CN208674881U - 次同步振荡抑制装置及新能源输电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种次同步振荡抑制装置及新能源输电系统，其中，次同步振荡抑制装置包括：电抗器，设置在汇流母线的出线端的输电线路与接地端之间；切换开关设置在电抗器与接地端之间；次同步振荡抑制设备，设置在切换开关和汇流母线的出线端的输电线路之间；切换开关用于控制电抗器和次同步振荡抑制设备投入汇流母线的出线端的状态。通过切换开关使得汇流母线的出线端需要电抗器进行稳定系统电压时，将电抗器投入至汇流母线的出线端；在发生次同步振荡时，将次同步振荡抑制设备投入汇流母线出线端，对输电系统的次同步振荡进行抑制。不仅可以兼顾系统电压的稳定，还可以对次同步振荡进行抑制，最大化的利用了系统中电抗器资源，降低了成本。

Description

次同步振荡抑制装置及新能源输电系统

技术领域

本实用新型涉及电力电子及电力设备技术领域，具体涉及到一种次同步振荡抑制装置及新能源输电系统。

背景技术

电网的规模日益扩大，复杂程度不断增加和电力市场化进程的加快等因素对系统的安全稳定性、灵活性的要求不断提高。改进系统稳定性、增加电网输电能力、改善无功分布和电压支撑将成为我国电网面临的关键技术问题。

现有技术中为稳定系统中的电压，在分布式新能源的汇流母线的出线端，例如，在汇集站中，往往采用电抗器稳定系统电压，但是随着并网的新能源电场数量的增加，电网系统负荷增加，电抗器的使用率会下降。随着并网的新能源电场数量的增加，新能源电场带来的次同步振荡问题会成为影响输电系统稳定的重要因素，并且，电抗器使用率的降低，会增大新能源电场并网的次同步振荡风险。因此，随着新能源电场的增加，还需在汇流母线的出线端增加次同步振荡抑制装置。在汇流母线的出线端直接建设次同步振荡抑制装置，不仅增加新建设备成本包括占地成本、建设成本等，而且会导致原电抗器闲置，造成设备资源的浪费。

因此，在大量新能源电场并网时，如何在稳定输电系统的同时降低成本成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于当大量新能源电场并网时，在稳定输电系统的同时降低成本成。

本实用新型实施例提供了一种次同步振荡抑制装置设置在分布式新能源电场的汇流母线的出线端，包括：电抗器，设置在汇流母线的出线端的输电线路与接地端之间；切换开关，设置在电抗器与接地端之间；次同步振荡抑制设备，设置在切换开关和汇流母线的出线端的输电线路之间；切换开关用于控制电抗器和次同步振荡抑制设备投入汇流母线的出线端的状态。

可选地，次同步振荡抑制设备包括：信号提取模块，与输电线路连接，用于提取输电线路上次同步振荡信号；换流器，与输电线路连接，用于输出抑制输电线路中的次同步振荡的次同步阻抗信号；控制模块，分别与信号提取模块和换流器连接，用于根据次同步振荡信号控制换流器输出次同步阻抗信号。

可选地，信号提取模块包括：信号采集单元，与输电线路连接，用于采集输电线路中的电信号；滤波器，与信号采集单元连接，用于对电信号进行滤波得到次同步振荡信号；相位补偿单元，与滤波器连接，用于对次同步振荡信号进行相位补偿。

可选地，切换开关包括：动端，与接地端连接；第一静触点，与电抗器连接；第二静触点，与次同步振荡抑制设备连接。

可选地，控制模块还用于根据次同步振荡信号控制动端连接至第二静触点。

可选地，信号提取模块还用于提取输电线路的次同步电压/电流信号的有效值；控制模块还用于将次同步电压/电流信号的有效值与预设电压/电流值比较，在次同步电压/电流信号的有效值大于预设电压/电流值时，控制模块控制动端连接至第二静触点。

可选地，切换开关包括：单刀双掷开关、断路器、隔离开关及电力电子开关中一个或多个。

可选地，换流器包括：两电平换流器、三电平换流器、二极管钳位型换流器、飞跨电容型换流器、模块化多电平换流器、H桥级联型多电平换流器及电压源型换流器中的任意一种。

根据第二方面，本实用新型实施例提供了一种新能源输电系统，包括：多个分布式新能源电场；汇流母线，用于汇集各个分布式新能源电场出线端的输电线路；如上述实施例第一方面任意一项的次同步振荡抑制装置，设置在汇流母线的出线端。

