CN107086574A - 一种潮流控制装置的接入电路及控制方法和潮流控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种潮流控制装置的接入电路及控制方法和潮流控制系统。所述接入电路包括：第一开关，用于在其闭合时为输电线路的电流提供通路；第四开关，与所述潮流控制装置并联；第二开关和第三开关，所述第四开关通过所述第二开关和所述第三开关与所述第一开关并联连接。所述控制方法在所述接入电路处于初始状态时包括：闭合所述第四开关；闭合所述第二开关和所述第三开关；断开所述第一开关；判断所述潮流控制装置是否达到预设条件；当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关。本发明通过对接入电路进行合理的开关配置和开关操作顺序，减少了潮流控制装置在接入输电线路过程中对电力系统和设备自身的冲击，可靠性增强。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种潮流控制装置的接入电路及控制方法和潮流控制系统。
背景技术
为合理控制电网的线路潮流，潮流控制装置接入输电线路或接入母线的需求越来越多。例如，在串联型潮流控制装置接入输电线路时，相当于在线路中串联注入了一个受控电压源，电压幅值和相位可以调节。随着串联注入电压的幅值和相位的变化，串联型潮流控制装置能够实现电压调节、阻抗补偿、移相等多种功能。典型的串联型潮流控制装置包括统一潮流控制器、静止串联同步补偿器等。在电网中应用串联型补偿装置能够合理控制线路潮流，实现经济运行，还能够均衡潮流，避免线路过载，此外有助于改善系统阻尼，提高功角稳定性。
但是串联型潮流控制装置的系统接入方式对于装置能否平滑切入电网来说至关重要，如何减少装置在接入或退出的过程中对电力系统和装置自身的冲击具有重要意义。当接入电压等级较高时，串联型潮流控制装置需要通过耦合变压器接入系统，不恰当的接入方式将导致并网操作时，由于杂散参数等原因产生不期望的过电压和过电流，威胁系统和设备的安全运行。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有的潮流控制装置接入输电线路中在接入电压等级较高时不能平滑切入电网导致对系统和设备造成较大冲击的缺陷。
本发明提供一种潮流控制装置的接入电路，包括：
第一开关，接入在输电线路中，用于在所述第一开关闭合时为所述输电线路的电流提供通路；
第四开关，与所述潮流控制装置并联；
第二开关和第三开关，所述第四开关通过所述第二开关和所述第三开关与所述第一开关并联连接。
优选地，所述第四开关使用电力电子快速开断装置或常规断路器。
优选地，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均使用隔离刀闸。
优选地，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均使用电力电子快速开断装置或常规断路器。
优选地，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均使用串联或并联连接的电力电子快速开断装置和常规断路器。
优选地，在所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的至少一个的一端设置有接地刀闸。
优选地，所述潮流控制装置为串联型潮流控制装置或串联加并联型潮流控制装置。
本发明还提供一种潮流控制系统，包括：
上述潮流控制装置的接入电路；
潮流控制装置，与所述接入电路的第四开关并联连接。
本发明还提供一种潮流控制装置的接入电路的控制方法，所述接入电路在初始状态时，第一开关处于闭合状态，第二开关、第三开关和第四开关分别处于分闸状态，所述控制方法包括：
闭合所述第四开关；
闭合所述第二开关和所述第三开关；
断开所述第一开关；
判断所述潮流控制装置是否达到预设条件；
当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关。
优选地，所述判断所述潮流控制装置是否达到预设条件，包括：
将所述潮流控制装置的电流值和电压值分别与预设阈值范围进行比较；
当所述潮流控制装置的电流值和电压值均落入预设阈值范围时，判定所述潮流控制装置达到预设条件。
优选地，在所述当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关之后，还包括：
闭合所述第四开关；
闭合所述第一开关；
