TW201330446A - 用於一升壓元件之旁路開關 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種耦合至經組態以連接至一電力系統之一補償元件之升壓元件。該升壓元件包含多個部分，該多個部分中之每一者包含：至少一個電元件；及一固態切換元件，其電連接至該至少一個電元件。該固態切換元件與該至少一個電元件並聯連接以使得閉合該固態切換元件實質上防止電流到達該至少一個電元件。

Description

用於一升壓元件之旁路開關
本發明係關於一種用於一升壓元件之旁路開關。
一靜態VAR補償器(SVC)可用於一電力系統中以回應於緊急系統意外而提供無功功率支援。
一固態切換元件與一升壓元件之一部分之一電組件(諸如一電容器或電感器組)並聯連接，該升壓元件包含於連接至一電力系統之一補償元件中。該升壓元件可包含串聯或並聯連接之眾多較小元件或組件。該補償元件包含該升壓元件及與該升壓元件串聯之一電元件(諸如一電容器)。使該升壓元件之部分中之某些部分短路導致該升壓元件之未短路部分上之電壓之一增加、與該升壓元件串聯之其他電元件上之電壓之一增加及該補償元件之輸出或VAR之一增加。對於一電容器組，電容性VAR增加，且對於一電感器組，電感性VAR增加。由補償元件輸出之額外VAR可因一緊急條件視需要用於增加或降低電力系統中之電壓。固態切換元件快速閉合，因此允許補償元件快速增加其VAR輸出。
一機械開關可與固態開關並聯連接以將一電流旁路提供至該固態開關，以減少穩態損失或以允許使用具有一較低電流額定值之一固態開關而不需要笨重且昂貴之冷卻設備。該機械開關可稱為一機械旁路開關。
在一項一般態樣中，一種系統包含用於連接至一電力系統之一匯流排之一補償元件及耦合至該補償元件之一升壓元件，該升壓元件包含多個部分，該多個部分中之每一者包含至少一個電元件及電連接至該至少一個電元件之一固態切換元件，其中該固態切換元件與該至少一個電元件並聯連接以使得閉合該固態切換元件實質上防止電流到達至少一個電元件。
實施方案可包含以下特徵中之一或多者。該升壓元件可包含與該固態切換元件及該至少一個電元件並聯電連接之一機械旁路開關。該固態切換元件可經組態以回應於一系統意外而閉合。一放電線圈可耦合至該機械旁路開關。該至少一個電元件可包含多個電容器。該至少一個電元件可係一單個電容器。該至少一個電元件可包含多個組件，合起來，該等組件具有一總體電容性輸出。該至少一個電元件可包含多個電感器。該至少一個電元件可包含多個組件，合起來，該等組件具有一總體電感性輸出。
該系統亦可包含經組態以將該補償元件電連接至該電力系統之一連接件。該連接件可經組態以透過一斷路器將該補償元件電連接至該電力系統，該斷路器在斷開時將該補償元件與該電力系統切斷連接。該固態切換元件可係一閘流體。該固態切換元件可包含一或多個電力電子組件。該固態切換元件可經組態以閉合以使該至少一個電元件短路，且該機械旁路開關可經組態以在該固態切換元件閉合之後閉合。該固態切換元件可經組態以在該機械旁路開關 閉合之後斷開。該固態切換元件可在約一個循環內閉合且該機械旁路開關可在該固態切換元件閉合之後閉合。
在某些實施方案中，該系統可包含一監視器，該監視器經組態以監視穿過該閘流體之電流及當電流流動穿過該閘流體時提供一信號以致使該機械旁路開關閉合。該監視器可包含一電流感測元件。該系統可包含耦合至該固態切換元件之一控制系統。該控制系統可經組態以提供一信號以致使該固態切換元件斷開或閉合。耦合至該固態切換元件之該控制系統可經組態以提供一信號以致使該固態切換元件斷開及閉合，及提供一信號以致使該機械旁路開關斷開及閉合。
在另一一般態樣中，一種用於連接至一電力系統之一匯流排之補償元件包含一升壓元件，該升壓元件包含一或多個部分，每一部分包含多個電連接電容器、與該多個電連接電容器並聯電連接之一固態切換元件及經組態以將該補償元件電連接至該電力系統之該匯流排之一連接介面。閉合該一或多個部分中之一者之該固態切換元件使該部分之該等電容器短路且致使該等部分中之另一者之該等電容器上之一電壓增加，藉此增加由該補償元件透過該連接介面提供至該電力系統之VAR。該一或多個部分中之至少一者可包含與該固態切換元件及該多個電容器並聯電連接之一機械旁路開關。
在另一一般態樣中，一種用於將VAR提供至一電力系統之方法包含接收一觸發信號，及回應於接收該觸發信號而 致使連接至該電力系統之一補償系統之一升壓元件之一部分中之一固態切換元件閉合，該固態切換元件之該閉合導致包含於該升壓元件中之一電元件短路及自補償元件輸出之一VAR改變。
實施方案可包含以下特徵中之一或多者。可致使與該固態切換元件並聯電連接之一機械旁路開關在該固態切換元件閉合之後閉合。
在另一一般態樣中，一種用於將一升壓元件安裝於一補償元件中之套件，其包含：一固態切換元件：一配件，其用以連接該固態切換元件以使得該固態切換元件與該升壓元件之一電容器或電感器並聯；及一控制系統，其耦合至該固態切換元件，該控制系統經組態以產生一信號以致使該固態切換元件斷開或閉合。
