CN113541145B - 一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路 - Google Patents

一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三相高压电磁式潮流控制器拓扑电路，其以电磁式功率变换方式解决高压输配电网线路潮流功率和并联线路潮流的控制，以及合环运行时双侧电源的平衡供电。它主要包括三相降压变压器、电压移相器和电压调节变压器三个子系统，其中，三相降压变压器由闭合铁心磁路、一、二次绕组等组成；三相电压移相器由闭合铁心磁路、一、二次绕组以及移相机构等构成；三相电压调节变压器由闭合铁心磁路、一次绕组、多分接头调节线圈、有载调压分接开关等构成。本发明提供的技术方案是通过三相降压变压器、电压移相器和电压调节变压器进行三重电磁感应变换，对其接入线路附加串联电压的幅值与相位分别调节，进而可实现线路潮流的控制。

Description

一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流 控制拓扑电路
技术领域
本发明属于高压输配电电网及分布式电源并网技术领域，特别涉及分布式电源高渗透率接入后电网的潮流调控问题。
背景技术
分布式电源从负荷端接入配电网后，也改变了高压电网的电气网络结构，使高压电网从单电源辐射状网络结构变为遍布电源的有源双向网络结构，这种网络结构的改变对高压电网的有功功率和无功功率潮流的分布产生重大影响。当光伏、风电为代表的分布式电源接入高压电网的渗透率超过一定数值时，在分布式电源高发期间，有功功率倒送将不可避免，因而改变了高压电网能量单向流通的特性，且光伏、风电的间歇性、波动性和时空特性，又进一步加大了高压电网的有功和无功潮流的复杂性和调控难度，可能导致高压电网节点电压过高或过低、枢纽线路或潮流断面过载或功率严重不均衡等问题，对高压电网及其用电设备的安全运行带来威胁。
采用纯电力电子技术的统一潮流控制装置(UPFC)时，电力电子开关控制灵活，调制方便、精确，可以很好地实现线路潮流的调控，但纯电力电子系统具有热容量小、耐受性差、抗冲击能力弱、成本高等不足，难以适应高压电网络及高压线路所面临的雷暴风雪灾害与酷暑严寒的大自然环境，以及复杂的负荷性质等条件。
采用晶闸管可控串补(TCSC)类装置属于调节线路电抗的方式，可补偿线路的电抗电压分量，适合传统高压线路(属高感性，线路电阻小甚至可忽略)的电压调节，间接改变线路的潮流，但这种方式不能做到有功和无功潮流的精确控制。
因此，有必要发明一种专门解决输配电网枢纽线路的潮流调控问题，具有皮实耐用、高可靠性、低成本的三相串联型潮流高压控制器拓扑电路。
发明内容
本发明主要提供一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其基本思想是在待调节潮流的高压线路经降压后串联一个附加电压相量，经过对该电压相量的幅值和相位的控制，可进行线路有功功率和无功功率潮流的调节。其方法特征是利用变压器电压变化原理、感应调压原理和自耦调压或有载调压原理进行三重电压与功率转换，对线路附加串联电压的幅值与相位进行独立调节，实现对该线路的有功和无功潮流的精确控制。本发明提供的三相高压线路潮流控制器的容量只是该线路传输容量的10％至5％，并实现双向潮流调节。
为解决上述技术问题，本发明提供的一个技术方案是：在待调节潮流的高压线路上先经变压器降压后，再串联一个附加电压相量，经过对该电压相量的幅值和相位的控制，可进行线路有功功率和无功功率潮流的调节。其具体技术方法是根据电磁感应原理进行三重电压和功率转换，首先利用变压器电压变化原理使得电压从高压变为低压，即实现一重变换(即电压降压调节)；接着利用感应调压原理改变初、次级(定、转子)绕组轴线相对角位移，经过磁场感应完成初、次级之间电能传递，实现次级绕组电压相位的调节(相对于初级电压相位)，即实现二重变换(即电压相位调节)；然后利用自耦调压或有载调压原理实现电压幅值的调节及极性的切换，即实现三重变换(即电压幅值与极性的调节)；经过该三重变换后接入线路的附加串联电压的幅值与相位及极性均可独立地调节，从而，实现对该高压线路的有功和无功潮流的精确控制。
所述110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路主要包括降压变压部分、电压移相部分和电压调节变压部分三个子系统。
所述降压变压部分包括闭合铁芯磁路、一次绕组、二次绕组，实现输电线路电压的降压。
所述电压移相部分包括闭合铁芯磁路、滑环碳刷连接器、一次绕组、二次绕组，其串联接入输电线路中，经过闭合的铁芯磁路实现一次绕组与二次绕组之间的电压变换、功率转换，实现二次绕组电压相位相对于一次绕组电压相位的连续调节。
