[發明專利]大型交直流互聯電網短路限流器機電暫態模型的控制方法

有效

• 申請號: 201310079823.3
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN103337840A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 周保榮;韓松;張東輝;劉曉波;姚文峰;李蓉蓉;陳建斌;李勇;楊柳;榮娜
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02H9/02
• 分類號: H02H9/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本發明提出一種適用于大型交直流互聯電網的短路限流器機電暫態模型，涉及大型交直流互聯電網控制技術，屬于大型互聯電力系統的創新技術。?

背景技術

電力系統的迅速發展，單機和發電廠容量、變電站容量、城市和工業中心的負荷和負荷密度的增加，以及電力系統之間的互聯，導致現代大電力系統各級電網中的短路電流水平不斷增加，給電網內各種電器設備，如斷路器、變壓器、互感器以及變電站的母線、構架、導線和支承瓷瓶等提出了更苛刻的要求，因此，限制電力系統短路電流成為一個亟待解決的問題。?

通常限制短路電流的措施可以從電網結構、系統運行方式和設備性能三方面考慮。改造電網結構，投資昂貴且周期較長，改變系統運行方式容易造成電力系統運行的不穩定性。在設備端加裝電抗器、高阻抗變壓器則會導致網絡損耗增加，并且降低系統的穩定性。隨著電力電子技術、高溫超導技術的發展，故障限流裝置成為上述方法的有益補充，在未來具有可觀的實際應用前景，很可能成為“堅強與智能電網”中新興FACTS裝備的主要增長點。?

近年來，在柔性交流輸電系統技術（Flexible?AC?Transmission?System，簡稱FACTS）中，一種可應用于500kV等級電網的基于可控硅保護型的串聯補償裝置(Thyristor?Protected?Series?Compensation，簡稱TPSC)的串聯諧振諧振型故障電流限制器，又稱短路電流限制器(Short?Circuit?Current?Limiter，簡稱SCCL)引起了業界學者和專家的關注。它可以在穩態條件下運行在零阻抗狀態，系統短路時，可以在幾個到幾十ms內轉換到限流電抗器的阻抗值，從而限制短路電流。?

若大型交直流互聯電網（比如：中國南方電網）擬安裝該類裝置，則在考察其限制短路電流效果的同時，還需要研究這種裝置對全網穩定性的影響。因此，研發適用于大型交直流互聯電網機電暫態仿真的高壓SCCL模型具有重要的應用價值，對于電網的規劃和設計具有重要意義。?

SCCL技術發展歷程和目前應用現狀，以及SCCL簡化拓撲結構和工作原理如下：?

（1）SCCL技術發展歷程和應用現狀

SCCL是根據串聯補償技術發展而來的。可控硅保護型的串聯補償裝置(Thyristor?Protected?Series?Compensation，以下簡稱TPSC)已是一類非常成熟的產品，已經在國內外應用。例如，2000年美國南加洲Edison電力公司的輸電系統中的500?kV?Vincent變電所成功投入運行了3個TPSC，2003年又有2套TPSC在500?kV?Midway變電站投運；2009年12月25日，在中國華東電網500?kV瓶窯站投入試運行了500kV電壓等級、基于TPSC技術的短路限流裝置。這是中國電力科學研究院、中電普瑞、華東電網公司研制，為國內第一臺500?kV諧振型故障限流裝置（FCL），。具體為：在500kV瓶和?5411?線上安裝了一臺8Ω，額定電流為2kA的FCL；短路電流限制設計目標為，降低流經該線路的短路電流并能把短路點的總電流降低到47kA以下。該裝置接線結構示意圖如圖1所示。

（2）SCCL簡化拓撲結構和工作原理?

針對圖1所示的該類串聯諧振型故障限流裝置接線結構，可以采用TPSC加外接的串聯電抗器(按容許的短路電流水平設計)的組合，作為短路電流限制器(SCCL)的簡化拓撲結構，如圖2所示。

而短路電流限制器SCCL的靜態工作特性，可以用圖3表示。其對應的工作原理可以描述為：?

a)穩態時電容器和電抗器構成串聯諧振,不增加系統阻抗，對系統的潮流分布、無功和電壓無影響。

b)短路電流發生時,當流過限制器的電流超過設定閾值,晶閘管保護動作,幾個至幾十ms內旁路掉電容器組,相當于線路中串入了限流電抗器,從而短路電流得到抑制。這樣就避免了限流電抗器增加系統阻抗、消耗無功的缺點,而保留了限流電抗器強力抑制短路電流的優點。?

c)其次，短路故障消除后,由于TPSC采用自冷卻的直接光觸發技術的晶閘管(LTT)，電容器可以很快的重新投入,提高了大干擾后的系統穩定性。?

發明內容

本發明提出一種物理概念明確、工程實現方便、擴展性好的大型交直流互聯電網短路限流器機電暫態模型的控制方法。本發明能提高電力系統穩定性。?

本發明大型交直流互聯電網短路限流器機電暫態模型的控制方法，包括如下步驟：?

1）完成短路限流器機電暫態模型構建；