實施方案可包含以下特徵中之一或多者。一機械旁路切換元件可與該固態切換元件並聯電連接且耦合至該控制系統，且該控制系統可進一步經組態以產生一信號以致使該機械旁路切換元件斷開或閉合。該升壓元件可係包含多個電容性組件之一電容器組。該升壓元件可係包含多個電感性組件之一電感器組。該套件可包含經組態以量測流動穿過該固態切換元件之電流之一監視器，其中該監視器耦合至該控制系統。
在另一一般態樣中，一升壓元件包含多個部分，該多個部分中之每一者包含：至少一個電元件；及一固態切換元 件，其電連接至該至少一個電元件，其中該固態切換元件與該至少一個電元件並聯連接以使得閉合該固態切換元件實質上防止電流到達該至少一個電元件。
所闡述技術之實施方案可包含硬體、一方法或程序、一元件、一裝置、一系統、一補償元件、一電腦程式產品、一控制器、一控制系統或經組態以允許一使用者與上文所闡述之一程序通信之一使用者介面。在隨附圖式及下文說明中陳述一或多項實施方案之細節。依據說明及圖式且依 據申請專利範圍，將明瞭其他特徵。
相似元件符號指示相似元件。
一電容器組通常由串聯連接之多個電容器群組構造而成。一固態切換元件(諸如，一閘流體、具有一非線性電阻且適合用於一電力系統中之另一固態開關或任何其他電力電子組件)用於使一電容器組之一部分或若干部分短路以使由該電容器組遞送之VAR快速升壓。該固態切換元件亦可稱為一固態開關。使電容器組之一或多個部分短路迫使未短路部分在一較高電壓下操作。該等未短路部分與該短路部分或該等短路部分串聯。因此未短路部分或群組之所遞送VAR升高且在系統意外條件下快速提供額外VAR，該等系統意外條件可由一傳輸線之一損失或一發電機之一失靈引起。
在固態切換元件閉合以使電容器群組短路之後，可藉由一機械切換元件繞過該固態切換元件。繞過固態切換元件 可最小化或消除固態切換元件中之損失及對固態切換元件之強制冷卻之需要。繞過固態切換元件亦可允許使用具有低於在不具有旁路開關情形下將必需之一穩態電流額定值之一固態切換元件。在其中可使用SVC之意外條件下可使用具有固態開關及機械旁路開關之電容器組，而不需要笨重或昂貴之冷卻設備。此外，包含具有固態開關之多個電容器或電感器組之一電力系統可提供能夠將額外VAR直接遞送至需要額外VAR的電力系統之一區域之補償元件之一分散式網路。
圖1A展示包含一升壓元件110之一實例性系統100A。升壓元件110與一電容器124一起形成一補償元件111。使升壓元件110之部分中之某些或所有部分短路增加升壓元件110之未短路部分上及電容器124上之電壓，藉此增加電容器124之VAR輸出及通常具有一電容性輸出且包含在升壓元件110之未短路部分中之組件之VAR輸出。
升壓元件110可係(舉例而言)一電容器組或一電感器組。在圖1A中所展示之實施方案中，升壓元件110係可包含電感器或其他電元件但具有一總體輸出(該總體輸出係電容性的)之一電容器組。換言之，升壓元件110之總體輸出係電容性的。補償元件111將無功功率提供至包含一匯流排126之一電力系統。該電力系統可係(舉例而言)將電力提供至商業及住宅消費者之一電網、一電系統或一多階段電網路。該電力系統可具有至少1 kV之一操作電壓且可係一中壓、高壓或超高壓電力系統。舉例而言，該電力系統可具 有至少69 kV之一操作電壓。該電力系統可在(舉例而言)50 Hz或60 Hz之一基本頻率下操作。當操作電壓下降至低於電力系統之標稱操作電壓之0.95每單元時可發生一緊急意外。
升壓元件110包含部分117、119及121，該等部分中之每一者包含至少一個電元件。在圖1A中所展示之實例中，補償元件111透過一斷路器125連接至匯流排126。斷路器125可係一開關，該開關在斷開時中斷補償元件111與匯流排126之間的連接以自系統100A移除整個補償元件111。
在圖1A中所展示之實例中，升壓元件110之部分117包含一固態開關127及一電元件131。電元件131可包含諸多組件，該等組件中之某些組件可係純電容性的，且，該等組件中之某些組件可係電感性的或電阻性的。在其中升壓元件110係一電容器組之實施方案中，電元件131以及部分117、119及121之總體輸出係電容性的。
固態開關127與電元件131並聯電連接。固態開關127可係(舉例而言)一閘流體。固態開關127可包含多個閘流體。儘管圖1A中未展示，但部分119及121中之每一者亦可包含一固態開關。
在系統100A之普通操作期間，固態開關127斷開以使得流自匯流排126之電流到達電元件131以產生跨越電元件131之一電壓。某些緊急事件(諸如一傳輸線之一損失或一發電機之一失靈)可致使電力系統中及匯流排126上之電壓之一降低，且因此，補償元件111之VAR輸出亦降低。由 於電力系統之電壓降低，因此電力系統可變得不穩定，除非由補償元件111將VAR注入至電力系統中以補償電壓降低。使升壓元件110之部分117、119、121中之某些或所有部分中之電元件短路可導致由升壓元件110之未短路部分及由電容器124輸出之VAR之一增加或升壓。換言之，使升壓元件110之部分117、119、121中之所有或某些部分短路導致補償元件111之VAR輸出之一增加。