所述电压调节变压部分包括闭合铁芯磁路、一次绕组、多分接头调节绕组、有载调压分接开关，通过有载分接开关的选择，进行线路附加串联等值电源电压的幅值大小以及极性的控制。
所述110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，配电系统等效电源经过变压器T1输出电压/>电压/>再经过电源侧供电输电线路阻抗Rl1+jXl1与三相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输入端相连，单相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输出端经过电源/>侧供电输电线路阻抗 相连，配电系统等效电源/>经过变压器T2输出电压三相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输入端侧负荷有功潮流功率P1和无功潮流功率Q1，单相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输入端侧负荷有功潮流功率P2和无功潮流功率Q2，变压器T1和变压器T2以及三相电磁式串联型输电线路潮流控制装置的中性点N短接共地。
三相降压变压部分1一次绕组501、502、503的首端AP1、BP1、CP1分别并联接于线路的对应火线上，各相一次绕组的末端XP1、YP1、ZP1交汇为中性点N，实现三相取能绕组的星型接线，也可以根据应用场合的需要，三相取能绕组采用角型接线，甚至为了满足某些特殊应用场合的需要，三相取能绕组还可以采用其它点数的连接组别接线，通过闭合的三相铁芯磁路401、402、403实现三相降压变压部分1一次绕组与二次绕组之间的电压和功率变换，使从火线上获得的高电压变换为低电压，进行110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第一重变换，再去进行附件串联等值电源电压的相位和幅值的调节；110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压移相部分2首先将三相降压变压部分1变换出的低电压通过其三相二次绕组接入对应各相电压移相部分2的一次绕组，三相电压移相部分2中一次绕组的首端A、B、C分别经各相连接器并联接于各相的降压变压部分1二次绕组的首端AP2、BP2、CP2，各相绕组的末端X、Y、Z并联接于各相降压变压器的二次绕组末端XP2、YP2、ZP2，通过闭合的三相铁芯磁路8实现移相器一次绕组与二次绕组之间的电压和功率变换，并经过移相调节机构调节二次绕组电压相位，进行110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第二重变换，实现三相高压潮流控制器控制电压的相位调节；110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压调节变压部分3首先将三相电压移相部分2变换出的固定幅值和可调相位的三相绕组电压接入其一次绕组，经闭合的铁芯磁路12实现三相电压调节变压部分3一次绕组与三相多分接头电压绕组之间的功率变换，多分接头调节绕组引出各相的有载分接头通过导体连接到对应相有载分接开关的端子，二者连接构成三相电压调节变压部分3的三相调压绕组，各相有载分接开关的公共端作为调压绕组的首端，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的各相输出绕组首端，从各相多分接头调节线圈中心有载分接头位置引出电压调节变压部分3对外连接的各相输出绕组末端，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的各相输出绕组的末端，这样可以形成正、负极性的电压和双向相同的调节范围，从而，三相输出绕组首、末端构成电压调节变压部分3的三相输出绕组端口，亦即110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外串联连接的三相输出绕组端口。完成110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第三重变换，实现三相高压潮流控制器输出电压幅值、极性、相位的调节。
应用电磁感应原理进行三重电压和功率转换，首先利用变压器电压变换原理使得电压从高压变为低压，为三相高压潮流控制器工作提供一个低压环境，即实现一重变换(即电压降压调节)，接着利用感应调压原理改变初、次级(定、转子)绕组轴线相对角位移，在经过磁场感应完成初、次级之间电能传递的同时，实现次级绕组电压相位的调节(相对于初级电压相位)，即实现二重变换(即电压相位调节)，再利用自耦调压或有载调压原理实现电压幅值的调节及极性的切换，即实现三重变换(即电压幅值与极性的调节)，经过该三重变换后接入线路的附加串联电压的幅值与相位均可独立地调节，从而，实现对该线路的有功和无功潮流功率的控制。
