內容

在一個方面，提供組裝馬達停轉校正系統的方法。該方法包括將基于逆變器的發電裝置耦合于電力逆變器組件。該方法還包括將該電力逆變器組件耦合于至少一個感應馬達。該方法進一步包括將至少一個控制器操作地耦合于該電力逆變器組件。對該控制器編程以從該基于逆變器的發電裝置傳送電流到該電力逆變器組件。還對該控制器編程以從該電力逆變器組件傳送實際電流(real?current)和無功電流(reactive?current)到該感應馬達。進一步對該控制器編程以作為電力電網頻率和電力電網電壓中的至少一個的函數來調制該實際電流和該無功電流。