CN103326373A - 适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法。包括有电抗器，电容器，晶闸管阀，旁路断路器；晶闸管阀和旁路断路器并联后的高压端与电抗器的低压端连接，晶闸管阀和旁路断路器并联后的低压端与电容器的高压端连接；电容器三相的低压端直接连接；电抗器三相的高压侧通过隔离刀闸及断路器与变电站站内的母线连接，旁路断路器、隔离刀闸、断路器的位置信号，晶闸管阀状态信号及各电流测量信号和电压测量信号接入控制保护系统，晶闸管阀、旁路断路器和断路器控制命令由控制保护系统发出。本发明能够大大提高动态无功补偿装置运行的可靠性，降低运行维护工作量，且不需要采用水冷却设备，显著降低动态无功补偿的工程造价，还可以充分利用已建变电站原有电容补偿装置，本发明操作简单，控制方便。

Description

适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法

技术领域

本发明是一种适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法，属于适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法的创新技术。

背景技术

对于交直流混合运行、多回大容量直流集中落点的大电网，受端交流系统的故障可能导致多回直流同时换相失败，产生复杂的交直流相互影响，这类电网受端负荷密集，感应电动机比例较高，负荷中心地区缺乏电源支撑，快速响应的动态无功不足，动态电压稳定问题突出，威胁系统安全。动态无功补偿可以快速调节系统无功功率，增强系统动态电压的支撑能力，是维系该类电网安全的重要措施之一。静止无功补偿装置（Static Var Compensator, SVC）和静止同步补偿器（Static Synchronous Compensator, STATCOM）是动态无功补偿中最为成熟的两种重要装置。这两种装置已经在我国电网中得到了一定的应用，对维持系统母线电压稳定、提高系统暂态稳定性都有较好的作用。但这两种装置只要容量达到一定程度，就必须采用水冷却设备，不但投资高、可靠性降低、运行维护工作量较大，且在已建变电站中安装也比较困难，不适合大范围使用。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种能够大大提高动态无功补偿装置运行的可靠性，降低运行维护工作量的适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法。本发明不需要采用水冷却设备，显著降低动态无功补偿装置的工程造价，还可以充分利用已建变电站原有电容补偿装置。

本发明的另一目的在于提供一种操作简单，控制方便的适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置的控制方法。

本发明的技术方案是：本发明的适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置，包括有电抗器La、Lb、Lc，电容器Ca、Cb、Cc,晶闸管阀SVa、SVb、SVc，旁路断路器Ba、Bb、Bc；晶闸管阀SVa和旁路断路器Ba并联后的高压端与电抗器La的低压端连接，晶闸管阀SVa和旁路断路器Ba并联后的低压端与电容器Ca的高压端连接；晶闸管阀SVb和旁路断路器Bb并联后的高压端与电抗器Lb的低压端连接，晶闸管阀SVb和旁路断路器Bb并联后的低压端与电容器Cb的高压端连接；晶闸管阀SVc和旁路断路器Bc并联后的高压端与电抗器Lc的低压端连接，晶闸管阀SVc和旁路断路器Bc并联后的低压端与电容器Cc的高压端连接；且电容器Ca、Cb、Cc的低压端直接连接；电抗器La、Lb、Lc的高压侧通过隔离刀闸K及断路器QF与变电站站内的母线连接，且隔离刀闸K，断路器QF，旁路断路器Ba、Bb、Bc的位置信号及电流信号Ia、Ib、Ic和电压信号Ua、Ub、Uc、Uca、Ucb、Ucc、Ula、Ulb、Ulc接入控制保护系统CP，晶闸管阀SVa、SVb、SVc的状态信号及上一级母线的电压信号UA、UB、UC接入控制保护系统CP的控制信号输入端，控制保护系统CP的控制信号输出端与晶闸管阀SVa、SVb、SVc连接及与旁路断路器Ba、Bb、Bc连接和与断路器QF连接，控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc导通或者闭锁的触发信号及发出旁路断路器Ba、Bb、Bc的分合命令和断路器QF的跳闸信号。

本发明适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置的控制方法，上述在监测到接入点母线电压和上级母线电压跌落幅值和速率超过设定值时，控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令, 晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发方法为：

1）控制保护系统CP实时采集晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc及晶闸管阀SVa、SVb、SVc低压侧电压Uca、Ucb、Ucc，将晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc和晶闸管阀低压侧电压Uca、Ucb、Ucc作为电抗器和电容器构成支路投入时刻的依据；

2）当晶闸管阀SVa、SVb、SVc未导通时，晶闸管阀高压侧电压Ula、Ulb、Ulc分别等于母线电压Ua、Ub、Uc，晶闸管阀低压侧电压Uca、Ucb、Ucc为电容器上的残余电压；

