BR102015017734B1

BR102015017734B1 - Conjunto da combinação de capacitores em série e método para executar uma operação de um circuito híbrido

Info

Publication number: BR102015017734B1
Application number: BR102015017734-8A
Authority: BR
Inventors: Bruce Edward English; Paul E. Marken
Original assignee: Ge Energy Power Conversion Technology Ltd.
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2015-07-24
Publication date: 2022-02-22
Also published as: EP2978094A2; BR102015017734A8; EP2978094B1; US9467112B2; US20160028360A1; CA2897851A1; BR102015017734A2; EP2978094A3; CN105305456A

Abstract

CAPACITOR EM SÉRIE, MÉTODO PARA EXECUTAR UMA OPERAÇÃO DE UM CIRCUITO HÍBRIDO E CIRCUITO DE COMPENSAÇÃO EM SÉRIE Trata-se de um capacitor em série para controlar um fluxo de potência em uma linha de transmissão e inclui um circuito de filtro e um circuito controlado por tiristor, em que uma interconexão e uma operação do circuito de filtro e do circuito controlado por tiristor são executadas com base em uma coordenação de controle dos mesmos para se conectar a um banco de capacitor em série em uma linha de transmissão.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, de maneira geral, a capacitores em série.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A fim de aumentar a capacidade de fluxo de potência em linhas de transmissão dentro de um sistema de potência elétrica, um banco de capacitor em série pode ser conectado em série com as linhas de transmissão. O banco de capacitor em série pode ter interações negativas com outros componentes dentro do sistema de potência conectados às linhas de transmissão.

[003] Os outros componentes podem incluir sistemas de torção de geradores de potência e a incorporação de um banco de capacitor em série pode desestabilizar os sistemas de torção dos geradores de potência, o que desse modo causa torques transientes de alta magnitude e curta duração (também chamados de “amplificação de torque transiente”) e/ou torques oscilatórios instáveis/crescentes (também chamados de “ressonância subsíncrona” ou SSR), o que pode causar dano aos sistemas de torção mecânicos (eixos, acoplamentos, mancais) de geradores de potência.

[004] Os capacitores em série também podem interagir com componentes dos sistemas de controle e/ou elétrico, o que causa instabilidade elétrica (também chamada de “interação de controle subsíncrona” ou SSCI), por exemplo, fluxos de corrente de alta magnitude e variações de tensão, o que desse modo danifica qualquer um dos componentes elétricos dentro do caminho da tal interação.

[005] Adicionalmente, pode ocorrer oscilação de variação de potência quando dois sistemas de potência fortes são conectados através de uma conexão de transmissão fraca de modo que, caso uma grande perturbação ocorra, por exemplo, uma falha, os dois sistemas de potência fortes podem trocar grandes quantidades de potência real e reativa em oscilações de baixa frequência que podem ser de alta magnitude e/ou instável/crescente, o que desse modo causa grandes variações de corrente e de tensão que podem danificar qualquer um dos componentes elétricos dentro do caminho da tal oscilação de variação de potência.

[006] Dois dispositivos foram usados no passado para amortecer, restringir ou eliminar alguns ou todos os tipos de oscilações mencionados acima que são danosos para os sistemas de potência. Esses dois dispositivos são conhecidos como um filtro de amortecimento passivo e um capacitor em série controlado por tiristor (TCSC). A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um capacitor em série convencional que inclui um circuito de filtro de amortecimento passivo e a Figura 2 é uma ilustração esquemática de um TCSC convencional.

[007] Na Figura 1, um banco de capacitor principal 110 está em conexão em série com a linha de transmissão 100 e um circuito de filtro de amortecimento 120 é colocado em paralelo com o banco de capacitor principal 110 e inclui um resistor de filtro 122, um capacitor de filtro 124 e um reator de filtro indutor 126. O resistor de filtro 122 amortece a ressonância em série subsíncrona causada pelo banco de capacitor principal 110. O capacitor de filtro 124 e o reator de filtro 126 estão conectados em paralelo e estão em série com o resistor 122.

