CN102044879B - 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器 - Google Patents

一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器 Download PDF

Info

Publication number
CN102044879B
CN102044879B CN201010624232.6A CN201010624232A CN102044879B CN 102044879 B CN102044879 B CN 102044879B CN 201010624232 A CN201010624232 A CN 201010624232A CN 102044879 B CN102044879 B CN 102044879B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
statcom
chain
change
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201010624232.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102044879A (zh
Inventor
王轩
蒋晓春
邓占锋
包海龙
何维国
郑斌毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Shanghai Municipal Electric Power Co
China EPRI Science and Technology Co Ltd
Original Assignee
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Shanghai Municipal Electric Power Co
China EPRI Science and Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, Shanghai Municipal Electric Power Co, China EPRI Science and Technology Co Ltd filed Critical China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority to CN201010624232.6A priority Critical patent/CN102044879B/zh
Publication of CN102044879A publication Critical patent/CN102044879A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102044879B publication Critical patent/CN102044879B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/10—Flexible AC transmission systems [FACTS]

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明主要是提供一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器STATCOM。静止同步补偿器(STATCOM)一般由并联接入系统的电压源换流器构成，其输出的容性或感性无功电流连续可调且独立于与系统连接点的电压。通常，电压源换流器，由可关断器件实现换相，直流侧储能元件为电容器的换流器。一个基本的换流及用于换流的辅助设备所组成的运行单元一同构成换流模块。本发明中所指链节为链式电压源换流器中的一个换流模块；模组所指为链式STATCOM中成组的链节。