断开所述第二开关和所述第三开关。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供一种潮流控制装置的接入电路及控制方法和潮流控制系统。所述接入电路包括：第一开关，接入在输电线路中，用于在所述第一开关闭合时为所述输电线路的电流提供通路；第四开关，与所述潮流控制装置并联；第二开关和第三开关，所述第四开关通过所述第二开关和所述第三开关与所述第一开关并联连接。所述控制方法在所述接入电路处于初始状态时包括：闭合所述第四开关；闭合所述第二开关和所述第三开关；断开所述第一开关；判断所述潮流控制装置是否达到预设条件；当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关。所述潮流控制系统包括：潮流控制装置的接入电路；潮流控制装置，与所述接入电路的第四开关并联连接。本发明通过对接入电路进行合理的开关配置和开关操作顺序，最大程度地减少了潮流控制装置在接入输电线路过程中对电力系统和设备自身的冲击，实现平滑切入电网，保证系统和设备的安全运行，同时使设备检修更加灵活，维护方便，可靠性增强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种潮流控制装置的接入电路的连接示意图；
图2为图1所示的潮流控制装置的接入电路的控制方法的流程图；
图3为一种统一潮流控制器的接入电路的连接示意图；
图4为一种静止串联同步补偿器的接入电路的连接示意图。
附图标记：
1-第一连接点；2-第一连接点；
10-潮流控制装置；11-第一开关；12-第二开关；13-第三开关；14-第四开关；
20-统一潮流控制器；201-串联变压器；202-换流器1；203-换流器2；21-第一开关QS13；22-第二开关QS11；23-第三开关QS12；24-第四开关QF11；
30-静止串联同步补偿器；301-串联变压器；302-换流阀；303-开关QF2；31-第一开关QS13；32-第二开关QS11；33-第三开关QS12；34-第四开关QF1。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供一种潮流控制装置的接入电路，该接入电路的连接示意图如图1所示。第一连接点1和第一连接点2既可以接入电网中的输电线路，串联在输电线路中，也可以接入电力系统中的母线。潮流控制装置10通过第一开关11、第二开关12、第三开关13和第四开关14由第一连接点1和第一连接点2接入系统。具体地，潮流控制装置10为串联型潮流控制装置或串联加并联型潮流控制装置，例如统一潮流控制器或静止串联同步补偿器等。
该接入电路包括潮流控制装置10、第一开关11、第二开关12、第三开关13和第四开关14。第一开关11接入在输电线路中，用于在第一开关11闭合时为所述输电线路的电流提供通路；第四开关14与潮流控制装置10并联；第四开关14通过第二开关12和第三开关13与第一开关11并联连接。具体地，第一开关11的两端分别连接第一连接点1和第二连接点2；第四开关14直接并联在潮流控制装置10的两端；第四开关14的一端连接第二开关12的一端，第二开关12的另一端连接第一开关11的一端，接入第一连接点1；第四开关14的另一端连接第三开关13的一端；第三开关13的另一端连接第一开关11的另一端，接入第二连接点2。
本发明提供的潮流控制装置的接入电路包括：第一开关，接入在输电线路中，用于在所述第一开关闭合时为所述输电线路的电流提供通路；第四开关，与所述潮流控制装置并联；第二开关和第三开关，所述第四开关通过所述第二开关和所述第三开关与所述第一开关并联连接。通过对接入电路进行合理的开关配置和开关操作顺序，最大程度地减少了潮流控制装置在接入输电线路过程中对电力系统和设备自身的冲击，实现平滑切入电网，保证系统和设备的安全运行，同时使设备检修更加灵活，维护方便，可靠性增强。
作为一个优选的实施方式，第四开关14使用电力电子快速开断装置或常规断路器。第一开关11、第二开关12和第三开关13均使用隔离刀闸；进一步地，第一开关11、第二开关12和第三开关13还可均使用电力电子快速开断装置或常规断路器；进一步地，第一开关11、第二开关12和第三开关13还可均使用串联或并联连接的电力电子快速开断装置和常规断路器。具体地，第一开关11、第二开关12和第三开关13可以采用断路器、隔离开关等机械开关，或电力电子开关等不同实现方式，也可采用不同类型机械开关和电力电子开关的串联或并联连接的形式。
优选地，在第一开关11、第二开关12、第三开关13和第四开关14中的至少一个的一端设置有接地刀闸，以方便检修。
潮流控制装置10包括但不限于统一潮流控制器、静止串联同步补偿器、移相器、可控移相器等具备串联接入系统、改变潮流的装置。并联在第四开关14两端的既可以是串联型潮流控制装置的换流器，也可以是串联型潮流控制装置采用的变压器或变压器绕组，也可以是串联型潮流控制装置采用的滤波器或其他电气组成部分。具体地，以统一潮流控制器(UPFC)和静止串联同步补偿器(SSSC)接入系统为例说明该潮流控制装置的接入电路。
一种统一潮流控制器的接入电路的连接示意图如图3所示。虚线框内即为统一潮流控制器20，201为串联变压器，202为换流器1，203为换流器2。21为第一开关QS13，22为第二开关QS11，23为第三开关QS12，24为第四开关QF11。第一开关QS13接入在输电线路中，用于在第一开关QS13闭合时为所述输电线路的电流提供通路；第四开关QF11与统一潮流控制器20的串联变压器201并联；第四开关QF11通过第二开关QS11和第三开关QS12与第一开关QS13并联连接。具体地，第一开关QS13的两端分别连接第一连接点1和第二连接点2；第四开关QF11直接并联在串联变压器201的两端；第四开关QF11的一端连接第二开关QS11的一端，第二开关QS11的另一端连接第一开关QS13的一端，接入第一连接点1；第四开关QF11的另一端连接第三开关QS12的一端，第三开关QS12的另一端连接第一开关QS13的另一端，接入第二连接点2。