[008] O capacitor 124 e o reator de filtro 126 bloqueiam a corrente no resistor 122 na frequência síncrona a fim de minimizar a condução em regime permanente e, portanto, a dissipação de potência no resistor 122. Quando existem correntes subsíncronas, isto é, correntes cuja frequência é menor que a frequência de potência, fluindo através da linha de transmissão, a porção subsíncrona de correntes será desviada do capacitor principal 110 e do capacitor de filtro 124.

[009] Em vez disso, a porção subsíncrona de correntes será conduzida em direção ao resistor de filtro 122 e ao caminho do reator de filtro 126 que fornece amortecimento resistivo amplo para aumentar as estabilidades elétrica e de torção. Esse redirecionamento também fornece um caminho resistivo para energia armazenada no capacitor principal 110 para que se dissipe sem causar torques transientes altos através do espaço de ar elétrico de um gerador elétrico. Esse circuito não afeta ou de outra forma mitiga o fenômeno de amortecimento de oscilação de potência.

[010] Na Figura 2, o TCSC convencional inclui um capacitor principal 210 em conexão em série com uma linha de transmissão 200 e um circuito de reator controlado por tiristor 220 que inclui um reator de válvula de tiristor 220 conectado de maneira serial com uma válvula de tiristor 230 que tem um par de tiristores conectados de modo antiparalelo que operam como um dispositivo comutador. A válvula de tiristor 230 é usada para controlar a duração da condução do reator de válvula de tiristor 220 e desse modo controlar, dentro de uma faixa, a reatância em série efetiva do banco de TCSC.

[011] Um controle contínuo da reatância de TCSC é também chamado de operação a Vernier e pode, dependendo dos controles específicos usados, atuar para fornecer amortecimento positivo/estabilizante nas questões de estabilidade de torção, elétrica e de oscilação de potência anteriormente mencionadas. O controle ativo de um TCSC convencional é executado por um controlador com muitas funções possíveis. Essa multiplicidade de funcionalidade pode provocar pequenos períodos de tempo nos quais comandos de controle conflituosos levam a uma priorização e a uma seleção de um modo de controle que é benéfico para uma função e prejudicial para outra.

[012] Por exemplo, a função de amortecimento de oscilação de potência pode fazer com que a válvula de tiristor na mesma bloqueie completamente a condução e, quando bloqueada, cria-se um circuito aberto que deixa o capacitor principal 210 como um banco de capacitor em série fixo simples e, então, não executa a função de mitigação SSR. Por causa disso e de outras questões, não se pode contar com o TCSC convencional para mitigar o fenômeno de amplificação de torque transiente.

[013] Outra questão associada com o TCSC é que, a fim de executar certas mitigações de modo eficaz, a válvula de tiristor no mesmo está em operação a Vernier contínua, o que exige que os componentes de TCSC, por exemplo, o reator de válvula de tiristor 222 e a válvula de tiristor 224, estejam classificados para corrente em regime permanente e, enquanto conduzem em um regime permanente, a válvula de tiristor gera calor e, a fim de remover o calor e evitar dano aos componentes de tiristor, se atravessa água deionizada por um trocador de calor para bombear a água deionizada até as altas voltagens de linhas de transmissão, que podem variar a partir de 138 kV até um máximo de 1.000 kV.

[014] Como os bancos de capacitor estão conectados em série com as linhas de transmissão de alta tensão, a água deionizada precisa ser bombeada até uma alta tensão comparável à alta tensão nas linhas de transmissão.

[015] Esses dois tipos de capacitores em série convencionais com circuitos de filtro de amortecimento passivo 120 ou componentes de TCSC são usados para diversas funções de sistema de transmissão que incluem, por exemplo, mitigação de ressonância subsíncrona (SSR, estabilidade de torção), mitigação de interação de controle subsíncrona (SSCI, estabilidade elétrica), mitigação de amplificação de torque transiente, amortecimento de oscilação de variação de potência e controle de fluxo de potência.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[016] As diversas realizações da presente invenção são configuradas para mitigar as desvantagens dos capacitores em série mencionados acima fornecendo-se um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo de um capacitor em série que coordene a aplicação de ambas as tecnologias para um desempenho de mitigação de SSR aprimorado durante um regime permanente e um regime transiente e facilite o amortecimento de oscilação de potência.