3）当电容器Ca、Cb、Cc上残余电压小于系统电压，且晶闸管阀SVa、SVb、SVc两端电压存在过零点时，则将晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc的过零点作为晶闸管阀的触发时刻；

4）当电容器Ca、Cb、Cc上残余电压大于系统电压峰值时，晶闸管阀两端电压不存在过零点，则选择晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc最接近零的时刻作为晶闸管阀的触发时刻，当晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc大于零时，以晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc负峰值作为触发时刻；晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc小于零时，以晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc正峰值作为触发时刻；

在控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令同时，控制保护系统CP发出相应的旁路断路器Ba、Bb、Bc的闭合命令，确定旁路断路器Ba、Bb、Bc闭合后，撤销晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令。

本发明由于采用晶闸管阀两端电压最接近零的时刻作为晶闸管阀的触发时刻，能够实现各电容器支路平滑、实时投切，能够实现在20ms内完成电容器支路的投入，不受电容器两端残余电压的影响，不会对电网造成冲击。此外，不论电容器残余电压为任何值，电容器支路均可实时、无冲击投入。具有良好的应用前景。本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置及其控制方法。

附图说明

图1为本发明的动态无功补偿装置的结构示意图。

图2为本发明的动态无功补偿装置应用于500kV变电站的结构示意图。

图3为本发明的动态无功补偿装置应用于220kV变电站的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明专利进一步详细说明。实施例：

本发明动态无功补偿装置的结构示意图如图1所示，本发明的适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置，包括有电抗器La、Lb、Lc，电容器Ca、Cb、Cc,晶闸管阀SVa、SVb、SVc，旁路断路器Ba、Bb、Bc；晶闸管阀SVa和旁路断路器Ba并联后的高压端与电抗器La的低压端连接，晶闸管阀SVa和旁路断路器Ba并联后的低压端与电容器Ca的高压端连接；晶闸管阀SVb和旁路断路器Bb并联后的高压端与电抗器Lb的低压端连接，晶闸管阀SVb和旁路断路器Bb并联后的低压端与电容器Cb的高压端连接；晶闸管阀SVc和旁路断路器Bc并联后的高压端与电抗器Lc的低压端连接，晶闸管阀SVc和旁路断路器Bc并联后的低压端与电容器Cc的高压端连接；且电容器Ca、Cb、Cc的低压端直接连接；电抗器La、Lb、Lc的高压侧通过隔离刀闸K及断路器QF与变电站站内的母线连接，且隔离刀闸K，断路器QF，旁路断路器Ba、Bb、Bc的位置信号及电流信号Ia、Ib、Ic和电压信号Ua、Ub、Uc、Uca、Ucb、Ucc、Ula、Ulb、Ulc接入控制保护系统CP，晶闸管阀SVa、SVb、SVc的状态信号及上一级母线的电压信号UA、UB、UC接入控制保护系统CP的控制信号输入端，控制保护系统CP的控制信号输出端与晶闸管阀SVa、SVb、SVc连接及与旁路断路器Ba、Bb、Bc连接和与断路器QF连接，控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc导通或者闭锁的触发信号及发出旁路断路器Ba、Bb、Bc的分合命令和断路器QF的跳闸信号。本实施例中，变电站站内的母线为35kV或10kV，电抗器La、Lb、Lc的高压侧通过隔离刀闸K及断路器QF与变电站站内35kV或10kV母线连接。

本发明适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置的控制方法，上述在监测到接入点母线电压和上级母线电压跌落幅值和速率超过设定值时，控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令, 晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发方法为：

1）控制保护系统CP实时采集晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc及晶闸管阀SVa、SVb、SVc低压侧电压Uca、Ucb、Ucc，将晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc和晶闸管阀低压侧电压Uca、Ucb、Ucc作为电抗器和电容器构成支路投入时刻的依据；

2）当晶闸管阀SVa、SVb、SVc未导通时，晶闸管阀高压侧电压Ula、Ulb、Ulc分别等于母线电压Ua、Ub、Uc，晶闸管阀低压侧电压Uca、Ucb、Ucc为电容器上的残余电压；

3）当电容器Ca、Cb、Cc上残余电压小于系统电压，且晶闸管阀SVa、SVb、SVc两端电压存在过零点时，则将晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc的过零点作为晶闸管阀的触发时刻；

4）当电容器Ca、Cb、Cc上残余电压大于系统电压峰值时，晶闸管阀两端电压不存在过零点，则选择晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc最接近零的时刻作为晶闸管阀的触发时刻，当晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc大于零时，以晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc负峰值作为触发时刻；晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc小于零时，以晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc正峰值作为触发时刻；