因此，使升壓元件110之部分117、119、121中之一或多者中之電元件短路可允許補償元件111將額外VAR提供至電力系統。如此，藉由回應於一緊急事件之發生、某一其他意外、一輸入信號或任何觸發事件而使升壓元件110之部分117、119、121中之某些部分中之電組件短路，補償元件111可將額外VAR提供至電力系統以補償電力系統上之電壓之降低。此外，由於固態開關127具有諸如約一個循環或更小之一短切換時間，因此升壓元件110能夠在電力系統中之電壓之降低或其他意外之後不久提供額外VAR。
在其中升壓元件110係一電容器組且電元件131係電容器之例項中，與短路部分117串聯之未短路部分之所遞送VAR升高達所施加電壓之平方。因此，在此實例中，當部分117之電容器131短路時，部分119及121以及電容器124之VAR輸出升高為所施加電壓之平方，且補償元件111將額外VAR提供至電力系統。
圖1B展示包含一補償元件141及一升壓元件140之一系統 100B之另一實例。升壓元件140包含部分147、149及151。與升壓元件110相比，升壓元件140之一或多個部分可包含與一固態開關157及一電元件161並聯之一機械旁路開關159。固態開關157可類似於固態開關127，且電元件161可類似於電元件131。部分147圖解說明具有一機械旁路開關159及與一固態開關157串聯之一監視器153之一實例性配置。
在系統100B之普通操作期間，固態開關157及機械旁路開關159斷開以使得流自匯流排156之電流到達電元件161以產生跨越電元件161之一電壓。在發生一意外之後，部分147中之電元件161短路以使得補償元件141將額外VAR提供至電力系統。
固態開關157閉合以使電元件161短路。在固態開關157閉合之後，電流流動穿過固態開關157，且監視器153偵測電流且產生可用於致使機械旁路開關159閉合之一信號。機械旁路開關159可回應於來自固態開關157之信號或回應於來自機械旁路開關159外部之另一元件(未展示)之一信號而閉合。當閉合時，機械旁路開關159充當固態開關157之一旁路且使電流轉向而遠離固態開關157。固態開關157可有損，且因此，穿過固態開關157之電流可產生一實質損失及熱量。當閉合時使固態開關157周圍之電流轉向之機械旁路開關159之存在減少由固態開關157產生之損失及熱量且可允許使用具有低於原本將為必需之一連續電流額定值之一固態開關157而不需要笨重且昂貴之冷卻設備。
與固態開關157相比，機械旁路開關159可係一相對緩慢開關。舉例而言，機械旁路開關159可在大於一個循環之一時間中閉合。舉例而言，機械旁路開關159可具有約五個循環之一閉合時間。機械旁路開關159可係(舉例而言)一真空中斷器、一斷路器(由真空、油或SF6中斷)或一空氣絕緣切斷連接開關。
圖2展示包含一升壓元件210之一系統200之另一實例性實施方案。在此實例中，升壓元件210係包含用於電流限制之電感器之一電容器組。電容器組210係連接至一電力系統之一匯流排216之一補償元件211之部分。補償元件211透過一切斷連接開關217及一主斷路器219連接至匯流排216。補償元件211包含電容器組210、一電容器224(由C1表示)及一電感器L1。電感器L1用於電流限制及/或用於調諧補償元件211。可斷開切斷連接開關217及主斷路器219以自電力系統移除補償元件211。
電容器組210包含部分220及230。部分220包含一電容性電元件221(由電容器C2A表示)、一電感器L2A、一閘流體旁路開關223、一機械旁路開關225、一放電線圈227及一電流變壓器229。部分230包含一電容性電元件231(由電容器C2B表示)、一閘流體旁路開關233、一機械旁路開關235、一放電線圈237及一電流變壓器239。
電容性電元件221及231可包含串聯及/或並聯配置之多個電容器。電容性電元件221及231中之每一者可包含不同數目個電容器或電容性組件。舉例而言，電容性電元件 221及231中之每一者可包含介於(舉例而言)約八個與三十個之間的並聯電容器及/或介於約一個與八個之間的串聯電容器。可使用包含更多或更少個電容器之其他適合組態。雖然部分220及230可包含純電容性組件及為非純電容性之組件，但部分220及230之總體輸出係電容性的。電感器L2A及L2B分別保護閘流體旁路開關223及233。電感器L2A及L2B亦可連同電感器L1一起提供調諧及電流限制。電感器L2A及L2B經選擇以提供一適當電流限制及調諧量。電流變壓器229及239感測穿過閘流體旁路開關223及233之電流。儘管圖2中之實例展示電流變壓器，但元件229及239可係量測或感測電流之任何適合元件。舉例而言，替代一電流變壓器或除一電流變壓器之外，亦可使用一Rogowski線圈。
閘流體旁路開關223及233可包含多個閘流體開關，該多個閘流體開關以允許使其各別電容性電元件221及231在一AC電路中短路之任何適合方式配置。放電線圈227及237放電或排去可在斷開閘流體開關及機械旁路開關以迫使電流穿過電容性電元件221及231之後施加至閘流體旁路開關223及233或電容性電元件221及231之一DC偏移。
在正常操作條件下，閘流體旁路開關223及233以及機械旁路開關225及235斷開且在部分220與部分230兩者之間均分電容器組210上之電壓。當一緊急意外情況發生時，電容性電元件221或231中之任一者或兩者可分別藉由閉合閘流體旁路開關223或233而短路。可藉由閉合機械開關而使 電流自閘流體旁路開關轉向。使電容性電元件221或231中之一者或二者短路增加補償元件211之VAR輸出。可回應於一意外事件發生而將此等額外VAR提供至電力系統。
