CN104348167B - 一种静止同步串联补偿器的起动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种静止同步串联补偿器的起动方法，步骤是：检验静止同步串联补偿器及其所在线路是否具备起动条件，若都具备则断开串联变压器旁路开关，闭合可投切充电电路中的投入开关，投入静止同步串联补偿器及其充电电路；闭合两个线路断路器，对线路充电，同时对串联换流器进行不控充电；待串联换流器的直流电压稳定后，采用定线路有功功率和定串联换流器直流电压的控制方式解锁串联换流器，继续对串联换流器充电；待串联换流器的直流电压稳定在额定电压，断开充电电路投入开关，退出充电；将线路有功功率稳定于指令值，完成起动过程。此方法能够平稳解决串流换流器充电解锁问题，使静止同步补偿器起动时对电网对换流器的冲击较小。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性交流输电技术，具体涉及一种静止同步串联补偿器的起动方法。
背景技术
随着经济的不断发展，人均用电负荷和用电负荷总量不断攀升，与此同时，由于一次能源在地理上分布不均，发电中心远离负荷中心，电力市场改革日益深化，这些都对电力工业的发展提出了新的要求，高电压、大容量、大规模、远距离输电是电力系统发展的必然趋势。然而，由于输电走廊、建造成本及环境保护等方面的限制，采用新建输电线路来改善区域供电的方式已经受到了严重制约，如何提高已有线路的输电能力和加强线路对潮流的综合管控已经成为时下的热门话题。
静止同步串联补偿器，又称SSSC（StaticSynchronousSeriesCompensator）,对于提高输电线路的稳定性，加强对线路潮流的管控有重要意义，也是统一潮流控制器UPFC（UnifiedPowerFlowController）的重要组成部分。静止同步串联补偿器的结构如图1所示，包括串联变压器1、可投切充电电路2、串联换流器3、串联变压器旁路开关4及线路断路器5、6，所述线路断路器5、6（经输电线路）分别连接串联变压器1同一侧的两端，且该两端之间串接串联变压器旁路开关4，而可投切充电电路2的一端串接在串联变压器1的另一侧，可投切充电电路2的另一端连接串联换流器3。静止同步串联补偿器通过一个电压源型换流器，在线路中串入一个与线路电流几乎垂直的电压，相当于在线路中串联电容/电抗来提高/降低线路的有功潮流；仅通过改变电压电流的超前滞后关系，以及电压垂直分量的幅值，就能快速有效的实现线路潮流的调控。
目前，在静止同步串联补偿器的研究领域里，仿真建模的研究已经较为成熟，稳态模型如电源等效模型、功率等效模型能满足对统一潮流控制器系统规划的需求，电磁暂态模型如两电平模型能满足对统一潮流控制器内部电气量研究的要求；换流器拓扑结构研究研究较为深入，对于两电平、三电平、H桥级联、变压器多重化、模块化多电平等拓扑的结构特点和应用场合的论述详实；基本控制策略研究较为完备，潮流控制，次同步振荡抑制，以及故障限流作用等都有不同程度的研究，详情可参考“姜旭．H桥级联式SSSC主电路拓扑分析及控制策略研究．华北电力大学，2007，5”、“李胜；张建华；蒋程；韩军锋．SSSC的有功和无功解耦策略．电力系统保护与控制，2009，37(12)：20-22,31”、“刘黎明；康勇；陈坚；朱鹏程．SSSC建模、控制策略及性能．电工技术学报，2006，21(9)：37-43”及“严伟佳；蒋平．抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制．高电压技术，2007，33(1)：189-192”，然而，在静止同步串联补偿器的起动方式研究上，尚属空白。