[017] O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo é empregado tanto em uma conexão em paralelo quanto em uma conexão em série na extensão de um ou mais bancos de capacitor em série. Um comutador de filtro opcional é fornecido e configurado para controlar seletivamente a operação do filtro de amortecimento passivo dentro do circuito.

[018] Em uma realização , fornece-se um capacitor em série para controlar o fluxo de potência através de uma linha de transmissão que inclui um circuito de filtro; e um circuito controlado por tiristor em que uma interconexão e uma operação do circuito de filtro e do circuito controlado por tiristor são executadas com base em uma coordenação de controle dos mesmos para se conectar a um banco de capacitor em série em uma linha de transmissão.

[019] Em outra realização , um método para executar uma operação de um circuito híbrido de capacitor em série controlado por tiristor (TCSC) e filtro de amortecimento passivo é fornecido. O método inclui controlar uma interconexão e uma operação de um circuito de filtro e de um circuito controlado por tiristor do TCSC e de um circuito de filtro de amortecimento passivo, com base em uma coordenação de controle, para conectar a um banco de capacitor em série.

[020] Acima, delineiam-se de maneira geral alguns dos aspectos e recursos das diversas realizações, o que deve ser interpretado como meramente ilustrativo das diversas aplicações em potencial da invenção. Outros resultados benéficos podem ser obtidos aplicando-se a informação revelada de um modo diferente ou combinando-se diversos aspectos das realizações reveladas. Consequentemente, outros aspectos e um entendimento mais compreensivo podem ser obtidos recorrendo-se à descrição detalhada das realizações tomadas em conjunto com as figuras em anexo, adicionalmente ao escopo definido pelas reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[021] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um capacitor em série convencional que inclui um filtro de amortecimento.

[022] A Figura 2 é uma ilustração esquemática de um TCSC convencional.

[023] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo de um capacitor em série em uma conexão em paralelo e que inclui um comutador de filtro opcional de acordo com uma ou mais realizações.

[024] A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo de um capacitor em série em uma conexão em paralelo, excluindo-se um comutador de filtro de acordo com uma ou mais realizações.

[025] A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo de um capacitor em série em uma conexão em série que inclui um comutador de filtro opcional de acordo com uma ou mais realizações.

[026] A Figura 6 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo de um capacitor em série em uma conexão em série, excluindo-se um comutador de filtro de acordo com uma ou mais realizações.

[027] A Figura 7 é um diagrama de fluxo de um método exemplificativo para controlar uma interconexão e uma operação de um circuito híbrido de TCSC e amortecimento passivo.

[028] As figuras são apenas para propósitos ilustrativos das realizações preferenciais e não devem ser interpretadas como limitadoras da invenção. Dadas as descrições habilitantes dos desenhos a seguir, os aspectos inovadores da presente invenção devem se tornar evidentes para um técnico no assunto. Essa descrição detalhada usa indicações alfanuméricas para se referir a recursos nos desenhos. As indicações semelhantes ou similares nos desenhos e na descrição foram usadas para se referir às partes semelhantes ou similares das realizações da invenção.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[029] Conforme exigido, as realizações detalhadas são reveladas no presente documento. É importante compreender que as realizações reveladas são meramente exemplificativas de formas diversas e alternativas. Conforme usado no presente documento, a palavra “exemplificativa” é usada de modo expansivo para se referir a realizações que servem como ilustrações, amostras, modelos ou padrões.

[030] As figuras não estão necessariamente em escala e alguns recursos podem estar exagerados ou minimizados para mostrar detalhes de componentes particulares. Em outras ocorrências, componentes, sistemas, materiais ou métodos bem conhecidos aos técnicos no assunto não foram descritos em detalhes a fim de evitar obscurecer a presente invenção. Portanto, os detalhes estruturais e funcionais específicos revelados no presente documento não devem ser interpretados como limitadores, mas meramente como uma base para as reivindicações e como uma base representativa para instruir técnicos no assunto.

[031] A Figura 3 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 300 de um capacitor em série em uma conexão em paralelo e que inclui um comutador de filtro opcional. O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 300 é configurado para executar simultaneamente para aprimorar a transmissão de potência por fontes geradoras de potência conectadas a linhas de transmissão do circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 300.