圖3展示包含包含一電感器組之一補償元件之一實例性系統。系統300包含一補償系統311，該補償系統透過一切斷連接開關317及一主斷路器319連接至一電力系統之一匯流排316。補償系統311包含一升壓元件310。升壓元件310包含具有部分320及330之一電感器組。部分320包含一電感性(或無功)電元件321、一閘流體開關323、一機械旁路開關325及一電流變壓器329。部分330包含一電感性電元件331、一閘流體開關333、一機械旁路開關335及一電流變壓器339。電流變壓器329及339感測穿過閘流體旁路開關323及333之電流。儘管圖3中之實例展示電流變壓器，但元件329及339可係量測或感測電流之任何適合元件。舉例而言，替代一電流變壓器除一電流變壓器之外，亦可使用一Rogowski線圈。部分320及330包含電感性電元件321及331且亦可包含諸多組件，該等組件中之某些組件可係純電容性的或電阻性的；然而，但部分320及330之總體輸出係電感性的。
在正常操作期間，閘流體開關323及333以及機械旁路開關325及335斷開且電流流動穿過電感性電元件321及331。回應於一系統意外，電感性電元件321及/或331短路，此增加升壓元件310之未短路部分及電感器324之電感性VAR輸出。因此，補償元件311之電感性VAR輸出增加。
圖4展示用於增加包含一升壓元件之一補償元件之VAR輸出之一實例性程序400。關於圖1A中所展示之系統100A論述程序400。然而，程序400可在系統100B、200或300上或在具有包含具有可藉由一固態開關而短路之電元件之多個部分之一升壓元件之任何補償元件上執行。程序400可在包含於系統100A、100B、200或300之一或多個組件中之一或多個電子處理器上執行或由系統外部但與該系統通信之一處理器執行。程序400可由與系統100A、100B、200或300之組件通信之一或多個控制器執行。
接收一觸發信號(410)。該觸發信號可係回應於一意外(諸如系統電壓之一降低、連接至電力系統之一件設備之一損失或故障、對所需VAR支援之一回應或電力系統之一部分之一計劃性斷電)之發生而產生之一信號。觸發信號可係已偵測到電力系統之電壓之一降低之一指示。舉例而言，匯流排126上之電壓已下降至約100 kV之一臨限值以下之一偵測可用作存在一緊急條件及補償元件111欲產生用於注入至電力系統上之額外VAR之一指示符。
觸發信號可係來自諸如執行一自動程序以監視電力系統之一電子處理器之一外部元件之一信號。觸發信號可係來自諸如一大負載(舉例而言，一電爐變壓器或電力系統之一大部件之啟動)或耦合至電力系統之一發電機之另一電元件之一信號。觸發信號可係自電力系統上之一失靈元件接收之一信號。觸發信號可係由人類人工產生之一信號，該人類監視電力系統且在接收已發生一緊急事件之一指示 時致使該信號之產生。
回應於接收該觸發信號，固態開關127閉合(420)。閉合固態開關127致使與固態開關127並聯之電元件131短路以使得通常流動至電元件131之電流轉向以流動穿過固態開關127。升壓元件110之部分119及121中之電元件保持未短路，且此等部分之電元件之VAR輸出增加，電容器124之VAR輸出及補償元件111之VAR輸出亦增加。在此實例中，升壓元件110之電元件係累積電容性的，且未短路部分119及121之電元件之VAR輸出增加達所施加電壓之平方。此實例中之升壓元件110之電元件係累積電容性的。因此，儘管升壓元件110可包含電阻性及電感性組件，但升壓元件110之總體輸出係電容性的。
在某些實施方案中，固態開關127在接收該觸發信號之一個循環或一個循環以下內閉合。
在包含與固態開關並聯之一機械旁路開關之實施方案(諸如圖1B中所展示之實施方案)中，機械旁路開關159在固態開關157閉合之後閉合(430)。參考圖1B，閉合機械旁路開關159使電流轉向而遠離固態開關157，因此減少由流動穿過固態開關157之電流產生之損失及熱量。換言之，當閉合時，機械旁路開關159充當電元件161及固態開關157二者之一旁路。機械旁路開關亦可允許使用具有低於原本將為必需之一穩態較低電流額定值之一固態開關而不具有一機械旁路開關。機械旁路開關159可在大於一個循環之一時間中閉合。在某些實施方案中，機械旁路開關 159回應於指示電流正流動穿過固態開關157之一信號而閉合。此一信號可由(舉例而言)一電流感測元件(諸如，與固態開關157串聯連接之一電流變壓器或圍繞連接至固態開關之一導體而定位之一Rogowski線圈)來產生。在某些實施方案中，該信號可由與固態開關157相關聯之電子裝置產生。致使機械旁路開關159閉合之信號可由與機械開關159連通之任何其他外部元件產生。若在提示斷開機械旁路開關159之後電流繼續流動穿過固態開關157，則可產生一信號以致使固態開關157斷開。亦即，若機械旁路開關159無法回應於用以斷開之一信號而斷開，則固態開關157可斷開。用以重新斷開固態開關157之信號亦可由電流感測元件或由與固態開關157相關聯之電子裝置來產生。