Description

一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器
技术领域
本发明属于电力系统灵活交流输电技术领域，具体涉及一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器STATCOM。
背景技术
STATCOM(Static Synchronous Compensator)是一种新型静止型的动态无功补偿装置。它按照调相机的原理，采用新一代的电力电子器件(IGBT、IGCT和IEGT)和现代控制技术(如逆系统、直接反馈线性化等)，在系统故障或负荷突增时，能动态提供无功电压支撑，防止系统发生电压崩溃，减少因低电压而释放的负荷数量，同时在提高线路输送能力、阻尼功率振荡、增强系统稳定性等方面具有优越性能，是目前最有效的动态无功补偿装置。
从上世纪90年代末，STATCOM在日本及欧美得到了广泛应用，尤其是在冶金、铁道等需要快速动态无功补偿的场合。但目前国际上研制成功的大容量STATCOM装置总共不到10台，百兆乏级STATCOM更少。主要原因是受当前可关断器件水平限制，要设计高压大容量STATCOM模组必须对器件进行串并联，而串并联技术涉及到无源均压技术及有源均压技术等一系列复杂技术。同时电力系统应用的STATCOM与一般的低压电力电子设备不同，很难具有统一的规格，需要根据具体工程进行定制，而全部采用工程定制很难保证装置的可靠性。并且随着电力市场的发展，系统运行方式变化更加频繁，系统某些节点无功需求急剧变化，有必要建立一种移动式无功补偿系统，向系统紧急需要无功补偿的地点快速转移、安装和投入运行，以使系统保持更高的安全性和更好的灵活性。
因此，在STATCOM整体装置的标准化、模块化等方面进行研究，采用模块化、积木式设计技术，既便于实现STATCOM的高电压大容量，又能够将可靠性和定制需要进行良好的结合，为动态无功补偿灵活配置提供一种创新性解决方案。
移动式STATCOM国外仅有ALSTOM公司有实际工程业绩，但是没有提出模组化结构。国内目前没有相似的技术。
发明内容
本发明主要是提供一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器STATCOM。静止同步补偿器(STATCOM)一般由并联接入系统的电压源换流器构成，其输出的容性或感性无功电流连续可调且独立于与系统连接点的电压。通常，电压源换流器，由可关断器件实现换相，直流侧储能元件为电容器的换流器。一个基本的换流及用于换流的辅助设备所组成的运行单元一同构成换流模块。本发明中所指链节为链式电压源换流器中的一个换流模块；模组所指为链式STATCOM中成组的链节。
本发明提供了一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器(STATCOM)，其特征在于其由三个三角形连接的单相静止同步补偿器构成，将该同步补偿器放置在可移动的平台上，使用时将该可移动式静止同步补偿器并联接入电力系统，其特征在于每个单相静止同步补偿器由单相换流链、两个连接电抗器串联构成，两个连接电抗器位于单相换流链的两端，回路中可以串联启动回路，启动回路一般由启动电阻与旁路断路器并联构成，所述每个单相换流链由1个或若干个换流模组串联或并联构成，每个换流模组由若干个链节串联或并联构成，每个链节内的主要电路包括H桥型电压源换流器；
每个单相模组由若干个功能结构完全相同的换流链节串联构成，由A相、B相、C相三个完全相同的单相模组组成一个三相模组，通过将每个三相模组中的单相模组的输出端串联起来可以构成各种电压等级的STATCOM换流链，通过将每个三相模组中的单相模组的输出端并联可以构成各种容量等级的STATCOM换流链；
单个单相模组由串联连接的链节及辅助电路构成，其中，每个链节内部主电路包括：直流电容、放电电路、基于电力电子器件的H桥电路、旁路电路、取能电路以及控制电路；所述H桥电路由两个分别由上、下管串联构成的桥臂并联组成，两个桥臂上端通过直流母线与直流电容的正极相连，两个桥臂下端通过直流母线与直流电容的负极相连，两个桥臂的中点作为本链节的交流输出端分别与相邻链节交流端首尾连接；放电电路通常由IGBT器件与放电电阻串联构成，与直流母线并联使用；旁路电路与链节交流输出端并联；
各部分电路的作用是：放电电路是为直流母线电容提供过压保护，当直流母线电压超过整定的阈值之后，放电IGBT导通，通过放电电阻Rd给直流母线电容放电；H桥为链节功能的核心电路，根据控制器命令输出补偿电压；旁路部分为整个链节提供保护，当链节内部发生任何故障时，旁路晶闸管导通，同时实现冗余功能；单元控制器部分负责接收并执行主控制器下发的命令，把功率模块内部的状态上传给主控制器，对功率模块进行控制、监测和保护。
其中，三个单相模组，每个单相模组两端各串联1个连接电抗器构成单相STATCOM，3个单相STATCOM三角接线共同构成1个三相STATCOM。
其中，若干个串联连接的单相模组构成的换流链，每个换流链两端各串联1个连接电抗器构成单相STATCOM，3个单相STATCOM三角接线构成1个三相STATCOM，与系统并联使用。
其中，由1个或若干个串联连接的单相模组构成的换流链，每个换流链两端各串联1个连接电抗器构成单相STATCOM，3个单相STATCOM三角接线构成单位容量的三相STATCOM，多组单位容量的STATCOM与系统并联使用。
本发明的有益效果是：以模组为单个容量单元，由三个单相模组构成一个三相模组。通过三相模组的串联可以构成不同电压等级的STATCOM换流链，模组的并联可以构成不同容量等级的STATCOM换流链。这种模组化、积木式技术便于实现STATCOM的电压等级扩展和容量扩展以及装置的移动化，增加了装置的可靠性和灵活性。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是依据本发明的模组化结构的可移动式静止同步补偿器的单相模组示意图；
图2是依据本发明的模组化结构的三相换流模组；
图3是1个三相模组应用情况下构成的静止同步补偿器；
图4是3个三相模组串联构成的更高电压等级的静止同步补偿器；