[032] O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 300 compreende um banco de capacitor principal 310 em conexão em série com uma linha de transmissão 305 e em conexão em paralelo com um circuito de filtro de amortecimento passivo 320, um comutador de filtro opcional 330 e um circuito controlado por tiristor 340.

[033] O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 300 é configurado para controlar a interconexão e a operação do circuito de filtro de amortecimento passivo 320 e do circuito controlado por tiristor 340, com base em uma coordenação de controle, para conectar ao banco de capacitor principal 310 em série com a linha de transmissão 305. Em um exemplo, o comutador de filtro 330 pode estar em um estado aberto, evitando-se, então, que o circuito de filtro de amortecimento passivo 320 seja incluído com o circuito híbrido de TCSC e o filtro de amortecimento passivo 300. Por outro lado, quando o comutador de filtro 330 está em um estado fechado, o filtro de amortecimento passivo 320 está inserido no circuito 300.

[034] O circuito de filtro de amortecimento passivo 320 compreende um resistor de filtro 322 em conexão em série com um reator de filtro 326 e um capacitor de filtro 324 de conexão em paralelo. O resistor de filtro 322 é configurado para amortecer uma ressonância em série subsíncrona causada pelo banco de capacitor principal 310. A condução de corrente através do resistor de filtro 322 pode ser medida e essa medição pode ser usada para informar e coordenar o controle de uma válvula de tiristor 344 do circuito controlado por tiristor 340.

[035] De acordo com uma ou mais realizações, o comutador de filtro opcional 330 inclui um disjuntor ou outro dispositivo eletrônico de potência. O comutador de filtro 330 está em conexão em série com o circuito de filtro de amortecimento passivo 320 e o circuito de filtro de amortecimento passivo de conexão em série 320 mais o comutador de filtro 330 estão em conexão em paralelo tanto com o circuito controlado por tiristor 340 quanto com o banco de capacitor em série 310.

[036] O comutador de filtro opcional 330 é configurado para controlar seletivamente o circuito de filtro de amortecimento 320 a ser inserido ou removido do circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 300 conforme necessário. Por exemplo, quando a válvula de tiristor 344 é bloqueada, o comutador de filtro 330 pode ser comutado para inserir o circuito de filtro de amortecimento passivo 320 para operação do mesmo.

[037] De acordo com uma ou mais realizações, a conexão em paralelo entre o circuito de filtro de amortecimento 320 e o circuito controlado por tiristor 340 permite mitigação de cargas aprisionadas de corrente contínua (CC) no banco de capacitor em série 310 e fornece impedância de surto paralela, proteção contra surto e mitigação de tensão máxima. Essa mitigação é adicional e complementar à proteção contra sobretensão transiente fornecida por um varistor de óxido metálico (não mostrado) em paralelo com o banco de capacitor principal 310.

[038] O comutador de filtro 330 permite adicionalmente a comutação do circuito de filtro de amortecimento passivo 320 para dentro e para fora do circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo para um uso apenas conforme necessário, o que minimiza assim o dano a componentes do circuito de filtro de amortecimento passivo 320 e reduz as perdas de potência que possam ocorrer no resistor de filtro 322 e no reator de filtro 326.

[039] O circuito controlado por tiristor 340 compreende um reator de válvula de tiristor 342 e uma válvula de tiristor 344. O circuito de filtro de amortecimento passivo 320 permite que a válvula de tiristor 344 do circuito controlado por tiristor 340 seja bloqueada temporariamente ou funcione em operações a vernier mais baixas no regime permanente, de modo que um sinal de bloqueio transmitido para a válvula de tiristor 344 seja também simultaneamente transmitido para fechar o comutador de filtro 330 e que insira- se o circuito de filtro de amortecimento passivo 320, para assim operar o circuito de filtro de amortecimento 320 enquanto a válvula de tiristor 344 está bloqueada.

[040] Além disso, o monitoramento da corrente no circuito de filtro de amortecimento 320 com um algoritmo apropriado, por exemplo, que analise a magnitude de correntes subsíncronas que fluem através do resistor de filtro 322, pode ser usado para mudar o nível de operação a vernier da válvula de tiristor 344 para amortecer transientes determinados. O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo, então, opera tanto no regime permanente quanto em regimes transientes.

