[發(fā)明專利]混合晶閘管控制串聯(lián)電容器和無(wú)源阻尼濾波器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510440548.2
• 申請(qǐng)日: 2015-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN105305456A
• 公開（公告）日: 2016-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B.E.恩格里斯;P.E.馬肯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;H02J3/24
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 葉曉勇;張懿

技術(shù)領(lǐng)域

技術(shù)領(lǐng)域一般涉及串聯(lián)電容器。

背景技術(shù)

為了增加電力系統(tǒng)中的傳輸線上的電力流容量，串聯(lián)電容器組可與傳輸線串聯(lián)連接。串聯(lián)電容器組可具有與連接到傳輸線的電力系統(tǒng)中的其他組件的負(fù)相互作用。

其他組件可包括發(fā)電機(jī)的扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)，以及串聯(lián)電容器組的結(jié)合可使發(fā)電機(jī)的氛圍系統(tǒng)不穩(wěn)定，由此引起高幅值短時(shí)長(zhǎng)瞬態(tài)扭矩(又稱作“瞬態(tài)扭矩放大”)和/或不穩(wěn)定/增長(zhǎng)振蕩扭矩(又稱作“次同步諧振”或SSR)，其能夠引起對(duì)發(fā)電機(jī)的機(jī)械扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)(軸、耦合、軸承)的損壞。

串聯(lián)電容器還能夠與電氣和/或控制系統(tǒng)組件相互作用，從而引起電不穩(wěn)定性(又稱作“次同步控制相互作用”或SSCI)、例如高幅值電流和電壓擺動(dòng)，由此損壞那個(gè)相互作用的通路中的電氣組件的任一個(gè)。

此外，功率擺動(dòng)振蕩可在兩個(gè)強(qiáng)電力系統(tǒng)通過(guò)弱傳輸連接來(lái)連接時(shí)發(fā)生，使得如果大擾動(dòng)、例如故障發(fā)生，則兩個(gè)強(qiáng)電力系統(tǒng)可在低頻振蕩中交換大量有功和無(wú)功功率(其能夠是高幅值和/或不穩(wěn)定/增長(zhǎng)的)，由此引起大電流和電壓擺動(dòng)，其能夠損壞功率擺動(dòng)振蕩的通路中的電氣組件的任一個(gè)。

兩個(gè)裝置在過(guò)去一直用來(lái)減弱、限制或消除上述類型的振蕩的部分或全部(其對(duì)電力系統(tǒng)造成損壞)。這兩個(gè)裝置稱作無(wú)源阻尼濾波器和晶閘管控制串聯(lián)電容器(TCSC)。圖1是包括無(wú)源阻尼濾波器的常規(guī)串聯(lián)電容器的示意圖，以及圖2是常規(guī)TCSC的示意圖示。

圖1中，主電容器組110與傳輸線100串聯(lián)連接，以及阻尼濾波器電路120與主電容器組110并聯(lián)設(shè)置，并且包括濾波電阻器122、濾波電容器124和電感器濾波電抗器126。濾波電阻器122對(duì)主電容器組110所引起的次同步串聯(lián)諧振進(jìn)行阻尼。濾波電容器124和濾波電抗器126并聯(lián)連接，并且與電阻器122串聯(lián)連接。

電容器124和濾波電抗器126在同步頻率阻斷電阻器122中的電流，以便使穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通并且因而使電阻器122中的功率耗散為最小。當(dāng)存在流經(jīng)傳輸線的次同步電流、即其頻率小于電源頻率的電流時(shí)，電流的次同步部分將從主電容器110和濾波電容器124轉(zhuǎn)移開。

電流的次同步部分而是定向到濾波電阻器122和濾波電抗器126通路，從而提供寬電阻阻尼，以增加電和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。這種重定向還提供用于主電容器110中的儲(chǔ)存能量進(jìn)行耗散的電阻通路，而沒有引起跨發(fā)電機(jī)的電空氣隙的高瞬態(tài)扭矩。這種電路沒有影響或者以其他方式緩解功率振蕩阻尼的現(xiàn)象。

圖2中，常規(guī)TCSC包括：主電容器210，與傳輸線200串聯(lián)連接；以及晶閘管控制電抗器電路220，其包括與晶閘管閥230(其具有作為開關(guān)裝置進(jìn)行操作的一對(duì)反并聯(lián)連接晶閘管)串聯(lián)連接的晶閘管閥電抗器220。晶閘管閥230用來(lái)控制晶閘管閥電抗器220的導(dǎo)通時(shí)長(zhǎng)，并且由此在某個(gè)范圍之內(nèi)控制TCSC組的有效串聯(lián)電抗。

TCSC電抗的連續(xù)控制又稱作微調(diào)操作（Vernieroperation），并且根據(jù)所使用的特定控制可用來(lái)提供對(duì)前面所述的扭轉(zhuǎn)、電氣和功率振蕩穩(wěn)定性問(wèn)題的正/穩(wěn)定化阻尼。常規(guī)TCSC的主動(dòng)控制由具有許多可能功能的控制器來(lái)執(zhí)行。功能的這種多樣性可引起短時(shí)間期間，其中沖突控制命令導(dǎo)致對(duì)一種功能是有益而對(duì)另一種功能是有害的控制模式的優(yōu)先化和選擇。

例如，功率振蕩阻尼的功能可使其中的晶閘管閥完全阻斷導(dǎo)通，并且在被阻斷時(shí)，它創(chuàng)建開路、從而留下作為簡(jiǎn)單固定串聯(lián)電容器組的主電容器210，并且因而不執(zhí)行SSR緩解功能。由于這個(gè)和其他問(wèn)題，無(wú)法依靠常規(guī)TCSC來(lái)緩解瞬態(tài)扭矩放大的現(xiàn)象。

與TCSC關(guān)聯(lián)的另一個(gè)問(wèn)題在于，為了有效地執(zhí)行某些緩解，其中的晶閘管閥是連續(xù)微調(diào)操作，其要求TCSC組件、例如晶閘管閥電抗器22和晶閘管閥224被額定為穩(wěn)態(tài)電流，以及在穩(wěn)態(tài)中進(jìn)行導(dǎo)通的同時(shí)，晶閘管閥生成熱量，并且為了去除熱量和避免對(duì)晶閘管組件的損壞，去離子水經(jīng)過(guò)熱交換器，以將去離子水泵唧到傳輸線的高電壓，其范圍能夠從138kV至高達(dá)1000kV。

由于電容器組與高壓傳輸線串聯(lián)連接，所以去離子水需要泵唧到與傳輸線上的高電壓相當(dāng)?shù)母唠妷骸?/p>

與無(wú)源阻尼濾波器電路120或TCSC組件的這兩種類型的常規(guī)串聯(lián)電容器用于各種傳輸系統(tǒng)功能，包括例如次同步諧振(SSR，扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性)緩解、瞬態(tài)扭矩放大緩解、功率擺動(dòng)振蕩阻尼和電力流控制。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的各個(gè)實(shí)施例配置成通過(guò)提供串聯(lián)電容器的混合TCSC和無(wú)源阻尼濾波器電路(其協(xié)調(diào)用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)期間的改進(jìn)SSR緩解性能的兩種技術(shù)的應(yīng)用，并且促進(jìn)功率振蕩阻尼)，來(lái)緩解上述串聯(lián)電容器的缺點(diǎn)。