在判定匯流排156上之電壓返回至一正常操作位準、系統意外已解決之後，或藉由接收任何其他外部觸發，部分157之短路電元件161可重新插入至升壓元件140中。電元件161可使用固態開關157或機械旁路開關159來重新插入(未短路)。若機械旁路開關159能夠在一負載下斷開，則機械旁路開關159斷開且當電流停止流動穿過機械旁路開關159時，電元件161重新插入且補償元件141之經升壓VAR輸出結束。
若機械旁路開關159不能夠在一負載下斷開，則固態開關157閉合且在固態開關157閉合之後機械旁路開關159斷開。然後固態開關157斷開，且當電流停止流動穿過固態開關157時，電元件161重新插入且補償元件141之經升壓 VAR輸出結束。即使機械旁路開關159能夠在一負載下斷開，固態開關157亦可用於重新插入電元件161。
參考圖1A，在不包含一機械旁路開關之實施方案中，固態開關127用於使負載中斷。斷開固態開關127重新插入電元件131且結束補償元件141之經升壓VAR輸出。
圖5展示包含具有一升壓元件之一補償系統之另一實例性系統500。在系統500中，電容器C2B可係約300微法拉(μF)至330微法拉，電容器C1B可係約30 μF至50 μF，電容器C1A可係約15 μF至25 μF且電容器C2A可係約150 μF至170 μF。在某些實施方案中，電容器C2B係315.68 μF，電容器C1B係39.46 μF，電容器C1A係19.73 μF且電容器C2A係157.84 μF。電感器L1可係約64毫亨(mH)至65毫亨且電感器L2可係約25 mH至35 mH。在某些實施方案中，電感器L1係64.19 mH且電感器L2係32.10 mH。電阻器R1A及R1B可係約182歐姆，且電阻器R2A及R2B可係約91歐姆。
圖6展示用於一補償元件之一控制系統600之一實例。控制系統600包含一控制器605，控制器605包含一電子處理器606、一電子儲存器607及一I/O介面608。電子儲存器607可儲存指令，該等指令在由電子處理器606執行時致使控制器605執行類似於上文所論述之程序400之一程序。控制器605可包含一個以上電子處理器及/或一個以上電子儲存器。
控制器605耦合至以下元件且與該等元件連通：一主斷路器610、一機械旁路開關615(在包含一機械旁路開關之 實施方案中)、一固態開關620、一電流感測元件625、一外部源630及一儀器變壓器640。儀器變壓器640可連接至亦連接至控制器605之一元件，諸如計算元件645。
控制器605可將信號提供至主斷路器610以致使主斷路器610斷開及閉合。控制器605可將信號提供至固態開關620以致使固態開關620斷開及閉合。在包含機械旁路開關615之實施方案中，控制器605可將信號提供至機械旁路開關615，該等信號致使機械旁路開關615斷開及閉合。此外，控制器605可提供關於機械旁路開關615及/或固態開關620、連接至此等開關之元件中之任一者(諸如關於圖1A及圖1B所論述之電元件131或161)、關於圖1A、圖1B、圖2、圖3及圖5所論述之升壓元件中之任一者及/或關於圖1A、圖1B、圖2、圖3及圖5所論述之補償元件中之任一者之保護、回饋、輸出/輸入讀取及/或自我診斷。此外，控制器605可向主斷路器610發佈一命令以斷開(或閉合)主斷路器610以自電力系統642移除補償系統(或將補償系統重新插入至電力系統642中)。
機械旁路開關615可類似於上文關於圖1B、圖2、圖3及圖5所論述之機械旁路開關，且固態開關620可類似於上文關於圖1A、圖1B、圖2、圖3及圖5所論述之固態開關。電流感測元件625給控制器605提供對流動穿過固態開關620及/或機械旁路開關615之一電流量之一指示。該指示可係(舉例而言)一電流量或指示是否有任何電流流動之一數位值。控制器605可使用該指示來判定是否閉合或斷開機械 旁路開關615或固態開關620中之一或多者。控制器605亦使用諸如圖4中所論述之程序400之一程序來控制斷開及閉合之時序。
控制系統600亦包含外部源630。外部源630可係一外部觸發器，該外部觸發器將一電子信號提供至控制器605以供進一步處理。在此實施方案中，控制器605使用來自外部源630之電子信號來判定是否(舉例而言)斷開或閉合機械旁路開關615、固態開關620及/或主斷路器610。在某些實施方案中，外部源630將一信號提供至控制器605，該信號致使控制器605起始一特定動作。舉例而言，外部源630可因一緊急意外而提供由電力系統642之一人類操作者產生之一信號以閉合固態開關620。外部源630可將闡述電力系統642之一條件之一參數提供至控制器605，且控制器605可基於該參數而判定一動作。
控制系統600亦包含儀器變壓器640。儀器變壓器640可係連接至電力系統642及產生對(舉例而言)關於電力系統642之電壓及電流或其他資訊之量測之任何元件。以適合於控制器605之一形式將來自儀器變壓器640之資訊提供至控制器605，以處理及判定一適合動作(舉例而言，產生致使固態開關620斷開之一信號)。在某些實施方案中，一計算元件645連接至儀器變壓器640及控制器605。儀器變壓器640將來自電力系統642之一參數或其他資訊提供至計算元件645，且計算元件645判定提供至控制器605且致使控制器605採取一特定動作之一信號。
