CN103280799A - 一种统一潮流控制器的起停方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种统一潮流控制器的起停方法，起动过程包括：先将并联侧变压器投入对并联侧换流器进行充电，然后解锁并联侧换流器控制直流电压稳定；解锁串联侧换流器、控制使串联侧变压器旁路开关电流到接近零；再断开旁路开关将串联侧变压器串入线路，线路稳定运行后串联侧换流器进入正常的运行方式；停运时，先切换串联侧换流器控制方式，使旁路开关在零电流附近合闸，之后控制使串联侧变压器电流逐渐降为零退出串联侧变压器，然后闭锁串、并联侧换流器、退出并联侧变压器。此方法可以有效抑制串联侧变压器投退时换流器的直流过电压和过电流，减小交流线路的电流振荡和对串联侧变压器的冲击，实现统一潮流控制器的平稳起动和停运。

Description

一种统一潮流控制器的起停方法

技术领域

本发明涉及一种柔性交流输电技术，具体涉及一种统一潮流控制器的起停方法。

背景技术

随着大型电力系统的互联以及各种新设备的使用，在使发电、输电更经济、更高效的同时也增加了电力系统的规模和复杂度；再加上大量的分布式发电系统接入电网，使传统的固定由输电网向配电网传送的潮流发生逆向；用户负荷的不断增长需要潮流控制手段提高现有的功率输送能力；正在蓬勃发展的智能电网和电力市场间复杂的功率交换需要频繁的潮流控制。

统一潮流控制器，又称UPFC（Unified Power Flow Controller）,是目前为止通用性最好的潮流控制装置，它由两个完全相同的电压源换流器通过直流公共端连接，可以看作是一台静止同步补偿器（STATCOM）和一台静止同步串联补偿器（SSSC）并联构成，仅通过改变控制规律，就能分别或同时并快速地实现并联补偿、串联补偿和移相等不同的控制功能，提高电力系统的性能。

目前对统一潮流控制器研究的较多的是其控制策略，潮流控制、阻尼系统振荡等控制功能，以及统一潮流控制器的故障限流功能，对统一潮流控制器的起停方式研究的比较少。常见的统一潮流控制器结构如图1所示（以只包含一个串联侧换流器、串联侧变压器二次侧为星型接法为例），包含一个并联侧换流器，一个或者多个串联侧换流器，还包含并联侧变压器、串联侧变压器、并联侧变压器进线开关、串联侧变压器旁路开关。一般的起动方式步骤为：先闭合并联侧变压器进线开关将并联侧变压器投入，给并联侧换流器进行不控充电；闭合串联侧变压器旁路开关投入串联侧变压器，给串联侧换流器进行不控充电；再依次按设定的控制方式解锁并联侧和串联侧的换流器，完成统一潮流控制器的起动。停运的方式与起动步骤相反，分别锁闭两侧换流器后再退出变压器，这种起停方式在串联侧变压器投入但换流器未解锁或换流器闭锁时，会在变压器和串联侧换流器产生很大的电压，甚至使变压器饱和，同时会造成换流器电容的过充，影响换流器设备的安全；另外，在变压器投入和退出瞬间线路电流也会有很大的突变，对交流系统的潮流产生很大影响。

为了解决以上起停方式的不足，提高统一潮流控制器起停的稳定性和可靠性，充分发挥统一潮流控制器的优势，需要一种更稳定、更适合工程应用的起停方式。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种统一潮流控制器的起停方法,其可以有效抑制换流器解、闭锁以及串联侧变压器投退时换流器的直流过电压和过电流，减小串联侧交流线路的电流振荡和对串联侧变压器的冲击，实现统一潮流控制器的平稳起动和停运，提高系统的稳定性和可靠性。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种统一潮流控制器的起停方法，所述起动方法包括如下步骤：