图5是在图4基础上，装置并联使用，构成更大容量的静止同步补偿器；
图6是依据本发明的STATCOM系统主接线示意图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进行详细的说明。
1.本发明涉及的名词术语：
STATCOM：静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator)，由并联接入系统的电压源换流器构成，其输出的容性或感性无功电流连续可调且独立于与系统连接点的电压。
链式STATCOM：采用链式(H桥串联)电压源换流器的STATCOM装置。
移动式STATCOM：采用紧凑化结构设计、便于运输的方式，在寿命期内可快速转移安装地点，可根据系统条件简单配置即可投运的STATCOM装置。
电压源换流器(VSC)：电压源换流器(Voltage Source Converter-VSC)，由可关断器件实现换相，直流侧储能元件为电容器的换流器。
换流模块：一个基本的换流及用于换流的辅助设备所组成的运行单元。
链节：链式电压源换流器中的一个换流模块。
换流链：由多个链节组成的实现换流运行的组装换流设备，可以实现复杂的换流过程。
换流模组：指链式STATCOM中成组的链节。
2.各部分层次关系：
用于输电系统的链式结构STATCOM由三个单相STATCOM三角形连接构成，与系统并联使用。每个单相STATCOM由单相换流链、2个连接电抗器串联构成，两个连接电抗器位于单相换流链的两端，回路中可以串联启动回路，启动回路一般由启动电阻与旁路断路器并联构成。每个换流链由1个或若干个换流模组串联或并联构成。每个换流模组由若干个换流模块串联或并联构成，用于链式STATCOM的换流模块也称为链节。链节内主要电路为H桥型电压源换流器。
图1(a)是本发明的单相模组组成示意图，即单个链节，模组由n个换流链节交流端串联构成。
图1(b)是本发明的单相模组的链节电路结构示意图，链节电路包括取能/送能电路、控制电路、驱动电路、电压源换流器、放电电路、链节旁路电路等部分。其连接关系为放电电路在电压源换流器直流侧并联；链节旁路电路在电压源换流器交流侧并联。取能或送能电路得到稳定的控制电源提供给链节控制电路及驱动电路。
图1(c)是本发明的一种链节电路的单个链节内电路的实例示意图。该图为基于IGBT器件的电路图。其连接关系为：H桥由两个桥臂并联构成，每个桥臂由上、下管串联构成，两个桥臂上端通过直流母线与直流电容的正极相连，两个桥臂下端通过直流母线与直流电容的负极相连，两个桥臂的中点作为本链节的交流输出端分别与相邻链节交流端首尾连接；放电电路通常由IGBT器件与放电电阻串联构成，与直流母线并联使用；旁路电路与链节交流输出端并联。取能电路从直流侧电容取电。
图2：三相模组，即由3个单相模组构成，A相模组首尾端分别记为A1、A2，B相模组首尾端分别记为B1、B2，C相模组首尾端分别记为C1、C2。
图3：由1个三相模组、连接电抗器构成的单位电压等级、单位容量的静止同步补偿器，每相模组两端分别与连接电抗器串联构成一相STATCOM，三相采用三角形连接，与系统并联使用。
图4：3个三相模组，各相串联，每相模组两端分别与连接电感串联构成一相STATCOM，三相采用三角形连接，与系统并联使用，扩展了STATCOM电压等级。
图5：在图4基础上，两套STATCOM并联使用，构成了更大容量等级的STATCOM。
如图1所示，每个单相模组由若干个功能结构完全相同的换流链节串联构成，一个三相模组由A相、B相、C相三个完全相同的单相模组构成，如图2所示。通过将每个三相模组中的单相模组的输出端串联起来可以构成不同电压等级的STATCOM换流链，通过模组的并联可以构成不同容量等级的STATCOM换流链。这种积木式的方法便于STATCOM电压等级的扩展和容量的扩展，实现STATCOM的高压大容量化，提高定制性工程的可靠性。如果将模组放置在移动化的平台上，则为动态无功补偿灵活配置提供了一种创新性的解决方案。
下面以实例介绍几种模组化结构的STATCOM。对于一个电压等级为12kV，容量为5.7MVA的单相模组。
应用一：电压等级为10kV、容量为17MVA的三相STATCOM，由三个单相模组三角接线配合6个连接电抗器共同构成，如图3所示，图中的电抗器是STATCOM接入系统的必要设备，主要由STATCOM的电压等级和容量等级决定。
应用二：电压等级为35kV、容量为50MVA的三相STATCOM，以应用一中的三相模组为单个容量单元，三个串联后三角接线配合6个连接电抗器共同构成，如图4所示。
应用三：电压等级为35kV、容量为100MVA的三相STATCOM，以应用二中的三相STATCOM为单个容量单元，并联构成即可，如图5所示。
如图6所示是本发明的STATCOM系统主接线示意图。
以35kV STATCOM应用为例：
工程中应用的移动式STATCOM接线方式如下：装置电源取自35kV母线，通过1台35kV隔离刀闸(带接地)、1台断路器、3只电流互感器、1台隔离开关(带接地)、3只避雷器与35kV STATCOM装置相连。
STATCOM每一相由单相换流链(由级联的H桥模块构成)、启动回路(由断路器与电阻并联构成)、连接电感串联组成，三相之间采用三角形接线，角外进线端设置1组带接地的隔离刀闸、1组避雷器(带计数器)。
图6中的附图标记如下：
G：带接地的隔离刀闸；DL：断路器；TA电流传感器；G1：带接地的隔离刀闸；FV：STATCOM进线避雷器；XK1、XK2、XK3：连接电抗器；R1、R2、R3：启动电阻；DL1、DL2、DL3：启动电阻旁路断路器；FV1、FV2、FV3：换流链避雷器。
装置构成：移动式35kV百兆乏级STATCOM装置包括1个辅助设备集装箱、3个STATCOM功能模块集装箱、户外放置的6个连接电抗器及隔刀、避雷器、断路器等设备。
表1移动式STATCOM主要设备
Figure BSA00000415049800051
Figure BSA00000415049800061
所有集装箱、底座尽量无缝拼接放置，分别运输。
此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (4)