[041] A comutação do circuito de filtro de amortecimento passivo 320 através do comutador de filtro 330 e/ou uma classificação de corrente mais baixa para a operação a Vernier em regime permanente permite o uso de classificações mais baixas para um ou ambos dentre o circuito de filtro de amortecimento 320 e o circuito controlado por tiristor 340, o que desse modo elimina a necessidade de um processo de resfriamento dos eletrônicos de potência dentro do circuito controlado por tiristor 340. Além disso, a operação do circuito de filtro de amortecimento passivo 320 enquanto a válvula de tiristor 344 está bloqueada pode mitigar a amplificação de torque transiente através da descarga rápida de energia armazenada do banco de capacitor principal 310 durante transientes que, de outra forma, iriam causar a amplificação de torque transiente para um ou mais geradores de sistema de potência.

[042] De acordo com uma ou mais realizações, a válvula de tiristor 344 compreende um par de tiristores conectados de modo antiparalelo. De acordo com realizações alternativas, os tiristores podem ser substituídos por transistores bipolares de porta isolada (IGBTs), por outros dispositivos eletrônicos de potência ou outros dispositivos de comutação rápida com capacidade de funcionalidade igual ou similar àquela executada pelos tiristores nesse Pedido.

[043] De acordo com uma ou mais realizações, a linha de transmissão 305 pode ser configurada como uma linha trifásica e o circuito de filtro de amortecimento é colocado em uma, duas ou três fases. Os componentes passivos do circuito de filtro de amortecimento passivo 320 também podem ser configurados de diversas maneiras.

[044] Por exemplo, em algumas realizações, o resistor de filtro 322 é conectado em série com o capacitor de filtro 324 e com o reator de filtro 326, no entanto, de acordo com outras realizações, o resistor de filtro 322 é substituído por um resistor conectado em série com um indutor, por um resistor conectado em série com um indutor e um capacitor, por um resistor conectado em paralelo com um indutor e um capacitor conectados em série e por outras configurações adequadas conforme desejado. O circuito de filtro de amortecimento 320 também pode ser configurado para incluir um resistor, um indutor e um capacitor conectados em paralelo. Quaisquer configurações de circuito adequadas podem ser empregadas no presente documento.

[045] De acordo com outras realizações, o comutador de filtro opcional 330 pode ser configurado para comutar o circuito de filtro de amortecimento 320 para estar em operação dentro do circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo. Alternativamente, dois ou mais circuitos de filtro de amortecimento podem ser fornecidos no mesmo e podem ser conectados em paralelo, porém isolados através de um ou mais comutadores de filtro.

[046] Adicionalmente, dois ou mais circuitos de filtro de amortecimento podem ser operados como um circuito de filtro de amortecimento primário e um circuito de filtro de amortecimento secundário onde, mediante uma falha do circuito de filtro de amortecimento primário, o circuito de filtro de amortecimento secundário funciona como um filtro reserva para o circuito de amortecimento primário.

[047] De acordo com uma ou mais realizações, o circuito de filtro de amortecimento passivo pode ser mais adequado para mitigar SSRs em determinadas faixas de frequência, por exemplo, de 5 Hz a 25 Hz em um sistema de potência de 60 Hz, enquanto o circuito controlado por tiristor é adequado para mitigar SSRs a outras faixas de frequência, por exemplo, de 20 Hz a 55 Hz no mesmo sistema de potência de 60 Hz, de modo que a combinação de estratégias de mitigação abrange a totalidade da faixa de frequência subsíncrona de uma maneira aperfeiçoada.

[048] A Figura 4 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 400 em uma conexão em paralelo para um capacitor em série em uma linha de transmissão 405, excluindo-se um comutador de filtro de acordo com uma ou mais realizações . O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 400 compreende um banco de capacitor principal 410 em conexão em série com uma linha de transmissão 405 e em conexão em paralelo tanto com um circuito de filtro de amortecimento 420 quanto com um circuito controlado por tiristor 430 que inclui um reator de válvula de tiristor 432 e uma válvula de tiristor 434.

