CN104065063A - 一种适用于多条线路的统一潮流控制器 - Google Patents

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潘磊
董云龙
田杰
沈全荣
黄俊辉
王旭
杨林
王海潜
谢珍建
谈健
赵宏大
汪惟源
王新宝
常宝立
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State Grid Corp of China SGCC
State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
NR Electric Co Ltd
NR Engineering Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提出了一种适用于多条线路的统一潮流控制器，对于N条线路，包含至少一个并联变压器、N个并联侧换流器、N个串联侧换流器以及至少N个串联变压器；所述串联变压器的至少一侧并联至少一组旁路开关。每个串联侧换流器的交流侧与至少一个串联变压器连接后,再串联接入线路；N个并联侧换流器的交流侧与至少一个并联变压器连接后，再接入至少一条交流母线；至少一个串联侧换流器的直流侧连接至少一个并联侧换流器。此结构简单易行，可以实现多条线路潮流的独立控制、同时可以实现与不同交流母线进行无功功率交换或者交流母线电压控制。

Description

一种适用于多条线路的统一潮流控制器
技术领域
本发明涉及一种柔性交流输电技术，具体涉及一种适用于多条线路的统一潮流控制器。
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，最简单的UPFC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针对单条输电线路统一潮流控制器的拓扑结构及控制策略，对应用于多条输电线路的统一潮流控制器研究的较少。由于目前国内输电网络多为双回线路或者更多条线路，潮流优化问题以及N-1过流问题等会在多条线路上均有体现，另外，同一变电站内可能会有多条母线存在交流电压不稳定问题，需要一种装置解决多条线路的潮流控制以及多条母线电压问题。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种适用于多条输电线路的统一潮流控制器,此拓扑结构可以实现多种运行方式，简单易行、可靠性高，在控制多条线路潮流的同时，还可以控制多条交流母线的电压。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：
所述的统一潮流控制器，对于N条线路，N为自然数且N大于1，包含至少一个并联变压器、N个并联侧换流器、N个串联侧换流器以及至少N个串联变压器；所述串联变压器的至少一侧并联至少一组旁路开关；每个串联侧换流器的交流侧与至少一个串联变压器连接后,再串联接入线路；并联侧换流器的交流侧与至少一个并联变压器连接后，再接入至少一条交流母线；至少一个串联侧换流器的直流侧连接至少一个并联侧换流器。
进一步地：所述的统一潮流控制器还包含至少一个并联侧起动电路，相应地,所述的并联侧换流器连接至少一个所述并联侧起动电路，起动电路再与至少一个并联变压器连接。
进一步地：所述旁路开关为旁路断路器或者快速旁路开关。
进一步地：至少一组所述旁路断路器并联在所述串联变压器线路侧绕组的两端，用于控制所述串联变压器的接入或者退出线路。
进一步地：至少一组所述快速旁路开关并联在所述串联变压器阀侧绕组的两端，用于故障时将所述换流器快速旁路，与线路隔离。
进一步地：所述并联变压器接入的交流母线为相同、或者不同电压等级的交流母线。
进一步地：所述并联侧起动电路包括一对并联的电阻和开关，所述开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子器件构成的开关。
进一步地：所述快速旁路开关为断路器、双向反并联的晶闸管、或者其它电力电子器件。
进一步地：所述换流器为电压源型换流器，包括但不限于两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构。
进一步地：所述串联变压器为单相或者三相变压器，所述串联变压器的线路侧绕组分相串入线路。
采用上述方案后，本发明的统一潮流控制器具有更高的可靠性，可以在控制多条线路潮流的同时，控制多条母线的交流电压。所有并联侧换流器可以连接至同一交流母线或者不同的交流母线，根据不同交流母线侧的无功和电压控制需求，并联侧换流器的容量可以取为与串联侧换流器容量不一样。当串联侧换流器连接多个并联侧换流器时，在其中一个或者多个并联侧换流器故障后，仍能保证多条线路的潮流控制，可提高系统的可靠性。
附图说明
图1是本发明一个实施例的统一潮流控制器的单相等效结构图；
图2是本发明另一个实施例统一潮流控制器的单相等效结构图；
图3是本发明一个实施例的并联侧换流器接入不同电压等级交流系统的单相等效结构图。
图4是本发明一个实施例的串联侧换流器连接多个并联侧换流器的单相等效结构图。
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。
本发明提出一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其一个较优实施例如图1所示。图中，1为并联变压器，2为并联侧起动电路，3为并联侧换流器，4为串联侧换流器，5为串联变压器阀侧绕组并联的快速旁路开关，6为串联变压器，7、8为串联变压器线路侧绕组并联的旁路断路器，9为双回线路值等电抗。
所述的统一潮流控制器，对于N条线路，N为自然数且N大于1，包含至少一个并联变压器1、N个并联侧换流器3、N个串联侧换流器4以及至少N个串联变压器6；所述串联变压器6的至少一侧并联至少一个旁路断路器7、8、或者至少一组快速旁路开关5、或者两者均并联；每个串联侧换流器4的交流侧与至少一个串联变压器6连接后,再串联接入线路；并联侧换流器3的交流侧与至少一个并联变压器1连接后，再接入至少一条交流母线；至少一个串联侧换流器4的直流侧连接至少一个并联侧换流器3。并联侧换流器控制其接入母线的交流电压、或者控制与其对应接入交流系统的无功交换，同时控制直流电压、保证与其相连接的串联侧换流器的有功功率交换的平衡；串联侧换流器控制其接入线路的潮流。
需要说明的是，并联侧起动电路2非必须的，这里以含有起动电路2的情况作为实施例。另外，所述串联变压器6的至少一侧并联至少一组旁路开关，旁路开关可以是旁路断路器或者快速旁路开关。串联变压器6可以在一侧同时并联旁路断路器和/或快速旁路开关，也可以在串联变压器的两侧分别并联旁路断路器和/或快速旁路开关。
前述的统一潮流控制器还包含至少一个并联侧起动电路2，相应地，至少一个并联侧换流器3经过至少一个并联侧起动电路2连接后，再与至少一个并联变压器1连接；
前述统一潮流控制器的至少一个串联侧换流器4连接多个并联侧换流器3时，其中一个并联侧换流器故障后，通过转换开关操作，仍可以保证对所有线路的潮流控制，如图4所示的实施例，10为并联侧换流器3和串联侧换流器4连接的转换开关回路；
前述统一潮流控制器的串联变压器旁路断路器7、8，包括至少一组并联在变压器线路侧绕组两端，用于串联变压器的接入或者退出线路。
前述统一潮流控制器的串联变压器快速旁路开关5，包括至少一组并联在变压器阀侧绕组的两端，用于故障时将换流器快速旁路，与线路隔离。
前述统一潮流控制器的并联变压器1接入的交流母线可以为同一电压等级的交流母线，如图2所示的实施例，也可以为不同电压等级的交流母线，如图3所示的实施例。
前述统一潮流控制器的并联侧起动电路2包括一对并联的电阻和开关，所述开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子器件构成的开关。
前述统一潮流控制器的串联变压器快速旁路开关5，可以由断路器、或者双向反并联的晶闸管、或者其它电力电子器件构成。
前述统一潮流控制器的并联侧换流器3和串联侧换流器4可以为两电平结构、变压器多重化结构、模块化多电平结构或者其它拓扑结构的电压源型换流器。
前述统一潮流控制器的串联变压器6为单相或者三相变压器，所述串联变压器8的线路侧绕组分相串入线路。
需要说明的是,本发明中的各元件，如电抗器、电阻、开关等，大多是指等效元件；也就是说，电路结构中的等效元件既可以是单个的元件，也可以是多个同样的元件级联(串联、并联等)而成。对于本发明实施例中的任何等效元件，能够实现同样功能的任何等效电路应当都涵盖在本发明实施例的保护范围之内。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 (10)