1.一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器（STATCOM），其特征在于：其由三个三角形连接的单相静止同步补偿器构成，将该同步补偿器放置在可移动的平台上，使用时将该可移动式静止同步补偿器并联接入电力系统，每个单相静止同步补偿器由单相换流链、两个连接电抗器串联构成，两个连接电抗器位于单相换流链的两端，回路中可以串联启动回路，启动回路由启动电阻与旁路断路器并联构成，所述每个单相换流链由1个或若干个换流模组串联或并联构成，每个换流模组由若干个链节串联或并联构成，每个链节内的主要电路包括H桥型电压源换流器；
每个单相模组由若干个功能结构完全相同的换流链节串联构成，由A相、B相、C相三个完全相同的单相模组组成一个三相模组，通过将每个三相模组中的单相模组的输出端串联起来可以构成各种电压等级的STATCOM换流链，通过将每个三相模组中的单相模组的输出端并联可以构成各种容量等级的STATCOM换流链；
单个单相模组由串联连接的链节及辅助电路构成，其中，每个链节内部主电路包括：直流电容、放电电路、基于电力电子器件的H桥电路、旁路电路、取能电路以及控制电路；所述H桥电路由两个分别由上、下管串联构成的桥臂并联组成，两个桥臂上端通过直流母线与直流电容的正极相连，两个桥臂下端通过直流母线与直流电容的负极相连，两个桥臂的中点作为本链节的交流输出端分别与相邻链节交流端首尾连接；放电电路通常由IGBT器件与放电电阻串联构成，与直流母线并联使用；旁路电路与链节交流输出端并联；
各部分电路的作用是：放电电路是为直流母线电容提供过压保护，当直流母线电压超过整定的阈值之后，放电IGBT导通，通过放电电阻Rd给直流母线电容放电；H桥为链节功能的核心电路，根据控制器命令输出补偿电压；旁路部分为整个链节提供保护，当链节内部发生任何故障时，旁路晶闸管导通，同时实现冗余功能；单元控制器部分负责接收并执行主控制器下发的命令，把功率模块内部的状态上传给主控制器，对功率模块进行控制、监测和保护。
2.如权利要求1所述的可移动式静止同步补偿器，其特征在于：
三个单相模组，每个单相模组两端各串联1个连接电抗器构成单相STATCOM，3个单相STATCOM三角接线共同构成1个三相STATCOM。
3.如权利要求1所述的可移动式静止同步补偿器，其特征在于：
若干个串联连接的单相模组构成的换流链，每个换流链两端各串联1个连接电抗器构成单相STATCOM，3个单相STATCOM三角接线构成1个三相STATCOM，与系统并联使用。
4.如权利要求1所述的可移动式静止同步补偿器，其特征在于：
由1个或若干个串联连接的单相模组构成的换流链，每个换流链两端各串联1个连接电抗器构成单相STATCOM，3个单相STATCOM三角接线构成单位容量的三相STATCOM，多组单位容量的STATCOM与系统并联使用。
CN201010624232.6A 2010-12-31 2010-12-31 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器 Active CN102044879B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010624232.6A CN102044879B (zh) 2010-12-31 2010-12-31 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010624232.6A CN102044879B (zh) 2010-12-31 2010-12-31 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102044879A CN102044879A (zh) 2011-05-04
CN102044879B true CN102044879B (zh) 2014-03-12