一种静止串联同步补偿器的接入电路的连接示意图如图4所示。虚线框内即为静止串联同步补偿器30，301为串联变压器，302为换流阀，303为开关QF2。31为第一开关QS13，32为第二开关QS11，33为第三开关QS12，34为第四开关QF1。第一开关QS13接入在输电线路中，用于在第一开关QS13闭合时为所述输电线路的电流提供通路；第四开关QF1与静止串联同步补偿器30的串联变压器301并联；第四开关QF1通过第二开关QS11和第三开关QS12与第一开关QS13并联连接。具体地，第一开关QS13的两端分别连接第一连接点1和第二连接点2；第四开关QF1直接并联在串联变压器301的两端；第四开关QF1的一端连接第二开关QS11的一端，第二开关QS11的另一端连接第一开关QS13的一端，接入第一连接点1；第四开关QF1的另一端连接第三开关QS12的一端，第三开关QS12的另一端连接第一开关QS13的另一端，接入第二连接点3。
实施例2
本实施例提供一种潮流控制系统，该系统包括实施例1中所述的接入电路和潮流控制装置，所述潮流控制装置与所述接入电路的第四开关并联连接。
本发明提供的潮流控制系统，通过对其接入电路进行合理的开关配置和开关操作顺序，最大程度地减少了潮流控制装置在接入输电线路过程中对电力系统和设备自身的冲击，实现平滑切入电网，保证系统和设备的安全运行，同时使设备检修更加灵活，维护方便，可靠性增强。
实施例3
本实施例提供一种实施例1中所述的接入电路的控制方法，所述接入电路在初始状态时，第一开关处于闭合状态，第二开关、第三开关和第四开关分别处于分闸状态，该方法的流程图如图1所示，包括如下步骤：
S1：闭合所述第四开关。潮流控制装置可以接收到来自本地或远程控制装置发送的接入或退出电力系统的信号。当潮流控制装置检测到接入输电线路的信号时，潮流控制装置开始控制接入电路进行并网操作。具体地，潮流控制装置采集第一开关、第二开关、第三开关和第四开关的开关位置信号，并使其符合初始状态的条件。在接入电路处于初始状态时，首先闭合所述第四开关，将串联型潮流控制装置的串联绕组两端或换流阀两端可靠旁路，使串联型潮流控制装置的串联绕组两端或换流阀两端的输出等电位。
S2：闭合所述第二开关和所述第三开关。此时输电线路的电流同时流过第一开关，以及第二开关、第三开关和第四开关串联的支路。具体地，第二开关和第三开关的闭合顺序可互换。
S3：断开所述第一开关。此时输电线路的电流完全通过第二开关、第三开关和第四开关串联的支路。
S4：判断所述潮流控制装置是否达到预设条件。例如，所述预设条件可以是换流阀状态可控且零电压输出。所述潮流控制装置在达到一定的预设条件时，并且潮流控制装置采集的开关位置信号符合动作条件，才可接入输电线路，以减少潮流控制装置在接入输电线路过程中对电力系统和设备自身的冲击，实现平滑切入电网。具体地，该步骤包括以下子步骤：
S41：将所述潮流控制装置的电流值和电压值分别与预设阈值范围进行比较。具体地，所述预设阈值范围可以包括预设电流阈值范围和预设电压阈值范围，达到预设阈值范围内的电流和电压可以使所述潮流控制装置在接入输电线路时对电力系统和设备自身的冲击最小。所述潮流控制装置可以获取装置自身的电流和电压，并将其与分别与预设阈值范围进行比较。
S42：当所述潮流控制装置的电流值和电压值均落入预设阈值范围时，判定所述潮流控制装置达到预设条件。
S5：当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关，使输电线路电流转移到潮流控制装置之中。
本发明提供的潮流控制装置的接入电路的控制方法，在所述接入电路处于初始状态时包括：闭合所述第四开关；闭合所述第二开关和所述第三开关；断开所述第一开关；判断所述潮流控制装置是否达到预设条件；当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关。通过旁路断路器及隔刀、旁路开关的配合操作，使得潮流控制装置在接入系统时，其串联接入端可靠的旁路，从而实现潮流控制装置零电压通流，平滑切入电网，保证系统和设备的安全运行，同时使设备检修更加灵活，维护方便，可靠性增强。
优选地，当潮流控制装置检测到退出输电线路的信号时，潮流控制装置开始控制接入电路进行退网操作。即在上述步骤S5之后，还包括：
S6：闭合所述第四开关。当接收到所述退出输电线路的信号时，接入电路的状态为第二开关和第三开关均闭合，第一开关和第四开关均断开，输电线路的电流流经第二开关、潮流控制装置和第三开关。此时闭合所述第四开关，使潮流控制装置的串联绕组两端或换流阀输出端等电位。
S7：闭合所述第一开关，使输电线路的电流大部分经第一开关流通。
S8：断开所述第二开关和所述第三开关，使输电线路的电流全部由第一开关流通，潮流控制装置从系统中退出，实现完全电气隔离。具体地，第二开关和第三开关的断开顺序可互换。
作为一个具体的实现方式，分别以图3所示的统一潮流控制器(UPFC)和图4所示的静止串联同步补偿器(SSSC)接入系统为例来说明该接入电路的控制方法。