（a1）合并联侧变压器进线开关，对并联侧换流器和串联侧换流器进行不控充电，充电结束后进入步骤（a2）；

（a2）按定直流电压控制方式解锁并联侧换流器，控制直流系统电压在额定值，直流系统电压稳定后进入步骤（a3）；

（a3）以旁路开关零电流控制方式解锁串联侧换流器；

（a4）控制串联侧变压器旁路开关电流逐渐减小到电流阈值以内后，断开串联侧变压器旁路开关；

（a5）线路稳定运行后，统一潮流控制器进入正常的运行方式，完成起动过程；

所述停运方法包括如下步骤：

（b1）将串联侧换流器切换为旁路开关零电流控制方式；

（b2）合串联侧变压器旁路开关；

（b3）控制使串联侧变压器电流逐渐降为电流阈值以内；

（b4）闭锁串联侧换流器，将串联侧变压器从交流线路退出；

（b5）闭锁并联侧换流器，并断开并联侧变压器进线开关使并联侧变压器退出运行。

上述起停方法适用于拓扑结构采用变压器多重化、两电平或模块化多电平的电压源型换流器的统一潮流控制器。

上述起停方法适用于串联侧包括一个或者多个换流器的统一潮流控制器，若串联侧含有多个换流器，各串联侧换流器的一端通过变压器串联接入不同的交流输电线路上，另一端相并联后与并联侧换流器通过直流系统相连接，则在并联侧换流器解锁、直流系统电压稳定后，各串流侧换流器依次按上述起动步骤（a3）、（a4）、（a5）完成起动过程；停运时，各串联侧换流器依次按上述停运步骤（b1）、（b2）、（b3）、（b4）完成闭锁，再按上述停运步骤（b5）完成停运过程。

若在并联侧变压器阀侧串联有启动电路，所述起动步骤（a1）中，合并联侧变压器进线开关之前先投入启动电路，充电结束后再退出启动电路。

若在直流侧串联有启动电路，所述起动步骤（a3）中，在解锁串联侧换流器前先投入启动电路，解锁完成后再退出启动电路。

上述串联的启动电路包括并联的电阻和开关。

上述起动步骤（a4）中，串联侧变压器旁路开关为机械开关或由电力电子器件构成的开关。

上述起动步骤（a4）和停运步骤（b3）中的电流阈值，为所述串联侧变压器旁路开关正常断开所能承受的最大电流值。

采用上述方案后，本发明可以实现统一潮流控制器的平稳启动和停运：在起动时，并联侧换流器解锁控制使直流系统电压稳定后，串联侧换流器按旁路开关零电流控制方式解锁，在旁路开关电流接近为零、线路电流基本上全经串联侧变压器流过后，断开旁路开关，这样使串联侧变压器投入时对变压器以及换流器没有冲击，对交流系统也基本没有影响，实现统一潮流控制器的平稳接入；在停运时，先将串联侧换流器切换为旁路开关零电流控制方式，旁路开关在投入时线路基本没有扰动，投入后再控制使串联侧变压器电流逐渐降为接近零，使串联侧变压器平稳地退出，之后再依次闭锁串联侧和并联侧换流器，交流系统和换流器基本没有扰动。采用上述起停方案，可以提高统一潮流控制器的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本发明中统一潮流控制器的结构图；

图2是加入启动电路后的统一潮流控制器起停方式原理图；

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明提供一种统一潮流控制器的起停方法，经适当控制使串联侧变压器4的旁路开关6以接近零电流断开和闭合，使串联侧变压器4平稳地接入和退出，所述的统一潮流控制器包括一个并联侧换流器1，一个或者多个串联侧换流器2，各串联侧换流器2的一端通过串联侧变压器4串联接入不同的交流输电线路上，另一端相并联后与并联侧换流器1通过直流系统相连接；前述并联侧换流器1和串联侧换流器2均可以采用变压器多重化、两电平、模块化多电平或者其它拓扑结构的电压源型换流器。

图3是本发明中统一潮流控制器起动和停运方式的流程图。

所述的起动方法为：先启动并联侧换流器1，然后解锁串联侧换流器2，之后投入串联侧变压器4，起动的步骤如下：

（a1）合并联侧变压器进线开关5，对并联侧换流器1和串联侧换流器2进行不控充电。如图2所示，可以在并联侧变压器3阀侧串联启动电路7，在合并联侧变压器3的进线开关5前先投入启动电路7，减小并联侧变压器3投入时对并联侧换流器1及串联侧换流器2的冲击，并联侧变压器3投入后再退出启动电路7。

（a2）按定直流电压控制方式解锁并联侧换流器1，控制直流系统电压在额定值，同时按定无功功率或者定交流电压控制方式对并联侧交流系统进行无功补偿，待直流系统电压稳定进入步骤（a3）。

（a3）直流电压稳定后，以旁路开关零电流控制方式解锁串联侧换流器2。如图2所示，可以在直流侧串联启动电路8，在解锁串联侧换流器2前先投入启动电路8，解锁完成后再退出启动电路8。

