[發(fā)明專利]一種具備直流潮流與短路控制的復(fù)合裝置及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710341926.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN107196287B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳武;葉晗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J1/00
• 分類號(hào): H02J1/00;H02J1/04;H02H7/26
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.一種具備直流潮流與短路控制的復(fù)合裝置，包括潮流控制裝置和短路控制裝置，所述潮流控制裝置和短路控制裝置有一個(gè)直流輸電端口及兩條與所述直流輸電端口并聯(lián)的輸電線路，其特征在于：所述潮流控制裝置包括耦合電感L1和L2、電容C1和C2、四個(gè)開關(guān)管Q1~Q4、四個(gè)二極管Db1~Db4；所述短路控制裝置，包括兩個(gè)高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD1和UFD2、三個(gè)避雷器SA1~SA3和三個(gè)開關(guān)管MB1~MB3；

所述電容C1作為可調(diào)電壓源Vc1串聯(lián)在第一條輸電線路中，電容C2作為可調(diào)電壓源Vc2串聯(lián)在第二條輸電線路中，用于潮流控制；所述可調(diào)電壓源Vc1兩側(cè)并聯(lián)第一電路單元和第二電路單元，所述可調(diào)電壓源Vc2兩側(cè)并聯(lián)第三電路單元和第四電路單元；所述第一電路單元由第一開關(guān)管Q1與二極管Db1、電感L1串聯(lián)組成，所述第二電路單元由第二開關(guān)管Q2與二極管Db2、電感L2串聯(lián)組成，所述第三電路單元由第三開關(guān)管Q3與三極管Db3、電感L1串聯(lián)組成，所述第四電路單元由第四開關(guān)管Q4與二極管Db4、電感L2串聯(lián)組成；所述電感L1和電感L2順接耦合；

所述高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD1串聯(lián)在第一條輸電線路中，高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD2串聯(lián)在第二條輸電線路中；第五電路單元兩端分別連接在直流輸電端口1和高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD1的出線端，第六電路單元兩端分別連接在直流輸電端口1和高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD2的出線端；所述第五電路單元為第七電路單元和第八電路單元反向串聯(lián)組成；所述第六電路單元為第七電路單元和第九電路單元反向串聯(lián)組成；所述第七電路單元為開關(guān)管MB1和避雷器SA1并聯(lián)組成；所述第八電路單元為開關(guān)管MB2和避雷器SA2并聯(lián)組成；所述第九電路單元為開關(guān)管MB3和避雷器SA3并聯(lián)組成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備直流潮流與短路控制的復(fù)合裝置，其特征在于：所述第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4均由一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管和一個(gè)二極管反并聯(lián)組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具備直流潮流與短路控制的復(fù)合裝置，其特征在于：所述開關(guān)管MB1、開關(guān)管MB2和開關(guān)管MB3均由一個(gè)絕緣柵雙極型晶體管和一個(gè)二極管反并聯(lián)組成。

4.應(yīng)用于權(quán)利要求1或2或3所述的具備直流潮流與短路控制的復(fù)合裝置的控制方法，其特征在于：(1) 在未發(fā)生故障時(shí)，潮流控制裝置投入工作，其控制方法如下：

1) 設(shè)置第一條輸電線路的電流參考值為I1ref、第二條輸電線路的電流參考值為I2ref；

2) 將第一條輸電線路的電流參考值I1ref與采集到的第一條輸電線路的電流I1相減，所得差值經(jīng)過PI環(huán)節(jié)后得到第一開關(guān)管Q1和第二開關(guān)管Q2的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；將第二條輸電線路的電流參考值I2ref與采集到的第二條輸電線路的電流I2相減，所得差值經(jīng)過PI環(huán)節(jié)后得到第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

3) 利用PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷，使第一條輸電線路的電流I1和第二條輸電線路的電流I2維持在參考值I1ref和I2ref；

(2) 在發(fā)生故障之后，潮流控制裝置立即閉鎖，短路控制裝置立即投入，具體控制方法及步驟如下：

1) 假設(shè)某一條出線支路發(fā)生短路故障的時(shí)刻為tf，其所在支路的電流采樣值超過短路控制設(shè)定的閾值Imax；

2) 在t1時(shí)刻，通過控制第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q4的開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，立即閉鎖潮流控制裝置，使其不再進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)；同時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)短路時(shí)的潮流方向，選擇特定的兩條支路作為故障換流支路，此時(shí)兩條線路的開關(guān)管即為故障換流開關(guān)管，分別命名為第一換流開關(guān)管LCS1和第二換流開關(guān)管LCS2，控制LCS1和LCS2的開關(guān)信號(hào)，使其立即導(dǎo)通，并關(guān)閉非換流支路上的其余開關(guān)管；

3) 在t2時(shí)刻，通過控制短路控制裝置上的開關(guān)管MB1、開關(guān)管MB2和開關(guān)管MB3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其導(dǎo)通，此時(shí)大部分的故障電流將轉(zhuǎn)移到開關(guān)管MB所在的支路上；

4) 在t3時(shí)刻，通過控制第一換流開關(guān)管LCS1和第二換流開關(guān)管LCS2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，關(guān)斷其中故障支路上的換流開關(guān)管，保持非故障支路上的換流開關(guān)繼續(xù)導(dǎo)通；

5) 在t4時(shí)刻，關(guān)斷其中故障線路上的高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD，切斷故障支路，保持另外非故障支路上的高壓快速機(jī)械開關(guān)UFD繼續(xù)導(dǎo)通；

6) 在t5時(shí)刻，通過控制第一換流開關(guān)管LCS1和第二換流開關(guān)管LCS2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使LCS1和LCS2導(dǎo)通，此時(shí)非故障線路恢復(fù)運(yùn)行；

7) 在t6時(shí)刻，通過控制短路控制裝置上的開關(guān)管MB1、開關(guān)管MB2和開關(guān)管MB3的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使其全部關(guān)斷，剩余的故障電流通過MB開關(guān)管的反向二極管和避雷器SA1、避雷器SA2和避雷器SA3進(jìn)行消耗釋放。