静止同步串联补偿器起动方法的难点，是解决串联换流器的充电解锁问题。静止同步串联补偿器通过串联换流器经变压器输出一个旋转电压到电网，该旋转电压直接等效为线路压降叠加在安装静止同步串联补偿器的母线端，会大幅影响线路的等效阻抗。如果采用了不恰当的起动方式，线路的潮流、母线电压都将大幅波动，严重影响系统的性能，甚至引起继电保护误动，最终造成静止同步串联补偿器无法投入使用。另外，串联变压器带电给换流器不控充电时，可能会造成换流阀电容过充，对阀的安全运行产生影响，必须采取措施使换流器不控充电的电压在合适的范围内。
因此，必须对静止同步串联补偿器的起动过程予以充分关注，找到一种使静止同步串联补偿器能够平稳起动的方法，更好地发挥静止同步串联补偿器来调控线路潮流的优势。
另外，静止同步串联补偿器作为统一潮流控制器的重要组成部分，其启动策略也可以直接指导统一潮流控制器串联部分的起动，为统一潮流控制器的串、并联侧换流器独立运行提供方便。
综合上述，为了提高静止同步串联补偿器起动的稳定性和可靠性，充分发挥静止同步串联补偿器以及统一潮流控制器应用的优势，需要找到一种能够平稳起动静止同步串联补偿器的方法。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种静止同步串联补偿器的起动方法，其通过在串联变压器二次侧并联阻值较小的起动电阻的措施，平稳解决串流换流器充电解锁问题，使静止同步补偿器起动时对电网对换流器的冲击较小。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种静止同步串联补偿器的起动方法，所述静止同步串联补偿器包括串联变压器、可投切充电电路、串联换流器、串联变压器旁路开关及两个线路断路器，所述两个线路断路器分别连接串联变压器同一侧的两端，且该两端之间串接串联变压器旁路开关，而可投切充电电路的一端串接在串联变压器的另一侧，可投切充电电路的另一端连接串联换流器；所述起动方法包括如下步骤：
（1）检验静止同步串联补偿器是否具备起动条件，检验静止同步串联补偿器所在线路是否具备充电条件，若都具备，进入步骤（2），否则重复步骤（1）；
（2）断开串联变压器旁路开关，闭合可投切充电电路中的投入开关，投入静止同步串联补偿器及其充电电路；
（3）闭合两个线路断路器，对线路充电，同时对串联换流器进行不控充电；
（4）判断串联换流器的直流电压是否稳定，不稳定则继续对串联换流器进行不控充电，重复步骤（4），稳定则转步骤（5）；
（5）采用定线路有功功率和定串联换流器直流电压的控制方式解锁串联换流器，继续对串联换流器充电；
（6）判断串联换流器的直流电压是否稳定在额定电压，是则转步骤（7），否则继续对串联换流器充电，重复步骤（6）；
（7）断开可投切充电电路中的投入开关，退出充电电路；
（8）将线路有功功率稳定于指令值，完成静止同步串联补偿器的起动过程。
上述步骤（3）中，串联换流器的不控充电过程和线路充电同时进行。
上述步骤（2）及步骤（7）中，可投切充电电路中的投入开关采用反并联晶闸管或机械开关。
上述串联换流器采用两电平电压源型换流器、多电平电压源型换流器、模块化多电平换流器或桥臂切换多电平换流器。
采用上述方案后，本发明通过在串联变压器二次侧并联阻值较小的起动电阻，在对线路和串联换流器进行充电时，按照串联变压器设计，起动电阻折合到一次侧阻值更小，对线路潮流以及线路端电压等的影响会比较小；同时，换流器并联在起动电阻上充电，通过该起动方法，换流器阀侧的电压电流冲击也比较小；串联换流器被部分充电，使换流器的器件控制单元成功取能，具备解锁条件。
具有平稳起动能力的静止同步串联补偿器，能够发挥其电压源变换器快速调节的优势，能够根据复杂的工况要求在线改变传入线路等效电容/电抗的大小，最终达到动态调节线路有功潮流的目标，在柔性交流输电领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是静止同步串联补偿器的拓扑结构图；
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供的一种静止同步串联补偿器的起动方法，通过在串联变压器二次侧并联起动电阻的措施，在较小改变线路输送有功、无功潮流的前提下实现静止同步串联补偿器的平稳充电和解锁过程。