1.一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：
所述统一潮流控制器，对于N条线路，N为自然数且N大于1，包含至少一个并联变压器、N个并联侧换流器、N个串联侧换流器以及至少N个串联变压器；所述串联变压器的至少一侧并联至少一组旁路开关；每个串联侧换流器的交流侧与至少一个串联变压器连接后,再串联接入线路；并联侧换流器的交流侧与至少一个并联变压器连接后，再接入至少一条交流母线；至少一个串联侧换流器的直流侧连接至少一个并联侧换流器。
2.如权利要求1所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述的统一潮流控制器还包含至少一个并联侧起动电路，相应地,所述的并联侧换流器连接至少一个所述并联侧起动电路，起动电路再与至少一个并联变压器连接。
3.如权利要求1所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述旁路开关为旁路断路器或者快速旁路开关。
4.如权利要求3所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：至少一组所述旁路断路器并联在所述串联变压器线路侧绕组的两端，用于控制所述串联变压器的接入或者退出线路。
5.如权利要求3所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：至少一组所述快速旁路开关并联在所述串联变压器阀侧绕组的两端，用于故障时将所述换流器快速旁路，与线路隔离。
6.如权利要求1所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述并联变压器接入的交流母线为相同、或者不同电压等级的交流母线。
7.如权利要求2所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述并联侧起动电路包括一对并联的电阻和开关，所述开关为隔离刀闸、或者断路器、或者由电力电子器件构成的开关。
8.如权利要求3所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述快速旁路开关为断路器、双向反并联的晶闸管、或者其它电力电子器件。
9.如权利要求1所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述换流器为电压源型换流器，包括但不限于两电平结构、变压器多重化结构或者模块化多电平结构。
10.如权利要求1所述的一种适用于多条线路的统一潮流控制器，其特征在于：所述串联变压器为单相或者三相变压器，所述串联变压器的线路侧绕组分相串入线路。
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