本实用新型实施例提供了一种次同步振荡抑制装置及新能源输电系统，在电抗器与接地端之间设置切换开关，加入次同步振荡抑制设备，通过切换开关切换，使得汇流母线的出线端需要电抗器进行稳定系统电压时，将电抗器投入至汇流母线的出线端，稳定系统电压；在发生次同步振荡时，通过切换开关的切换，使得次同步振荡抑制设备投入汇流母线出线端，对输电系统的次同步振荡进行抑制。不仅可以兼顾系统电压的稳定，还可以对次同步振荡进行抑制，同时最大化的利用了系统中电抗器资源，降低了成本，提高了设备的利用率，节省建设抑制次同步振荡抑制装置的投入。降低了稳定输电系统的成本。

附图说明

图1示出了本实用新型实施例中次同步振荡抑制装置的示意图；

图2示出了本实用新型实施例中另一次同步振荡抑制装置的示意图；

图3示出了本实用新型实施例中新能源输电系统的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型实施例提供了一种次同步振荡抑制装置，该装置为可以兼顾系统电压稳定和次同步振荡抑制，设置在分布式新能源电场的汇流母线的出线端，如图1所示，该装置包括：

电抗器10，设置在汇流母线的出线端的输电线路1与接地端2之间；切换开关30，设置在电抗器10与接地端2之间；次同步振荡抑制设备20，设置在切换开关30和汇流母线的出线端的输电线路1之间；切换开关30用于控制电抗器10和次同步振荡抑制设备20投入汇流母线的出线端的状态。在本实施例中，所称电抗器10可以为三相电抗器，具体的，电抗器可以由多个电抗器串联或由多个电抗器并联组成。

在具体的实施例中，在电抗器10与接地端2之间设置切换开关30，加入次同步振荡抑制设备20，通过切换开关30切换，使得汇流母线出线端需要电抗器10进行稳定系统电压时，将电抗器10投入至汇流母线的出线端，稳定系统电压；在发生次同步振荡时，通过切换开关30的切换，使得次同步振荡抑制设备20投入汇流母线的出线端。在次同步振荡抑制设备20中的控制模块控制次同步振荡抑制设备20对输电系统中的次同步振荡进行抑制。不仅可以兼顾系统电压的稳定，还可以对次同步振荡进行抑制，最大化的利用了汇流母线的出线端的设备资源，降低了成本，提高了设备的利用率，节省建设抑制次同步振荡抑制装置的投入。降低了稳定输电系统的成本。

在可选的实施例中，如图2所示，次同步振荡抑制设备20可以包括：信号提取模块21，与输电线路1连接，用于提取输电线路1上次同步振荡信号；在本实施例中信号提取模块21可以包括：信号采集单元211，用于采集输电线路1中的电信号。其中，信号采集单元211可以包括电压互感器、电流互感器及功率互感器中的至少一种。采集输电线路1中的电流信号、电压信号或功率信号中的至少一种。由于新能源电场的所发电的频率范围较宽，频率不单一，因此产生的次同步振荡信号频带较宽，采用滤波器212对电信号进行处理，得到次同步振荡信号。相位补偿单元213，用于对次同步振荡信号进行相位补偿。具体的，以电流为例进行说明，采集到输电线路1上的三相电流，经过坐标变换得到d-q坐标系下的电流，通过锁相环获取输电线路1上的电流的相位，依据坐标变换后的电流提取次同步电流信号并对次同电流信号进行相位补偿，最终得到输电线路1上的次同步振荡信号。

换流器22，与输电线路连接，用于输出抑制输电线路中的次同步振荡的次同步阻抗信号。在本实施例中，换流器22可以包括两电平换流器、三电平换流器、二极管钳位型换流器、飞跨电容型换流器、模块化多电平换流器、H桥级联型多电平换流器及电压源型换流器中的至少一种。在本实施例中，换流器22中可以包括用于为换流器中的电力电子器件提供直流电压的电容器单元，该电容器单元可以包括一个电容器、由多个电容器串联组成的电容器组或由多个电容器并联组成的电容器组。控制模块23，分别与信号提取模块21和换流器22连接，用于根据次同步振荡信号控制换流器22输出次同步阻抗信号。

在具体的实施例中，次同步振荡信号可以包括次同步电流d轴信号和次同步电流q轴信号，在控制模块23根据次同步振荡信号产生脉冲开关信号进而控制换流器22中的电力电子开关，例如，IGBT的开闭，进而得到次同步阻抗信号。