（a4）控制串联侧变压器4的旁路开关6的电流逐渐减小到电流阈值以内后，断开串联侧变压器4的旁路开关6。

（a5）线路稳定运行后，统一潮流控制器进入正常的运行方式，完成统一潮流控制器的起动过程。

所述停运方法为：停运时，先将串联侧换流器2切换为旁路开关零电流控制方式，再合上旁路开关6退出串联侧变压器4，然后闭锁串流侧换流器2，之后闭锁并联侧换流器1，退出并联侧变压器3。所述停运步骤包括：

（b1）将串联侧换流器2切换为旁路开关零电流控制方式；

（b2）合串联侧变压器4的旁路开关6；

（b3）控制使串联侧变压器4的电流逐渐降为电流阈值以内；

（b4）闭锁串联侧换流器2，将串联侧变压器4从交流线路退出；

（b5）闭锁并联侧换流器1，并断开并联侧变压器3的进线开关5使并联侧变压器3退出运行。

在本实施例中，起动步骤（a4）和停运步骤（b3）中的电流阈值，为所述串联侧变压器旁路开关正常断开所能承受的最大电流值，对于不同的工程、不同的旁路开关，电流阈值不同，此为公知技术，不再赘述；串联的启动电路7、8包括并联的电阻和开关；所述串联侧变压器旁路开关6可以为机械开关，也可以为由电力电子器件构成的开关。

本发明以包含两个背靠背换流器的统一潮流控制器来介绍实施方案，但本发明不限于该结构的统一潮流器系统，对包含多个换流器的统一潮流控制器都适用。任何牵涉到先启动并联侧换流器1和串联侧换流器2、再投入串联侧变压器4的统一潮流控制器起动方法，以及先退出串联侧变压器4、再闭锁串联侧换流器2和并联侧换流器1的统一潮流控制器停运方法都属于本发明范围之内。

最后应该说明的是：结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到：本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的专利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：

所述起动方法包括如下步骤：

（a1）合并联侧变压器进线开关，对并联侧换流器和串联侧换流器进行不控充电，充电结束后进入步骤（a2）；

（a2）按定直流电压控制方式解锁并联侧换流器，控制直流系统电压在额定值，直流系统电压稳定后进入步骤（a3）；

（a3）以旁路开关零电流控制方式解锁串联侧换流器；

（a4）控制串联侧变压器旁路开关电流逐渐减小到电流阈值以内后，断开串联侧变压器旁路开关；

（a5）线路稳定运行后，统一潮流控制器进入正常的运行方式，完成起动过程；

所述停运方法包括如下步骤：

（b1）将串联侧换流器切换为旁路开关零电流控制方式；

（b2）合串联侧变压器旁路开关；

（b3）控制使串联侧变压器电流逐渐降为电流阈值以内；

（b4）闭锁串联侧换流器，将串联侧变压器从交流线路退出；

（b5）闭锁并联侧换流器，并断开并联侧变压器进线开关使并联侧变压器退出运行。

2.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：所述起停方法适用于拓扑结构采用变压器多重化、两电平或模块化多电平的电压源型换流器的统一潮流控制器。

3.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：所述起停方法适用于串联侧包括一个或者多个换流器的统一潮流控制器，若串联侧含有多个换流器，各串联侧换流器的一端通过变压器串联接入不同的交流输电线路上，另一端相并联后与并联侧换流器通过直流系统相连接，则在并联侧换流器解锁、直流系统电压稳定后，各串流侧换流器依次按上述起动步骤（a3）、（a4）、（a5）完成起动过程；停运时，各串联侧换流器依次按上述停运步骤（b1）、（b2）、（b3）、（b4）完成闭锁，再按上述停运步骤（b5）完成停运过程。

4.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：若在并联侧变压器阀侧串联有启动电路，所述起动步骤（a1）中，合并联侧变压器进线开关之前先投入启动电路，充电结束后再退出启动电路。

5.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：若在直流侧串联有启动电路，所述起动步骤（a3）中，在解锁串联侧换流器前先投入启动电路，解锁完成后再退出启动电路。

6.如权利要求4或5所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：所述串联的启动电路包括并联的电阻和开关。

7.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：所述起动步骤（a4）中，串联侧变压器旁路开关为机械开关或由电力电子器件构成的开关。

8.如权利要求1所述的一种统一潮流控制器的起停方法，其特征在于：所述起动步骤（a4）和停运步骤（b3）中的电流阈值，为所述串联侧变压器旁路开关正常断开所能承受的最大电流值。

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