三相电压调节变压部分的二次调节绕组由多分接头二次线圈与有载调压分接开关连接组成，串联接入输电线路中，经过闭合的铁芯磁路实现一次绕组与二次调节绕组之间的电压变换、功率转换，建立起二次绕组各分接头之间的电压与极性，再直接通过有载分接开关的选择，进行线路附加等值电源串联电压的幅值大小、相位以及极性的控制。
利用变压器电压变换原理、感应调压原理和自耦调压或有载调压原理进行三重电压与功率转换，对线路附加串联电压的幅值与相位进行独立调节，实现对该线路的有功和无功潮流功率的控制。本发明提供的三相高压电磁式线路潮流控制器的容量只是该线路传输容量的5-10％，并实现双向潮流功率调节。
端子转接机构16中的有载分接头数量可以根据实际需求任意配置，若调节精度需求高，则可增加分接头数量，若调节精度需求不高，则可减少分接头数量，以控制装置整体体积和成本。
本发明的有益效果是：
1)本发明提供一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，在经过三重电磁感应转换后，对其输出电压或曰对接入线路的附加串联电压的幅值与相位均可进行独立的调节，即在极坐标平面对电压相量实施全方位控制，从而可分别实现有功潮流和无功潮流的独立解耦控制。
2)本发明所提供的技术方案是在待调节潮流的高压线路上先经降压变压器降压后再串联一个附加电压相量，经过对该电压相量的幅值和相位的控制，实现该高压线路有功潮流和无功潮流的调节，由于附加串联电压大小只需高压线路标称电压经降压后的10％至5％，因而，本发明提供的三相高压电磁式串联型潮流控制器容量只需为该线路传输容量的10％至5％，并实现双向潮流调节。
3)本发明提供的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，与纯电力电子技术的潮流控制器拓扑电路相比，热容量大、抗冲击能力强，耐用性能好，并且经济成本更优，更适合高压输配电网络及输配电线路所面临的雷暴风雪灾害与酷暑严寒的大自然环境，以及复杂的用电负荷性质与行为等条件。
4)本发明提供的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，与可控串补(TCSC)类拓扑电路通过调节阻抗间接调控潮流的方式相比，对接入线路的附加串联电压的幅值与相位及极性进行全方位的调节，故可实现有功潮流和无功潮流的分别控制。
5)本发明提供的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，适用于各交流电压等级的联络线的有功、无功潮流功率控制，或多回并联线路(或潮流断面)的有功、无功功率的均衡控制，以及环路合环供电时两侧电源功率的平衡控制，还适用于各交流电压等级的架空线路及电缆线路的电压调节。
附图说明
图1是一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的电气系统应用示意图。
图2是一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的电气原理示意图。
图3是一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的电气接线示意图。
图1-3中各部件的符号标记如下：为配电系统等值电源，容量分别为Ss1，Ss2；Rl1，Xl1为电源/>侧供电线路的电阻和电抗；Rl2，Xl2为电源/>侧供电线路的电阻和电抗；P1，Q1为电源/>侧等值负荷的有功和无功功率；P1，Q1为电源/>侧等值负荷的有功和无功功率。T1，T2分别为电源/>和/>侧变压器，容量分别为ST1，ST2；/>为电源/>侧变压器出口电压；为电源/>侧变压器出口电压；AP1，BP1，CP1为降压变压器一次绕组的首端；XP1，YP1，ZP1为降压变压器一次绕组的末端；AP2，BP2，CP2为降压变压器二次绕组的首端；XP2，YP2，ZP2为降压变压器一次绕组的末端；A、B、C为三相电压移相器中一次绕组的首端；X，Y，Z为三相电压移相器中一次绕组的末端；N为中性点或中性线；A1、B1、C1为三相高压潮流控制器串联接入电源侧线路的各火线端子；A2、B2、C2为三相高压潮流控制器串联接入电源/>侧线路的各火线端子。θ为三相移相器的一二次绕组之间的移相相位角。