控制器605可藉由有線及/或無線連接件耦合至控制系統600之各種元件。舉例而言，系統600之各種元件可透過一或多個連接件(諸如一RF鏈路、Wi-fi、乙太網路、傳輸線、同軸電纜及任何其他適合連接件)彼此耦合。儘管圖6中所展示之實例展示與一個機械旁路開關615及一個固態開關620連通之控制器605，但控制器605可與一升壓元件之多個部分或一升壓元件之所有部分連通。此外，一單個控制器605可與多個升壓元件連通。
電子儲存器607儲存當由電子處理器606執行時致使控制器605與控制系統600之其他組件通信之指令可能作為一電腦程式。舉例而言，電子儲存器607可儲存判定是否斷開固態開關620之控制命令。電子儲存器607亦可儲存用於控制系統600之組件(諸如固態開關620及機械旁路開關615)中之一或多者之設定，舉例而言，臨限電壓限制及最大操作時間。電子儲存器607可係揮發性記憶體，諸如RAM。在某些實施方案中，且電子儲存器607可包含非揮發性及揮發性部分或組件兩者。
電子處理器606可係適合於執行一電腦程式之一處理器，諸如，一一般用途或特殊用途微處理器、一FPGA或任何種類之數位電腦之一或多個處理器。通常，一處理器自一唯讀記憶體或一隨機存取記憶體或兩者接收指令及資料。
輸入/輸出介面608提供為實體、電子或二者之一介面，該介面允許資料及/或命令輸入至控制器605及/或自控制器 605讀取。輸入/輸出介面608可自一觸覺元件(諸如一鍵盤、一滑鼠、一通信介面或一顯示器)接收資料。輸入/輸出介面608亦可包含允許控制器605、控制系統600之組件及/或一外部元件(未展示)之間的通信之軟體。
本文已闡述若干項實施方案。然而，其他實施方案亦在申請專利範圍之範疇內。舉例而言，在某些實施方案中，可使升壓元件110、140、210或310之一個以上部分或所有部分短路。在一系統(諸如圖1A中所展示之系統)之某些實施方案中，未使用電容器124。在此等實施方案中，使升壓元件之部分中之僅某些部分短路。補償元件可包含多個串聯升壓元件。
升壓元件之各種部分中之每一者可在一不同配置中包含不同數目個電元件。升壓元件之各種部分可以不同方式組態且可包含不同組件。
包含一電子處理器及一電子儲存器之一控制器可執行程序400。該控制器可經電連接以自匯流排126、升壓元件110及/或升壓元件110之組件接收資料及/或信號。
匯流排126可攜載具有(舉例而言)50 Hz、60 Hz、16.67 Hz或25 Hz之一基本頻率之電信號。匯流排126可攜載具有高達約1,000 kV之一電壓之電信號。
100A‧‧‧系統
100B‧‧‧系統
110‧‧‧升壓元件
111‧‧‧補償元件
117‧‧‧部分/短路部分
119‧‧‧部分/未短路部分
121‧‧‧部分/未短路部分
124‧‧‧電容器
125‧‧‧斷路器
126‧‧‧匯流排
127‧‧‧固態開關
131‧‧‧電元件/電容器
140‧‧‧升壓元件
141‧‧‧補償元件
147‧‧‧部分
149‧‧‧部分
151‧‧‧部分
153‧‧‧監視器
156‧‧‧匯流排
157‧‧‧固態開關/部分
159‧‧‧機械旁路開關
161‧‧‧電元件/短路電元件
200‧‧‧系統
210‧‧‧電容器組/升壓元件
211‧‧‧補償元件
216‧‧‧匯流排
217‧‧‧切斷連接開關
219‧‧‧主斷路器
220‧‧‧部分
221‧‧‧電容性電元件
223‧‧‧閘流體旁路開關
224‧‧‧電容器
225‧‧‧機械旁路開關
227‧‧‧放電線圈
229‧‧‧電流變壓器/元件
230‧‧‧部分
231‧‧‧電容性電元件
233‧‧‧閘流體旁路開關
235‧‧‧機械旁路開關
237‧‧‧放電線圈
239‧‧‧電流變壓器/元件
300‧‧‧系統
310‧‧‧升壓元件
311‧‧‧補償元件/補償系統
316‧‧‧匯流排
317‧‧‧切斷連接開關
319‧‧‧主斷路器
320‧‧‧部分
321‧‧‧電感性電元件/無功電元件
323‧‧‧閘流體開關/閘流體旁路開關
324‧‧‧電感器
325‧‧‧機械旁路開關
329‧‧‧元件/電流變壓器
330‧‧‧部分
331‧‧‧電感性電元件
333‧‧‧閘流體開關/閘流體旁路開關
335‧‧‧機械旁路開關
339‧‧‧元件/電流變壓器
500‧‧‧系統
600‧‧‧控制系統/系統
605‧‧‧控制器
606‧‧‧電子處理器
607‧‧‧電子儲存器
608‧‧‧輸入/輸出介面
610‧‧‧主斷路器
615‧‧‧機械旁路開關
620‧‧‧固態開關
625‧‧‧電流感測元件
630‧‧‧外部源
640‧‧‧儀器變壓器
642‧‧‧電力系統
645‧‧‧計算元件
C‧‧‧電容器
C1‧‧‧電容器
C1A‧‧‧電容器
C1B‧‧‧電容器
C2A‧‧‧電容器
C2B‧‧‧電容器
L1‧‧‧電感器
L2‧‧‧電感器
L2A‧‧‧電感器
L2B‧‧‧電感器
R1A‧‧‧電阻器
R1B‧‧‧電阻器
R2A‧‧‧電阻器
R2B‧‧‧電阻器
圖1A展示包含包含一升壓元件之一補償元件之一實例性系統。
圖1B展示包含包含具有一機械旁路開關之一升壓元件之 一補償元件之一實例性系統。