[049] Conforme mostrado na Figura 4, alguns dos componentes operam de uma maneira similar às mostradas na Figura 3, então, uma descrição detalhada desses componentes foi omitida. O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 400, conforme mostrado na Figura 4, elimina a necessidade de um comutador de filtro (por exemplo, o elemento 330 mostrado na Figura 3) já que o circuito de filtro de amortecimento 420 está incluído permanentemente na mesma. De acordo com uma ou mais realizações, o resistor de filtro 422 é conectado em série com um capacitor de filtro 424 e com um reator de filtro 426 para dissipar qualquer deslocamento de tensão CC no banco de capacitor principal 410 e ajudar na operação da válvula de tiristor 434 para controlar a duração da condução do reator de válvula de tiristor 432 dentro do circuito controlado por tiristor 430.

[050] A Figura 5 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 500 em uma conexão em série para segmentos de capacitor principal 510 que inclui um comutador de filtro opcional 530 de acordo com uma ou mais realizações . O circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo 500, que compreende uma pluralidade de segmentos de capacitor principal 510 em série em uma linha de transmissão 505, um circuito de filtro 520 que inclui um resistor de filtro 522, um capacitor de filtro 524 e um reator de filtro 526, está em conexão em série com um segmento de capacitor principal 510 separado e um circuito controlado por tiristor 540 de conexão em paralelo. O circuito controlado por tiristor 540 inclui um reator de válvula de tiristores 542 conectado em série com uma válvula de tiristor 544.

[051] A operação do circuito mostrado na Figura 5 é semelhante àquela do circuito mostrado na Figura 3. Os componentes da Figura 5 podem não precisar necessariamente se localizarem em uma localização comum, mas podem estar separados por uma distância, conforme conveniente para a aplicação. Os controles de cada circuito 520 e 540 ainda podem ser controlados em comum por um sistema geral 500 que tenha um desempenho benéfico para a linha de transmissão 505.

[052] A Figura 6 é uma ilustração esquemática de um circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento 600 em uma conexão em série para segmentos de capacitor principal 610, excluindo-se um comutador de filtro de acordo com uma ou mais realizações. Na Figura 6, o circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo compreende uma pluralidade de segmentos de capacitor principal 610 ao longo da linha de transmissão 605, um circuito de filtro de amortecimento passivo 620 e um circuito controlado por tiristor 630.

[053] O circuito de filtro de amortecimento passivo 620 compreende um resistor de filtro 622, um capacitor de filtro 624 e um reator de filtro 626. O circuito controlado por tiristor 630 compreende um reator de válvula de tiristor 632 em série com uma válvula de tiristor 634. A operação do circuito de filtro de amortecimento passivo 620 e do circuito controlado por tiristor 630 pode ser coordenada monitorando-se a corrente através do resistor de filtro 622 e utilizando- se o valor de corrente medido para controlar a operação da válvula de tiristor 634.

[054] Um comutador de desvio (não mostrado) pode ser incluído em paralelo com o circuito de filtro de amortecimento passivo 620 e/ou com o circuito controlado por tiristor 640, para proteger o circuito de filtro de amortecimento passivo 620, e/ou o circuito controlado por tiristor 640 no caso de falha ou para a manutenção do sistema. A operação do circuito mostrado na Figura 6 é semelhante àquela do circuito mostrado na Figura 4. De modo similar à Figura 5, os componentes da Figura 6 não precisam estar em uma localização em comum.

[055] De acordo com outras realizações, um sistema de monitoramento distinto pode fornecer entrada para a operação da válvula de tiristor 634 e/ou do comutador de filtro.

[056] A Figura 7 é um diagrama de fluxo de um método exemplificativo 700 para controlar uma interconexão e uma operação de um circuito híbrido de TCSC e amortecimento passivo em referência à Figura 3. Na etapa 710, o resistor de filtro 322 do circuito de amortecimento passivo 320 amortece uma ressonância em série subsíncrona causada pelo banco de capacitor principal 310 e recebe uma corrente de uma ou mais fontes geradoras de potência (não mostradas) na etapa 720. Na etapa 730, a corrente medida através de resistor de filtro 322 é enviada para o controlador de circuito controlado por tiristor 340 para coordenar o controle da válvula de tiristor 344 do circuito controlado por tiristor 340.