附图中各部件的数字标记如下：1.三相降压变压部分，可以是三相磁路合成的降压变压器，也可以是单相降压变压器组构成三相降压变压部分；2.三相电压移相部分，可以是三相磁路合成的电压移相器，也可以是单相电压移相器组构成三相电压移相部分；3.三相电压调节变压部分，可以是三相磁路合成的电压调节器，也可以是单相电压调节器组构成三相电压调节器(也可以采用自耦式调压变压器或有载调压变压器)；4.降压变压器的铁芯磁路；5.降压变压部分一次绕组；6.降压变压部分二次绕组；7.移相绕组的连接器(包括滑环电刷连接器)；8.单相移相器铁芯磁路；9.单相电压移相部分一次绕组；10.单相移相部分二次绕组；11.单相移相器移相角；12、单相电压调节变压部分铁芯磁路；13.单相电压调节变压部分一次绕组；14.单相多分接头调节绕组(图3中以7分接头线圈为例)；15.单相多分接头变压部分；16.单相有载分接开关(图3中以7档分接开关为例)，且单相多分接头绕组14与单相有载分接开关16串接构成三相电压调节变压部分3。
101、102、103分别为各相降压变压部分，201、202、303分别为各相电压移相部分，301、302、303分别为各相电压调节部分；401、402、403分别为各相降压变压部分的铁芯磁路，501、502、503分别为各相降压变压部分的一次绕组，601、602、603分别为各相降压变压部分的二次绕组，且三相降压变压部分的铁芯磁路、一次和二次绕组等部件组成110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的三相降压变压部分1。701、702、703分别为移相绕组的连接器(包括滑环电刷连接器)，801、802、803分别为各相移相部分铁芯磁路，901、902、903分别为各相移相部分的一次绕组，1001、1002、1003分别为各相移相部分的二次绕组，1101、1102、1103分别为各相移相部分的移相角，且三相移相绕组的连接器、铁芯磁路、一次、二次绕组以及移相机构等部件组成三相高压潮流控制器的三相电压移相部分2。1201、1202、1203分别为各相电压调节部分的铁芯磁路，1301、1302、1303分别为各相电压调节部分一次绕组，1401、1402、1403分别为各相多分接头线圈(以7分接头线圈为例)，1501、1502、1503分别为各相多分接头变压部分，1601、1602、1603分别为各相有载分接开关(以7档分接开关为例)，且各相多分接头绕组1401、1402、1403与对应相有载分接开关1601、1602、1603串接构成110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的三相电压调节变压部分3。
具体实施方式
图1是一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的电气系统应用示意图，输出绕组串联接于高压线路中，适合联络线路潮流功率的控制，提高稳态潮流的可调度性和暂态潮流的可控性，避免事故期间潮流转移导致联络线重载解列等恶性事件发生。适合两回及多回并联线路(或断面)潮流的平衡控制，优化系统潮流分布，提高高压电网安全运行水平。还适合双电源供电且合环运行时双侧电源的平衡供电，同时，实现两电源之间相互变电、送电，互相支援，互相调剂，互为备用；这样既可以提高供电的可靠性，又保证了重要负荷的不间断供电；同时，平衡环路运行还可以均衡任一侧电源输出功率，避免任一侧重载导致的线路电能损失(因为线路损耗与线路电流平方成正比)，提高电压质量。本发明提供的三相高压电磁式潮流控制器拓扑电路正是适合这种场景的较好实施例。
图2是一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的电气原理示意图，三相降压变压部分1一次绕组501、502、503的首端AP1、BP1、CP1分别并联接于线路的对应火线上，各相一次绕组的末端XP1、YP1、ZP1交汇为中性点N，实现三相取能绕组的星型接线，也可以根据应用场合的需要，三相取能绕组采用角型接线，甚至为了满足某些特殊应用场合的需要，三相取能绕组还可以采用其它点数的连接组别接线，通过闭合的三相铁芯磁路401、402、403实现三相降压变压部分1一次绕组与二次绕组之间的电压和功率变换，使从火线上获得的高电压变换为低电压，进行110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第一重变换，再去进行附件串联等值电源电压的相位和幅值的调节；110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压移相部分2首先将三相降压变压部分1变换出的低电压通过其三相二次绕组接入对应各相电压移相部分2的一次绕组，三相电压移相部分2中一次绕组的首端A、B、C分别经各相连接器并联接于各相的降压变压部分1二次绕组的首端AP2、BP2、CP2，各相绕组的末端X、Y、Z并联接于各相降压变压器的二次绕组末端XP2、YP2、ZP2，通过闭合的三相铁芯磁路8实现移相器一次绕组与二次绕组之间的电压和功率变换，并经过移相调节机构调节二次绕组电压相位，进行110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