在控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令同时，控制保护系统CP发出相应的旁路断路器Ba、Bb、Bc的闭合命令，确定旁路断路器Ba、Bb、Bc闭合后，撤销晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令。

图2为本发明的动态无功补偿装置应用于500kV变电站实施例。 本发明动态无功补偿装置接在500kV变电站500kV主变压器的35kV侧，本实施例中，动态无功补偿装置接在变电站站内的35kV母线，电抗器La、Lb、Lc的高压侧通过隔离刀闸K及断路器QF与变电站站内35k母线连接。

图3为本发明的动态无功补偿装置应用于220kV变电站实施例。本发明动态无功补偿装置接在220kV变电站220kV主变压器的10kV侧，本实施例中，动态无功补偿装置接在变电站站内的10kV母线，电抗器La、Lb、Lc的高压侧通过隔离刀闸K及断路器QF与变电站站内10kV母线连接。

Claims (2)

1.一种适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置，其特征在于包括有电抗器La、Lb、Lc，电容器Ca、Cb、Cc,晶闸管阀SVa、SVb、SVc，旁路断路器Ba、Bb、Bc；晶闸管阀SVa和旁路断路器Ba并联后的高压端与电抗器La的低压端连接，晶闸管阀SVa和旁路断路器Ba并联后的低压端与电容器Ca的高压端连接；晶闸管阀SVb和旁路断路器Bb并联后的高压端与电抗器Lb的低压端连接，晶闸管阀SVb和旁路断路器Bb并联后的低压端与电容器Cb的高压端连接；晶闸管阀SVc和旁路断路器Bc并联后的高压端与电抗器Lc的低压端连接，晶闸管阀SVc和旁路断路器Bc并联后的低压端与电容器Cc的高压端连接；且电容器Ca、Cb、Cc的低压端直接连接；电抗器La、Lb、Lc的高压侧通过隔离刀闸K及断路器QF与变电站站内的母线连接，且隔离刀闸K，断路器QF，旁路断路器Ba、Bb、Bc的位置信号及电流信号Ia、Ib、Ic和电压信号Ua、Ub、Uc、Uca、Ucb、Ucc、Ula、Ulb、Ulc接入控制保护系统CP，晶闸管阀SVa、SVb、SVc的状态信号及上一级母线的电压信号UA、UB、UC接入控制保护系统CP的控制信号输入端，控制保护系统CP的控制信号输出端与晶闸管阀SVa、SVb、SVc连接及与旁路断路器Ba、Bb、Bc连接和与断路器QF连接，控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc导通或者闭锁的触发信号及发出旁路断路器Ba、Bb、Bc的分合命令和断路器QF的跳闸信号。

2.一种根据权利要求1所述的适用于多直流馈入电网的动态无功补偿装置的控制方法，其特征在于上述在监测到接入点母线电压和上级母线电压跌落幅值和速率超过设定值时，控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令,晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发方法为：

1）控制保护系统CP实时采集晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc及晶闸管阀SVa、SVb、SVc低压侧电压Uca、Ucb、Ucc，将晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc和晶闸管阀低压侧电压Uca、Ucb、Ucc作为电抗器和电容器构成支路投入时刻的依据；

2）当晶闸管阀SVa、SVb、SVc未导通时，晶闸管阀高压侧电压Ula、Ulb、Ulc分别等于母线电压Ua、Ub、Uc，晶闸管阀低压侧电压Uca、Ucb、Ucc为电容器上的残余电压；

3）当电容器Ca、Cb、Cc上残余电压小于系统电压，且晶闸管阀SVa、SVb、SVc两端电压存在过零点时，则将晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc的过零点作为晶闸管阀的触发时刻；

4）当电容器Ca、Cb、Cc上残余电压大于系统电压峰值时，晶闸管阀两端电压不存在过零点，则选择晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc最接近零的时刻作为晶闸管阀的触发时刻；当晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc大于零时，以晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc负峰值作为触发时刻；晶闸管阀两端电压Ula-Uca、Ulb-Ucb、Ulc-Ucc小于零时，以晶闸管阀SVa、SVb、SVc的高压侧电压Ula、Ulb、Ulc正峰值作为触发时刻；

在控制保护系统CP发出晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令同时，控制保护系统CP发出相应的旁路断路器Ba、Bb、Bc的闭合命令，确定旁路断路器Ba、Bb、Bc闭合后，撤销晶闸管阀SVa、SVb、SVc的触发命令。

Images