[057] Realizações do circuito híbrido de TCSC e filtro de amortecimento passivo fornecem desempenho aprimorado de mitigação de SSR durante um regime permanente assim como durante regimes transientes, e um amortecimento de oscilação de potência. Adicionalmente, o circuito reduz custos de fabricação minimizando-se a necessidade de uma operação de resfriamento a ser executada dentro do capacitor em série.

[058] Essa descrição escrita usa exemplos, para revelar a invenção, que incluem o melhor modo e, também, para permitir que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, inclusive fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos técnicos no assunto. Tais outros exemplos são destinados a estarem dentro do escopo das reivindicações se os mesmos tiverem elementos estruturais que não se difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso os mesmos incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações. LISTA DE COMPONENTES Figura 1 100- linha de transmissão 110- banco de capacitor principal 126- reator de filtro 120- circuitos de filtro 122- resistor 124- capacitor Figura 2 200- linha de transmissão 210- capacitor principal 220- reator de válvula de tiristor 230- válvula de tiristor Figura 3 300- circuito de filtro 310- banco de capacitor 320- circuito de filtro de amortecimento 326- reator de filtro 322- resistor de filtro 324- capacitor de filtro 330- comutador de filtro 340- circuito controlado por tiristor 342- reator de válvula de tiristor 344- válvula de tiristor 305- linha de transmissão Figura 4 400- circuito de filtro 410- banco de capacitor 420- circuito de filtro 426- reator de filtro 405- linha de transmissão 424-capacitor de filtro 422- resistor de filtro 430- circuito controlado por tiristor 432- reator de válvula de tiristor 434- válvula de tiristor Figura 5 500- circuito de filtro 505- linha de transmissão 510- segmento de capacitor 520- circuito 540- circuito 522- resistor de filtro 524- capacitor de filtro 526- reator de filtro 542- reatores de válvula de tiristor 544- válvulas de tiristor 530- comutador de filtro Figura 6 600- circuito 610- segmentos de capacitor 620- circuito de filtro 622- resistor de filtro 624- capacitor 626- reator de filtro 605- linha de transmissão 630- circuito controlado 632- reator 634- válvula de tiristor Figura 7 700- método exemplificativo 710- etapa 720- etapa 730- etapa

Claims

1. CONJUNTO DA COMBINAÇÃO DE CAPACITORES EM SÉRIE (310, 410, 510, 610) e um circuito híbrido de tiristor e filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600) para controlar fluxo de potência sobre uma linha de transmissão (305, 405, 505, 605) eletricamente conectada em série aos capacitores em série (310, 410, 510, 610) pelo circuito híbrido de tiristor e filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600), compreendendo: um circuito de filtro (320, 420, 520, 620); e um circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630); caracterizado pelo circuito de filtro (320, 420, 520, 620) compreender: um reator de filtro (326, 426, 526, 626) e um capacitor de filtro (324, 542, 524 624) eletricamente conectados em paralelo; e um resistor de filtro (322, 422, 522, 622) configurado para amortecer uma ressonância em série subsíncrona causada pelos capacitores em série (310, 410, 510, 610) eletricamente conectado em série com o reator de filtro (326, 426, 526, 626) e o capacitor de filtro (324, 424, 524, 624).

2. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo circuito híbrido de tiristor e filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600) compreenderem adicionalmente um comutador de filtro (330, 530) configurado para facilitar a interconexão e a operação do circuito de filtro (320, 520), o comutador de filtro (330, 530) sendo eletricamente conectado em série com o circuito de filtro (320, 520).

3. CONJUNTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630) compreender: um reator de válvula de tiristor (342, 432, 542, 632); e uma válvula de tiristor (344, 434, 544, 634).

4. CONJUNTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo circuito de filtro (320, 420) e o circuito controlado por tiristor (340, 430) serem eletricamente conectados em paralelo, e em que o circuito híbrido de tiristor e o filtro de amortecimento passivo (300, 400) são eletricamente conectados em paralelo com os capacitores em série (310, 410).