第二重变换，实现三相高压湖流控制器控制电压的相位调节；110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压调节变压部分3首先将三相电压移相部分2变换出的固定幅值和可调相位的三相绕组电压接入其一次绕组，经闭合的铁芯磁路12实现三相电压调节变压部分3一次绕组与三相多分接头电压绕组之间的功率变换，多分接头调节绕组引出各相的有载分接头通过导体连接到对应相有载分接开关的端子，二者连接构成三相电压调节变压部分3的三相调压绕组，各相有载分接开关的公共端作为调压绕组的首端，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的各相输出绕组首端，从各相多分接头调节线圈中心有载分接头位置引出电压调节变压部分3对外连接的各相输出绕组末端，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的各相输出绕组的末端，这样可以形成正、负极性的电压和双向相同的调节范围，从而，三相输出绕组首、末端构成电压调节变压部分3的三相输出绕组端口，亦即110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外串联连接的三相输出绕组端口。完成110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第三重变换，实现三相高压潮流控制器输出电压幅值、极性、相位的调节。
图3是一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的电气接线示意图，各相降压变压部分101、102、103中一次绕组501、502、503的首端AP1、BP1、CP1并联接于线路的对应火线上，各相绕组的末端XP1、YP1、ZP1汇交为中性点N，实现三相取能绕组的星型接线，也可以根据应用场合的需要，三相取能绕组采用角型接线，甚至为了满足某些特殊应用场合的需要，三相取能绕组还可以采用其它点数的连接组别接线；通过闭合的铁芯磁路401、402、403实现降压变压部分1的一次绕组501、502、503与二次绕组601、602、603之间的电压和功率变换，使得将从火线上获得的高电压变换为低电压，完成三相高压潮流控制器电压的第一重变换，再去进行附加串联电压的相位和幅值的调节。
110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，经三相降压变压部分1得到的低电压通过其三相二次绕组601、602、603接入各相电压移相部分201、202、203中三相一次绕组901、902、903，各相绕组首端A、B、C分别经各相连接器701、702、703并联接于各相的降压变压部分二次绕组的首端AP2、BP2、CP2，各相绕组的末端X、Y、Z并联接于各相降压变压器的二次绕组末端XP2、YP2、ZP2，通过闭合的铁芯磁路801、802、803实现移相器一次绕组901、902、903与二次绕组1001、1002、1003之间的电压和功率变换，并经过移相调节机构1101、1102、1103调节各相二次绕组电压相位，至此，完成三相高压潮流控制器的第二重变换，实现三相高压潮流控制器控制电压的相位调节。
110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压调节变压部分3的电气接线细节如图3所示，以单相电压调节变压部分组构成三相电压调节变压器3为例进行说明：首先将三相电压移相部分2变换出的固定幅值和可调相位的电压通过其三相二次绕组1001、1002、1003接入三相电压调节变压部分3的对应各相一次绕组1301、1302、1303，经各相闭合的铁芯磁路1201、1202、1203实现电压调节变压部分一次绕组1301、1302、1303与对应相多分接头电压绕组1401、1402、1403之间的功率变换。多分接头调节绕组1401、1402、1403引出各相的有载分接头序号为①至⑦(以7分接头的调节线圈为例)，各相多分接头调节绕组1401、1402、1403的各有载分接头①至⑦通过导体对应连接到7档对应相有载分接开关1601、1602、1603的端子①至⑦上，二者连接构成三相调压变压部分3的三相调压绕组，各相有载分接开关1601、1602、1603的公共端⑧作为调压绕组的输入端A1、B1、C1(首端)，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的输出端A1、B1、C1(首端)，从各相多分接头调节绕组1401、1402、1403的中点位置(即分接头④处，)引出三相调压变压部分对外连接的输出端A2、B2、C2(末端)，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的输出端A2、B2、C2(末端)，形成正、负极性的电压和双向相同的电压调节范围，若正、负电压调节的范围要求不相同，例如：要求调压绕组输出的正电压幅度大一些，负电压幅度小一些，则公共端向各相分接头序号增大的方向调整，否则，向各相分接头序号减小的方向调整；若只要求单向正电压调节则公共端连选各相有载分接头序号⑦，单向负电压调节则公共端连各相有载分接头序号①。