在可选的实施例中，切换开关30可以包括单刀双掷开关、断路器、隔离开关及电力电子开关中任何一种开关或者并联的任两种开关；具有电流关断及常闭合运行的性能。以切换开关30为可控的双掷开关为例进行说明，具体的，如图2所示，切换开关30可以包括：动端31，与接地端2连接；第一静触点32，与电抗器10连接；第二静触点33，与次同步振荡抑制设备20连接。具体的，当切换开关30的动端31与第一静触点32接触时，次同步振荡抑制设备20切出，次同步振荡抑制功能退出，发挥电抗器功能，对系统电压进行稳定；当切换开关30的动端31与第二静触点33接触时，次同步振荡抑制设备20投入汇流母线的出线端，电抗器10切出，控制模块控制次同步振荡抑制设备20投入，进行次同步振荡抑制。在具体的实施例中，信号提取模块21在输电线路1上提取的电信号包含次同步振荡信号，控制模块23根据次同步振荡信号控制切换开关30的动端31切换至第二静触点33，使次同步振荡抑制设备20投入。在本实施例中，信号提取模块21还用于提取输电线路1的电压值，控制模块23还可以包括电压比较器，用于在将提取的电压值与预设电压值比较，在电压值大于预设电压值时，控制模块23控制切换开关30的动端31连接至第一静触点32，使次同步振荡抑制设备20切除，使电抗器10投入。

本实用新型实施例还提供了一种新能源输电系统，如图3所示，该输电系统可以包括：多个分布式新能源电场100；汇流母线的出线端200，汇流母线，用于汇集各个分布式新能源电场出线端的输电线路；如上述实施例任意一项的次同步振荡抑制装置300，设置在汇流母线200的出线端。

在多个新能源电场100与次同步振荡抑制装置300之间还可以包括变压器400，在本实施例中，变压器400可以为升压变压器。在本实施例中，新能源电场可以包括风电场和光伏电场。

在汇流母线出线端的电抗器与接地端2之间设置切换开关，加入次同步振荡抑制设备，通过切换开关切换，使得汇流母线的出线端需要电抗器进行稳定系统电压时，将电抗器投入至汇流母线的出线端，稳定系统电压；在发生次同步振荡时，通过切换开关的切换，使得次同步振荡抑制设备投入汇流母线的出线端，对输电系统的次同步振荡进行抑制。不仅可以兼顾系统电压的稳定，还可以对次同步振荡进行抑制，最大化的利用了系统中电抗器资源，降低了成本，提高了设备的利用率，节省建设抑制次同步振荡抑制装置的投入。降低了稳定输电系统的成本。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (9)

1.一种次同步振荡抑制装置，设置在分布式新能源电场的汇流母线的出线端，其特征在于，包括：

电抗器，设置在所述汇流母线的出线端的输电线路与接地端之间；

切换开关，设置在所述电抗器与所述接地端之间；

次同步振荡抑制设备，设置在所述切换开关和所述汇流母线的出线端的输电线路之间；

所述切换开关用于控制所述电抗器和所述次同步振荡抑制设备投入所述汇流母线的出线端的状态。

2.如权利要求1所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述次同步振荡抑制设备包括：

信号提取模块，与所述输电线路连接，用于提取所述输电线路上次同步振荡信号；

换流器，与所述输电线路连接，用于输出抑制所述输电线路中的次同步振荡的次同步阻抗信号；

控制模块，分别与所述信号提取模块和所述换流器连接，用于根据所述次同步振荡信号控制所述换流器输出所述次同步阻抗信号。

3.如权利要求2所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述信号提取模块包括：

信号采集单元，与所述输电线路连接，用于采集输电线路中的电信号；

滤波器，与所述信号采集单元连接，用于对所述电信号进行滤波得到次同步振荡信号；

相位补偿单元，与所述滤波器连接，用于对次同步振荡信号进行相位补偿。

4.如权利要求2所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述切换开关包括：

动端，与所述接地端连接；

第一静触点，与所述电抗器连接；

第二静触点，与所述次同步振荡抑制设备连接。

5.权利要求4所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，

所述控制模块还用于根据所述次同步振荡信号控制所述动端连接至所述第二静触点。

6.如权利要求4所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，

所述信号提取模块还用于提取所述输电线路的次同步电压/电流信号的有效值；

所述控制模块还用于将所述次同步电压/电流信号的有效值与预设电压/电流值比较，在所述次同步电压/电流信号的有效值大于预设电压/电流值时，所述控制模块控制所述动端连接至所述第二静触点。

7.权利要求4所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述切换开关包括：

单刀双掷开关、断路器、隔离开关及电力电子开关中一个或多个。

8.如权利要求2所述的次同步振荡抑制装置，其特征在于，所述换流器包括：两电平换流器、三电平换流器、二极管钳位型换流器、飞跨电容型换流器、模块化多电平换流器、H桥级联型多电平换流器及电压源型换流器中的任意一种。

9.一种新能源输电系统，其特征在于，包括：

多个分布式新能源电场；

汇流母线，用于汇集各个所述分布式新能源电场出线端的输电线路；

如权利要求1-8任意一项所述的次同步振荡抑制装置，设置在所述汇流母线的出线端。