圖2展示包含包含一電容器組之一補償元件之一實例性系統。
圖3展示包含包含一電感器組之一補償元件之另一實例性系統。
圖4展示用於增加一補償元件之VAR輸出之一實例性程序。
圖5展示包含一補償元件之另一實例性系統。
圖6展示用於一升壓元件之一控制系統之一實例。
200‧‧‧系統
210‧‧‧電容器組/升壓元件
211‧‧‧補償元件
216‧‧‧匯流排
217‧‧‧切斷連接開關
219‧‧‧主斷路器
220‧‧‧部分
221‧‧‧電容性電元件
223‧‧‧閘流體旁路開關
224‧‧‧電容器
225‧‧‧機械旁路開關
227‧‧‧放電線圈
229‧‧‧電流變壓器/元件
230‧‧‧部分
231‧‧‧電容性電元件
233‧‧‧閘流體旁路開關
235‧‧‧機械旁路開關
237‧‧‧放電線圈
239‧‧‧電流變壓器/元件
C1‧‧‧電容器
C2A‧‧‧電容器
C2B‧‧‧電容器
L1‧‧‧電感器
L2A‧‧‧電感器
L2B‧‧‧電感器

Claims (30)

  1. 一種系統，其包括：一補償元件，其用於連接至一電力系統之一匯流排；及一升壓元件，其耦合至該補償元件，該升壓元件包括多個部分，該多個部分中之每一者包括：至少一個電元件；及一固態切換元件，其電連接至該至少一個電元件，其中將該固態切換元件與該至少一個電元件並聯連接以使得閉合該固態切換元件實質上防止電流到達該至少一個電元件。
  2. 如請求項1之系統，其中該升壓元件進一步包括與該固態切換元件及該至少一個電元件並聯電連接之一機械旁路開關。
  3. 如請求項1之系統，其中該至少一個電元件包括多個電容器。
  4. 如請求項1之系統，其中該至少一個電元件係一單個電容器。
  5. 如請求項1之系統，其中該至少一個電元件包括合起來具有一總體電容性輸出之多個組件。
  6. 如請求項1之系統，其中該至少一個電元件包括多個電感器。
  7. 如請求項1之系統，其中該至少一個電元件包括合起來具有一總體電感性輸出之多個組件。
  8. 如請求項1之系統，其進一步包括經組態以將該補償元件電連接至該電力系統之一連接件。
  9. 如請求項8之系統，其中該連接件經組態以透過一斷路器將該補償元件電連接至該電力系統，該斷路器在斷開時將該補償元件與該電力系統切斷連接。
  10. 如請求項1之系統，其中該固態切換元件包括一閘流體。
  11. 如請求項1之系統，其中該固態切換元件包括一或多個電力電子組件。
  12. 如請求項2之系統，其中該固態切換元件經組態以閉合以使該至少一個電元件短路，且該機械旁路開關經組態以在該固態切換元件閉合之後閉合。
  13. 如請求項12之系統，其中該固態切換元件經組態以在該機械旁路開關閉合之後斷開。
  14. 如請求項12之系統，其中該固態切換元件在約一個循環內閉合且該機械旁路開關在該固態切換元件閉合之後閉合。
  15. 如請求項10之系統，其進一步包括一監視器，該監視器經組態以監視穿過該閘流體之電流且當電流流動穿過該閘流體時提供一信號以致使該機械旁路開關閉合。
  16. 如請求項15之系統，其中該監視器包括一電流感測元件。
  17. 如請求項1之系統，其進一步包括耦合至該固態切換元件之一控制系統，該控制系統經組態以提供一信號以致 使該固態切換元件斷開或閉合。
  18. 如請求項2之系統，其進一步包括耦合至該固態切換元件之一控制系統，該控制系統經組態以：提供一信號以致使該固態切換元件斷開及閉合，及提供一信號以致使該機械旁路開關斷開及閉合。
  19. 如請求項1之系統，其中該固態切換元件經組態以回應於一系統意外而閉合。
  20. 如請求項2之系統，其進一步包括耦合至該機械旁路開關之一放電線圈。
  21. 一種用於連接至一電力系統之一匯流排之補償元件，該補償元件包括一升壓元件，該升壓元件包括：一或多個部分，每一部分包括：多個電連接電容器；一固態切換元件，其與該多個電連接電容器並聯電連接；及一連接介面，其經組態以將該補償元件電連接至該電力系統之該匯流排，其中閉合該一或多個部分中之一者之該固態切換元件使該部分之該等電容器短路且致使該等部分中之另一者之該等電容器上之一電壓增加，藉此增加由該補償元件透過該連接介面提供至該電力系統之VAR。
  22. 如請求項21之補償元件，其中該一或多個部分中之至少一者進一步包括與該固態切換元件及該多個電容器並聯電連接之一機械旁路開關。
  23. 一種用於將VAR提供至一電力系統之方法，該方法包括：接收一觸發信號；及回應於接收該觸發信號而致使連接至該電力系統之一補償系統之一升壓元件之一部分中之一固態切換元件閉合，該固態切換元件之該閉合導致包含於該升壓元件中之一電元件短路及自該補償元件輸出之一VAR改變。
  24. 如請求項23之方法，其進一步包括致使與該固態切換元件並聯電連接之一機械旁路開關在該固態切換元件閉合之後閉合。
  25. 一種用於將一升壓元件安裝於一補償元件中之套件，該套件包括：一固態切換元件；一配件，其用以連接該固態切換元件以使得該固態切換元件與該升壓元件之一電容器或電感器並聯；及一控制系統，其耦合至該固態切換元件，該控制系統經組態以產生一信號以致使該固態切換元件斷開或閉合。
  26. 如請求項25之套件，其進一步包括與該固態切換元件並聯電連接且耦合至該控制系統之一機械旁路切換元件，且其中該控制系統進一步經組態以產生一信號以致使該機械旁路切換元件斷開或閉合。
  27. 如請求項25之套件，其中該升壓元件係包含多個電容性組件之一電容器組。
  28. 如請求項25之套件，其中該升壓元件係包含多個電感性組件之一電感器組。
  29. 如請求項25之套件，其進一步包括一監視器，該監視器經組態以量測流動穿過該固態切換元件之電流，其中將該監視器耦合至該控制系統。
  30. 一種升壓元件，其包括：多個部分，該多個部分中之每一者包括：至少一個電元件；及一固態切換元件，其電連接至該至少一個電元件，其中該固態切換元件與該至少一個電元件並聯連接以使得閉合該固態切換元件實質上防止電流到達該至少一個電元件。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9331482B2 (en) * 2012-11-02 2016-05-03 North Carolina State University Static synchronous compensator systems and related methods
US10148122B2 (en) * 2014-12-17 2018-12-04 Abb Schweiz Ag Systems and methods for implementing series compensators in static UPS
CN104993500A (zh) * 2015-07-30 2015-10-21 国网山东省电力公司经济技术研究院 一种无功补偿装置及其参数确定方法
CN110994566B (zh) * 2019-12-04 2022-03-29 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种机械开关触发回路及控制方法
US11899433B2 (en) * 2021-09-30 2024-02-13 Rockwell Automation Technologies, Inc. Multidrop make and break system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2228042A1 (de) * 1972-06-09 1974-01-03 Bbc Brown Boveri & Cie Einrichtung zur kompensation von blindleistung
US4636708A (en) * 1985-06-05 1987-01-13 Westinghouse Electric Corp. Static VAR generator
US4999565A (en) * 1990-01-02 1991-03-12 Electric Power Research Institute Apparatus for controlling the reactive impedance of a transmission line
WO1994024622A1 (en) * 1993-04-19 1994-10-27 Electric Power Research Institute Turnoff thyristor controlled series compensation system
US5631545A (en) * 1994-06-29 1997-05-20 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus and method for regulating a power line using frequency domain self-synchronization control
ATE307411T1 (de) 2000-11-14 2005-11-15 Hydro Quebec Vorrichtung und verfahren zur kommutation, um die impedanz eines phasenleiters einer hochspannungsleitung zu ändern
CN100413206C (zh) * 2005-09-09 2008-08-20 西安西电变压器有限责任公司 交流有级可控并联电抗器装置
JP5241208B2 (ja) * 2007-11-21 2013-07-17 三菱電機株式会社 電力系統制御装置および電力系統制御方法
WO2011000425A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-06 Abb Research Ltd Method and arrangement to control an ac system
CN102130458B (zh) * 2011-03-02 2014-04-23 中国电力科学研究院 一种超特高压柔性并联电抗器

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