从而，A1A2、B1B2、C1C2构成三相调压变压部分2的三相输出绕组端口，亦即110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外串联连接的三相输出绕组端口A1A2、B1B2、C1C2。
当A相有载分接开关1601的公共端⑧连接于该有载分接开关①的位置时，此时A相调压变压部分301输出绕组端口A1A2两端的电压为A相调压线圈分接头①和④之间的电压差，根据A相多分接头变压部分1501的一次绕组1301和多分接头调节绕组1401之间的同名端关系，即沿着供电线路看向末端电力用户时，相当于降压调节，适合于降低潮流功率时的调节场景。当A相有载分接开关1601的公共端⑧连接于分接开关⑦的位置时，此时A相调压变压部分301输出绕组端口A1A2两端的电压为调压线圈分接头⑦和④之间的电压差，根据A相多分接头变压部分1501的一次绕组1301和多分接头调节绕组1401之间的同名端关系，/>即沿着供电线路看向末端电力用户时，相当于升压调节，适合于增加潮流功率时的调节场景。当A相有载分接开关1601的公共端⑧连接于分接开关④的位置时，此时A相调压变压部分301输出绕组端口A1A2两端的电压差为零，满足潮流不需要调节的时刻。三相电压调节变压部分3中B相、C相电压调节绕组的电气接线细节与A相同，从而完成110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第三重变换，实现110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路控制电压幅值的调节。

Claims (6)

1.一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其特征在于，所述110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路主要包括降压变压部分、电压移相部分和电压调节变压部分三个子系统；
所述降压变压部分包括第一闭合铁芯磁路、第一一次绕组、第一二次绕组，实现输电线路电压的降压；
所述电压移相部分包括第二闭合铁芯磁路、滑环碳刷连接器、第二一次绕组、第二二次绕组，其串联接入输电线路中，经过闭合的铁芯磁路实现第二一次绕组与第二二次绕组之间的电压变换、功率转换，实现第二二次绕组电压相位相对于第二一次绕组电压相位的连续调节；
所述电压调节变压部分包括第三闭合铁芯磁路、第三一次绕组、多分接头调节绕组、有载调压分接开关，通过有载分接开关的选择，进行线路附加串联等值电源电压的幅值大小以及极性的控制；
所述110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，配电系统等效电源经过变压器T1输出电压/>电压/>再经过电源/>侧供电输电线路阻抗Rl1+jXl1与三相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输入端相连，单相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输出端经过电源/>侧供电输电线路阻抗Rl2+jXl2与相连，配电系统等效电源/>经过变压器T2输出电压/>三相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输入端侧负荷有功潮流功率P1和无功潮流功率Q1，单相电磁式串联型输电线路潮流控制装置输出端侧负荷有功潮流功率P2和无功潮流功率Q2，变压器T1和变压器T2以及三相电磁式串联型输电线路潮流控制装置的中性点N短接共地。
2.根据权利要求1所述的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其特征在于，三相降压变压部分(1)第一一次绕组（501、502、503）的首端AP1、BP1、CP1分别并联接于线路的对应火线上，各相第一一次绕组的末端XP1、YP1、ZP1交汇为中性点N，实现三相取能绕组的星型接线，三相取能绕组也可以采用角型接线，通过第一闭合三相铁芯磁路（401、402、403）实现三相降压变压部分(1)第一一次绕组与第一二次绕组之间的电压和功率变换，使从火线上获得的高电压变换为低电压，进行110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