5. CONJUNTO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo circuito de filtro (520, 620) e o circuito controlado por tiristor (540, 630) serem eletricamente conectados em série, e em que capacitores em série (510, 610) compreendem uma pluralidade de segmentos de capacitores em série, os circuitos de filtro (520, 620) sendo eletricamente conectados em paralelo a uma primeira série de segmentos de capacitor, e o circuito controlado por tiristores (540, 630) sendo eletricamente conectados em paralelo com uma segunda série de segmentos de capacitores.

6. MÉTODO PARA EXECUTAR UMA OPERAÇÃO DE UM CIRCUITO HÍBRIDO de capacitor em série controlado por tiristor e filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600) para controlar fluxo de potência sobre uma linha de transmissão (305, 405, 505, 605) eletricamente conectada em série a capacitores em série (310, 410, 510, 610), o controlador de circuito híbrido de tiristor e filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600) compreendendo circuito de filtro (320, 420, 520, 620) e um circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630), em que o circuito de filtro (320, 420, 520, 620) compreende: um reator de filtro (326, 426, 526, 626) e um capacitor de filtro (324, 542, 524 624) eletricamente conectados em paralelo; e um resistor de filtro (322, 422, 522, 622) configurado para amortecer uma ressonância em série subsíncrona causada pelos capacitores em série (310, 410, 510, 610) eletricamente conectado em série com o reator de filtro (326, 426, 526, 626) e o capacitor de filtro (324, 424, 524, 624), o método sendo caracterizado por compreender as etapas de: controlar uma interconexão e uma operação de um circuito de filtro (320, 420, 520, 620) e um circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630) do circuito híbrido de tiristor e circuito de filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600), com base em uma coordenação de controle, para conectar a um banco de capacitor em série (310, 410, 510, 610).

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo controle da interconexão e da operação pelo resistor de filtro do circuito de filtro (320, 420, 520, 620) e o circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630) adicionalmente compreender as etapas de: usar o resistor de filtro (322, 422, 522, 622) para amortecer uma ressonância em série subsíncrona causada pelo banco de capacitor em série (310, 410, 510, 610); e receber uma corrente a partir de uma ou mais fontes geradoras de potência e transmitir a corrente recebida para o circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630) para controlar uma válvula de tiristor (344, 434, 544, 634) do circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630).

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de: usar o resistor de filtro (322, 422, 522, 622) do circuito de filtro (320, 420, 520, 620) para monitorar o fluxo de corrente a partir de uma fonte geradora de potência conectada a uma linha de transmissão (305, 405, 505, 605); e transmitir a corrente par coordenar a operação de um circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630).

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630) compreender uma válvula de tiristor (344, 434, 544, 634) e em que o método compreende adicionalmente as etapas de: utilizar a corrente transmitida de um reator de filtro (326, 426, 526, 626) para informar o disparo de uma válvula de tiristor (344, 434, 544, 634) do circuito controlado por tiristor (340, 430, 540, 630); monitorar um componente subsíncrono da corrente; e coordenar a operação da válvula de tiristor (344, 434, 544, 634) com base no componente subsíncrono.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de: monitorar a corrente no circuito de filtro (320, 420, 520, 620) executando-se um algoritmo que analisa a magnitude de correntes subsíncronas que fluem através do resistor de filtro (322, 422, 522, 622), e alterar um nível de operação a vernier da válvula de tiristor (344, 434, 544, 634) para amortecer os transientes, em que o início da operação da válvula de tiristor (344, 434, 544, 634) é executado ao se exceder uma magnitude predeterminada.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo circuito híbrido de capacitor em série controlado por tiristor e filtro de amortecimento passivo (300, 400, 500, 600) compreender adicionalmente um comutador de filtro (330, 530) configurado para facilitar a interconexão e operação do circuito de filtro (320, 520) e em que o método adicionalmente compreende as etapas de: realizar a interconexão e operação do circuito de filtro (320, 520) através da transmissão de um sinal de bloqueio ao circuito controlado por tiristor (340, 540) para bloquear temporariamente o circuito controlado por tiristor (340, 540) e, simultaneamente, transmitir o sinal de bloqueio ao comutador de filtro (330, 530) para iniciar a operação do circuito de filtro (320, 420) enquanto o circuito controlado por tiristor (340, 540) está temporariamente bloqueado.