对于图3所示的统一潮流控制器20，在接入系统前，第一开关QS13合闸，第二开关QS11、第三开关QS12、第四开关QF11均分闸，同时检修地刀全部处于分位。并网操作中，在保证串联变压器二次侧短路的前提下，首先第四开关QF11合闸；随后第二开关QS11、第三开关QS12合闸；随后第一开关QS13分闸；判断统一潮流控制器是否达到预设条件；当统一潮流控制器达到预设条件即统一潮流控制器的串联侧达到零电压状态后，再将第四开关QF11分闸，统一潮流控制器串联接入系统。
在统一潮流控制器正常运行状态下，第二开关QS11合闸、第三开关QS12合闸，第一开关QS13分闸、第四开关QF11分闸。当接收到退出输电线路的信号时，统一潮流控制器的串联侧转至零电压状态，随后第四开关QF11合闸；第一开关QS13合闸，换流阀闭锁；第二开关QS11分闸，第三开关QS12分闸，统一潮流控制器从系统中退出。
对于图4所示的静止串联同步补偿器30，在接入输电线路前，如接入220kV输电线路，第一开关QS13合闸，第二开关QS11、第三开关QS12、第四开关QF1均分闸，同时检修地刀全部处于分位。并网操作中，在保证串联变压器二次侧短路的前提下，例如可通过QF2合闸实现，首先第四开关QF1合闸；随后第二开关QS11、第三开关QS12合闸；随后第一开关QS13分闸；判断静止串联同步补偿器是否达到预设条件；当静止串联同步补偿器达到预设条件即静止串联同步补偿器的换流阀达到零电压状态后，再将第四开关QF1分闸，静止串联同步补偿器串联接入输电线路。
在静止串联同步补偿器正常运行状态下，第二开关QS11合闸、第三开关QS12合闸，第一开关QS13分闸、第四开关QF1分闸。当接收到退出输电线路的信号时，静止串联同步补偿器的换流阀转至零电压状态，随后第四开关QF1合闸；第一开关QS13合闸，换流阀闭锁；第二开关QS11分闸，第三开关QS12分闸，静止串联同步补偿器从系统中退出。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种潮流控制装置的接入电路，其特征在于，包括：
第一开关，接入在输电线路中，用于在所述第一开关闭合时为所述输电线路的电流提供通路；
第四开关，与所述潮流控制装置并联；
第二开关和第三开关，所述第四开关通过所述第二开关和所述第三开关与所述第一开关并联连接。
2.根据权利要求1所述的接入电路，其特征在于，所述第四开关使用电力电子快速开断装置或常规断路器。
3.根据权利要求2所述的接入电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均使用隔离刀闸。
4.根据权利要求2所述的接入电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均使用电力电子快速开断装置或常规断路器。
5.根据权利要求2所述的接入电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关均使用串联或并联连接的电力电子快速开断装置和常规断路器。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的接入电路，其特征在于，在所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的至少一个的一端设置有接地刀闸。
7.根据权利要求1所述的接入电路，其特征在于，所述潮流控制装置为串联型潮流控制装置或串联加并联型潮流控制装置。
8.一种潮流控制系统，其特征在于，包括：
权利要求1-7中任一项所述的接入电路；
潮流控制装置，与所述接入电路的第四开关并联连接。
9.一种权利要求1-7中任一项所述的接入电路的控制方法，所述接入电路在初始状态时，第一开关处于闭合状态，第二开关、第三开关和第四开关分别处于分闸状态，其特征在于，包括：
闭合所述第四开关；
闭合所述第二开关和所述第三开关；
断开所述第一开关；
判断所述潮流控制装置是否达到预设条件；
当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述判断所述潮流控制装置是否达到预设条件，包括：
将所述潮流控制装置的电流值和电压值分别与预设阈值范围进行比较；
当所述潮流控制装置的电流值和电压值均落入预设阈值范围时，判定所述潮流控制装置达到预设条件。
11.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，在所述当所述潮流控制装置达到预设条件时，断开所述第四开关之后，还包括：
闭合所述第四开关；
闭合所述第一开关；
断开所述第二开关和所述第三开关。
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- 2017-04-27 CN CN201710288817.7A patent/CN107086574A/zh active Pending
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