第一重变换，再去进行附件串联等值电源电压的相位和幅值的调节；110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压移相部分(2)首先将三相降压变压部分(1)变换出的低电压通过其三相第一二次绕组接入对应各相电压移相部分(2)的第二一次绕组，三相电压移相部分(2)中第二一次绕组的首端A、B、C分别经各相连接器并联接于各相的降压变压部分(1)第一二次绕组的首端AP2、BP2、CP2，第二一次绕组的末端X、Y、Z并联接于各相降压变压器的第一二次绕组末端XP2、YP2、ZP2，通过第二闭合三相铁芯磁路(8)实现三相电压移相部分(2)第二一次绕组与第二二次绕组之间的电压和功率变换，并经过移相调节机构调节第二二次绕组电压相位，进行110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第二重变换，实现三相高压潮流控制器控制电压的相位调节；110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路中三相电压调节变压部分(3)首先将三相电压移相部分(2)变换出的固定幅值和可调相位的三相绕组电压接入其第三一次绕组，经第三闭合铁芯磁路(12)实现三相电压调节变压部分(3)第三一次绕组与三相多分接头电压绕组之间的功率变换，多分接头调节绕组引出各相的有载分接头通过导体连接到对应相有载分接开关的端子，二者连接构成三相电压调节变压部分(3)的三相调压绕组，各相有载分接开关的公共端作为调压绕组的首端，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的各相输出绕组首端，从各相多分接头调节线圈中心有载分接头位置引出电压调节变压部分(3)对外连接的各相输出绕组末端，亦是110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外连接的各相输出绕组的末端，这样可以形成正、负极性的电压和双向相同的调节范围，从而，三相输出绕组首、末端构成电压调节变压部分(3)的三相输出绕组端口，亦即110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路对外串联连接的三相输出绕组端口，完成110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路的第三重变换，实现三相高压潮流控制器输出电压幅值、极性、相位的调节。
3.根据权利要求1所述的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其特征在于，应用电磁感应原理进行三重电压和功率转换，首先利用变压器电压变换原理使得电压从高压变为低压，为三相高压潮流控制器工作提供一个低压环境，即实现一重变换——电压降压调节，接着利用感应调压原理改变第二初、次级绕组轴线相对角位移，在经过磁场感应完成第二初、次级之间电能传递的同时，实现第二次级绕组电压相对于第二初级绕组电压相位的调节，即实现二重变换——电压相位调节，再利用自耦调压或有载调压原理实现电压幅值的调节及极性的切换，即实现三重变换——电压幅值与极性的调节，经过该三重变换后接入线路的附加串联电压的幅值与相位均可独立地调节，从而，实现对该线路的有功和无功潮流功率的控制。
4.根据权利要求1所述的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其特征在于，三相电压调节变压部分的第三二次调节绕组由多分接头二次线圈与有载调压分接开关连接组成，串联接入输电线路中，经过第三闭合的铁芯磁路实现第三一次绕组与第三二次调节绕组之间的电压变换、功率转换，建立起第三二次绕组各分接头之间的电压与极性，再直接通过有载分接开关的选择，进行线路附加等值电源串联电压的幅值大小、相位以及极性的控制。
5.根据权利要求1所述的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其特征在于，利用变压器电压变换原理、感应调压原理和自耦调压或有载调压原理进行三重电压与功率转换，对线路附加串联电压的幅值与相位进行独立调节，实现对该线路的有功和无功潮流功率的控制，三相高压电磁式线路潮流控制器的容量只是该线路传输容量的10％至5％，并实现双向潮流功率调节。
6.根据权利要求1所述的一种110kV及以上电压等级三相电磁式串联型输电线路潮流控制拓扑电路，其特征在于，端子转接机构(16)中的有载分接头数量可以根据实际需求任意配置，若调节精度需求高，则可增加分接头数量，若调节精度需求不高，则可减少分接头数量，以控制装置整体体积和成本。
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