Family

ID=43910774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010624232.6A Active CN102044879B (zh) 2010-12-31 2010-12-31 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102044879B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2840345C (en) * 2011-06-29 2016-06-07 Abb Technology Ag Method and controller for protecting a voltage source converter
CN102842858B (zh) * 2012-08-02 2015-09-09 广东电网公司东莞供电局 可移动高压大容量链式statcom系统集装箱结构
CN104377712A (zh) * 2014-11-28 2015-02-25 中电博瑞技术（北京）有限公司 一种statcom静止无功补偿装置
CN107809115B (zh) * 2017-10-09 2020-04-28 许继电气股份有限公司 一种降压式角型statcom及其控制方法
CN111026082B (zh) * 2019-12-11 2021-05-04 全球能源互联网研究院有限公司 一种换流链及其阀基控制器试验电路及试验方法
WO2021168791A1 (en) * 2020-02-28 2021-09-02 Abb Schweiz Ag Apparatus and method for controlling delta-connected cascaded multilevel converter

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1808827A (zh) * 2006-01-19 2006-07-26 清华大学 基于晶闸管的静止同步补偿器
KR100768391B1 (ko) * 2006-09-04 2007-10-18 한국전력공사 출력고조파 영향을 저감시킨 스탯콤 회로

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1808827A (zh) * 2006-01-19 2006-07-26 清华大学 基于晶闸管的静止同步补偿器
KR100768391B1 (ko) * 2006-09-04 2007-10-18 한국전력공사 출력고조파 영향을 저감시킨 스탯콤 회로

Also Published As

Publication number Publication date
CN102044879A (zh) 2011-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102983577B (zh) 一种采用模块化多电平换流器结构的可转换式静止补偿器
CN102044879B (zh) 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器
CN102983584B (zh) 一种用于不平衡系统的统一潮流控制器
CN101692579B (zh) 基于全控型变流器件的发电机组次同步振荡抑制方法
CN103001242B (zh) 一种基于模块化多电平换流器的hvdc兼upfc系统
CN103280829B (zh) 一种应用于大容量电池储能的隔离双级链式变流器
CN102969708B (zh) 一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器
CN207459728U (zh) 一种储能型多端口电力电子变压器
CN102938560A (zh) 一种基于双极式结构的直流换流站
CN203800680U (zh) 一种支持多组电池接入的大功率双向变流装置
CN102281014A (zh) 一种具有处理直流故障功能的多电平换流器
CN105119262B (zh) 同时实现电能质量调节和小电流接地故障有源消弧的电路
CN104410063B (zh) 一种级联型统一电能质量调节系统
CN105958523A (zh) 一种并联三端直流输电系统及其功率协调控制方法
CN101574935B (zh) 模块组合型牵引供电网电能质量调节系统
CN102255327A (zh) Svg解决三相电压不平衡的方法
CN102013690A (zh) 一种基于mmc模块化多电平的无变压器电感储能拓扑结构
CN201956688U (zh) 一种模组化结构的可移动式静止同步补偿器
CN203399013U (zh) 基于三电平h桥级联的静止同步补偿器及电压源逆变模块
CN206908254U (zh) 集约型融冰装置恒流、恒压模块化动态无功补偿部件
CN202930956U (zh) 一种用于不平衡系统的统一潮流控制器
CN102291016A (zh) 一种电气化铁路电能质量调节器
CN203039365U (zh) 一种基于模块化多电平换流器结构的线间潮流控制器
CN102013696A (zh) 一种无变压器电感储能拓扑结构
CN201774263U (zh) 一种基于mmc模块化多电平逆变器的无变压器电池储能拓扑结构

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant