[發(fā)明專利]一種110kV及以上電壓等級單相電磁式串聯(lián)型輸電線路潮流控制拓撲電路

有效

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• 申請日: 2021-01-09
• 公開（公告）號: CN113497446B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 顏湘武;彭維鋒;張波;谷建成;曲偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;保定友源電力科技有限公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種高電壓等級單相電磁式潮流控制器拓撲電路，其以電磁式功率變換方式解決輸電網線路潮流的有效控制和并聯(lián)線路潮流的平衡，以及輸電網合環(huán)運行時雙側電源的平衡供電。它主要包括單相降壓變壓器、單相電壓移相器和電壓調節(jié)變壓器三個子系統(tǒng)，其中，單相降壓變壓器由閉合鐵心磁路、一、二次繞組等組成；單相電壓移相器由閉合鐵心磁路、一、二次繞組及移相機構等構成；單相電壓調節(jié)變壓器由閉合鐵心磁路、一次繞組、多分接頭線圈、有載調壓分接開關等構成。本發(fā)明提供的技術方案是通過單相降壓變壓器、單相電壓移相器和電壓調節(jié)變壓器進行三重電磁感應變換，對接入線路附加串聯(lián)電壓的幅值與相位分別調節(jié)，從而實現(xiàn)線路潮流的控制。

技術領域

本發(fā)明屬于高壓輸電電網及分布式電源并網技術領域，特別涉及分布式電源高滲透率接入后電網的潮流調控問題。

背景技術

分布式電源從負荷端接入電網后，也改變了高壓網絡的電氣網絡結構，使高壓電網從單電源輻射狀網絡結構變?yōu)楸椴茧娫吹挠性措p向網絡結構，這種網絡結構的改變對高壓電網的有功功率和無功功率潮流的分布產生重大影響。當光伏、風電為代表的分布式電源接入高壓電網的滲透率超過一定數(shù)值時，在分布式電源高發(fā)期間，有功功率倒送將不可避免，因而改變了整個高壓網絡的潮流運行情況，且光伏、風電的間歇性、波動性和時空特性，又進一步加大了高壓電網的有功和無功潮流的復雜性和調控難度，可能導致高壓電網節(jié)點電壓過高或過低、樞紐線路或潮流斷面過載或功率嚴重不均衡等問題，對高壓電網及其用電設備的安全運行帶來威脅。

采用純電力電子技術的統(tǒng)一潮流控制裝置(UPFC)時，電力電子開關控制靈活，調制方便、精確，可以很好地實現(xiàn)線路潮流的調控，但純電力電子系統(tǒng)具有熱容量小、耐受性差、抗沖擊能力弱、成本較高等不足，難以適應高壓網絡及高壓線路所面臨的雷暴風雪災害與酷暑嚴寒的大自然環(huán)境，以及復雜的負荷性質等條件。

采用晶閘管可控串補(TCSC)類裝置屬于調節(jié)線路電抗的方式，可補償線路的電抗電壓分量，適合傳統(tǒng)高壓線路(屬高感性，線路電阻小甚至可忽略)的電壓調節(jié)，間接改變線路的潮流，但這種方式不能做到有功和無功潮流的精確控制。

因此，有必要發(fā)明一種專門解決高壓網絡樞紐線路的潮流調控問題，具有皮實耐用、高可靠性、低成本的高電壓等級單相串聯(lián)型潮流控制器拓撲電路。

發(fā)明內容

本發(fā)明主要提供一種110kV及以上電壓等級單相電磁式串聯(lián)型輸電線路潮流控制拓撲電路，其基本思想是在待調節(jié)潮流的高壓線路經降壓后串聯(lián)一個附加等值電源電壓相量，通過對該電壓相量的幅值和相位的控制，可對該高壓線路進行有功功率和無功功率潮流的調節(jié)。其方法特征是利用變壓器電壓變換原理、感應調壓原理和自耦調壓或有載調壓原理進行三重電壓與功率轉換，對線路附加串聯(lián)電壓的幅值與相位進行獨立調節(jié)，實現(xiàn)對該線路的有功和無功潮流的精確控制。本發(fā)明提供的高電壓等級單相線路潮流控制器的容量只是該線路傳輸容量的10％至5％，并實現(xiàn)雙向潮流調節(jié)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一個技術方案是：在待調節(jié)潮流的高壓線路經降壓后，再串聯(lián)一個附加電壓相量，通過對該電壓相量的幅值和相位的控制，可對該高壓線路進行有功功率和無功功率潮流的調節(jié)。其具體技術方法是根據(jù)電磁感應原理進行三重電壓和功率轉換，首先利用變壓器電壓變換原理將線路電壓實現(xiàn)降壓，即實現(xiàn)一重變換(即電壓降壓調節(jié))；接著利用感應調壓原理改變初、次級(定、轉子)繞組軸線相對角位移，同時經過磁場感應完成初、次級之間電能傳遞，實現(xiàn)次級繞組電壓相位的調節(jié)(相對于初級電壓相位)，即實現(xiàn)二重變換(即電壓相位調節(jié))；再又利用自耦調壓或有載調壓原理實現(xiàn)電壓幅值的調節(jié)及極性的切換，即實現(xiàn)三重變換(即電壓幅值與極性的調節(jié))；經過該三重變換后接入線路的附加串聯(lián)電壓的相位、幅值與極性均可獨立地調節(jié)，從而實現(xiàn)對該線路的有功和無功潮流的精確控制。

所述110kV及以上電壓等級單相電磁式串聯(lián)型輸電線路潮流控制拓撲電路主要包括降壓變壓部分、電壓移相部分和電壓調節(jié)變壓部分三個子系統(tǒng)。

所述降壓變壓部分包括閉合鐵心磁路、一次繞組、二次繞組，實現(xiàn)輸電線路電壓的降壓。