本发明所针对的静止同步串联补偿器如图1所示，包括串联变压器1、可投切充电电路2、串联换流器3、串联变压器旁路开关4及线路断路器5、6，所述线路断路器5、6分别连接串联变压器1同一侧的两端，且该两端之间串接串联变压器旁路开关4，而可投切充电电路2的一端串接在串联变压器1的另一侧，可投切充电电路2的另一端连接串联换流器3；其中的串联换流器3可采用两电平电压源型换流器、多电平电压源型换流器、模块化多电平换流器和桥臂切换多电平换流器等电压源型换流器。如图2所示，所述起动方法包括如下步骤：
（1）检验静止同步串联补偿器是否具备起动条件，检验静止同步串联补偿器所在线路是否具备充电条件，只有当前述两个起动条件都具备时，进入步骤（2），否则重复步骤（1），直至条件满足；
（2）断开串联变压器旁路开关4，闭合可投切充电电路2中的投入开关，投入静止同步串联补偿器及其充电电路；其中，所述投入开关可采用反并联晶闸管或机械开关；
（3）闭合线路断路器5、6，对线路充电，同时对串联换流器3进行不控充电；其中，串联换流器3的不控充电过程和线路充电可以同时进行；
（4）待串联换流器3的直流电压稳定后，进入步骤（5）；
（5）采用定线路有功功率和定串联换流器直流电压的控制方式解锁串联换流器3，继续对串联换流器3充电；
（6）待串联换流器3的直流电压稳定在额定电压后，进入步骤（7）；
（7）断开可投切充电电路2中的投入开关，退出充电电路；
（8）待线路有功功率稳定于指令值，完成静止同步串联补偿器的起动过程。
本发明的起动方法同样适用于线间潮流控制器等多条线路安装静止同步串联补偿器的起动方法，以及适用于统一潮流控制器的串联部分独立运行时的起动。
本发明以充电电路为并联的电阻为例来介绍实施方案，但本发明不限于采用该结构的静止同步串联补偿器的起动方法，任何采用并联阻抗作为充电电路来进行静止同步串联补偿器起动的方法都属于本发明的范围之内。
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 (4)
1.一种静止同步串联补偿器的起动方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）检验静止同步串联补偿器是否具备起动条件，检验静止同步串联补偿器所在线路是否具备充电条件，若都具备，进入步骤（2），否则重复步骤（1）；
（2）断开串联变压器旁路开关，闭合可投切充电电路中的投入开关，投入静止同步串联补偿器及其充电电路；
（3）闭合两个线路断路器，对线路充电，同时对串联换流器进行不控充电；
（4）判断串联换流器的直流电压是否稳定，不稳定则继续对串联换流器进行不控充电，重复步骤（4），稳定则转步骤（5）；
（5）采用定线路有功功率和定串联换流器直流电压的控制方式解锁串联换流器，继续对串联换流器充电；
（6）判断串联换流器的直流电压是否稳定在额定电压，是则转步骤（7），否则继续对串联换流器充电，重复步骤（6）；
（7）断开可投切充电电路中的投入开关，退出充电电路；
（8）将线路有功功率稳定于指令值，完成静止同步串联补偿器的起动过程。
2.如权利要求1所述的一种静止同步串联补偿器的起动方法，其特征在于：所述步骤（3）中，串联换流器的不控充电过程和线路充电同时进行。
3.如权利要求1或2所述的一种静止同步串联补偿器的起动方法，其特征在于：所述步骤（2）及步骤（7）中，可投切充电电路中的投入开关采用反并联晶闸管或机械开关。
4.如权利要求1或2所述的一种静止同步串联补偿器的起动方法，其特征在于：所述串联换流器采用两电平电压源型换流器、多电平电压源型换流器、模块化多电平换流器或桥臂切换多电平换流器。
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