一种串补与换流器结合的统一潮流控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种串补与换流器结合的统一潮流控制器。
【背景技术】
[0002]随着电力系统的大力发展，新能源的规模接入、网架结构日益复杂、潮流分布不均、电压支撑能力不足等问题给电网的安全稳定运行带来了新的挑战。部分地区出现了供电瓶颈，不能满足负荷发展需要。从电网实际情况来看，潮流分布不均是制约电网输送能力的重要因素。传统电网缺乏有效的潮流调节手段，通过采用新型FACTS (FlexibleAlternative Current Transmis System)装置来改善系统运行工况，提高电网输送容量是一个现实且理想的选择。
[0003]统一潮流控制器(UnifiedPower Flow Controller，UPFC)作为第3代FACTS设备的代表，是迄今为止功能最全面的FACTS装置，能分别或同时实现并联补偿、串联补偿、移相和端电压调节等多种基本功能。UPFC既能在电力系统稳定方面实现潮流调节，合理控制有功功率、无功功率，提高线路的输送能力，实现优化运行;又能在动态方面，通过快速无功吞吐，动态支撑接入点的电压，提高系统电压稳定性;还可以改善系统阻尼，提高功角稳定性。
[0004]常规统一潮流控制器控制功能灵活而卓越，但其在电力系统中推广使用不具备容量和价格优势。传统电容器、电抗器可作为线路串联补偿，但灵活性和动作速度都不能满足精确调节的要求。统一潮流控制器需要更加灵活的功能配置，需要将串联补偿与统一潮流控制器结合起来。
【发明内容】
[0005]为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种串补与换流器结合的统一潮流控制器。
[0006]本发明的技术方案是:
[0007]所述统一潮流控制器包括电抗器单元、电容器单元、第一换流器、第二换流器、第一开关、第二开关、第三开关、串联变压器和并联变压器；
[0008]所述第一换流器的一端与所述串联变压器的一侧绕组并联，另一端顺次连接所述第二换流器和并联变压器，该并联变压器的另一端接入母线或输电线路中；所述串联变压器的另一侧绕组与输电线路连接，该绕组与所述第三开关并联；
[0009]所述电抗器单元与第一开关串联后与所述第一换流器并联，所述第一开关的另一端接入所述串联变压器；
[0010]所述电容器单元与第二开关串联后与所述第一换流器并联，所述第二开关的另一端接入所述串联变压器。
[0011]本发明进一步提供的优选实施例为:
[0012]所述电容器单元包括一个电容器或者由多个电容器组成的串联电容器组或者由多个电容器组成的并联电容器组;所述并联电容器组包括自动投切开关，所述自动投切开关用于并联电容器组中电容器的投入、退出，从而实现并联电容器组的容值调节。
[0013]本发明进一步提供的优选实施例为:
[0014]所述第一开关包括断路器、隔离开关和电力电子开关中的任一种开关或并联的任两种开关;所述第一开关用于控制所述电抗器单元的投入和退出；
[0015]所述第二开关包括断路器、隔离开关和电力电子开关中的任一种开关或并联的任两种开关;所述第二开关用于控制所述电容器单元的投入和退出。
[0016]所述第三开关包括断路器、隔离开关和电力电子开关中的任一种开关或并联的任两种开关;所述第三开关用于控制所述串联变压器的投入和退出。
[0017]本发明进一步提供的优选实施例为:
[0018]所述第一开关和第二开关包括所述电力电子开关时，所述电力电子开关包括晶闸管双向开关，该晶闸管双向开关包括反向并联的晶闸管；
[0019]所述第一开关的晶闸管双向开关，还用于通过改变其晶闸管的触发角，调整所述电抗器单元的等效阻抗。
[0020]本发明进一步提供的优选实施例为:所述统一潮流控制器包括固定容性偏移结构和固定感性偏移结构。
[0021]本发明进一步提供的优选实施例为:
[0022]所述统一潮流控制器为固定容性偏移结构时:包括电容器单元、第一换流器、第二换流器、第二开关、第三开关、串联变压器和并联变压器；
[0023]所述第一换流器的一端与所述串联变压器的一侧绕组并联，另一端顺次连接所述第二换流器和并联变压器，该并联变压器的另一端接入母线或输电线路中；所述串联变压器的另一侧绕组与输电线路连接，该绕组与所述第三开关并联；
[0024]所述电容器单元与第二开关串联后与所述第一换流器并联，所述第二开关的另一端接入所述串联变压器。
[0025]本发明进一步提供的优选实施例为:
[0026]所述统一潮流控制器为固定感性偏移结构时:包括电抗器单元、第一换流器、第二换流器、第一开关、第三开关、串联变压器和并联变压器；
[0027]所述第一换流器的一端与所述串联变压器的一侧绕组并联，另一端顺次连接所述第二换流器和并联变压器，该并联变压器的另一端接入母线或输电线路中；所述串联变压器的另一侧绕组与输电线路连接，该绕组与所述第三开关并联；
[0028]所述电抗器单元与第一开关串联后与所述第一换流器并联，所述第一开关的另一端接入所述串联变压器。
[0029]本发明进一步提供的优选实施例为:闭合所述第一开关，断开所述第二开关和第三开关时，所述统一潮流控制器用于实现感性偏移补偿；闭合所述第二开关，断开所述第一开关和第三开关，所述统一潮流控制器用于实现容性偏移补偿;断开所述第一开关、第二开关和第三开关，所述统一潮流控制器用于实现无偏移的补偿。
[0030]本发明进一步提供的优选实施例为:
[0031]所述第一开关包括的电力电子开关为晶闸管双向开关时，闭合第二开关，以将电容器单元直接与第一换流器并联，断开第三开关，改变所述晶闸管双向开关中晶闸管的触发角，从而对所述输电线路进行容性补偿或者感性补偿:
[0032]当改变所述晶闸管双向开关中晶闸管的触发角后，所述电抗器单元的等效电抗小于所述电容器单元的等效容抗，则所述统一潮流控制器工作在容性补偿模式，对所述输电线路进行容性补偿；
[0033]当改变所述晶闸管双向开关中晶闸管的触发角后，所述电抗器单元的等效电抗大于所述电容器单元的等效容抗，则所述统一潮流控制器工作在感性补偿模式，对所述输电线路进行感性补偿。
[0034]本发明进一步提供的优选实施例为:所述第一换流器和第二换流器均包括两电平换流器、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和H桥级联型多电平换流器中的任一中或多种换流器。
[0035]与最接近的现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0036]1、本发明提供的一种串补与换流器结合的统一潮流控制器，可以用于输电线路或者配电线路中，进行容性或者感性调节，提高线路输送容量，提高系统稳定水平，控制线路潮流，增强系统阻尼，解决了现有统一潮流控制器不能连续大范围快速调节的问题，降低了统一潮流控制器成本；
[0037]2、本发明提供的一种串补与换流器结合的统一潮流控制器，降低了电抗器和电容器的绝缘等级，提高动态响应性能；同时可以减少电压源换流器的容量。
[0038]3、本发明提供的一种串补与换流器结合的统一潮流控制器，电抗器单元可以通过自动投切开关实现电容容量的调节，电抗器单元并联的晶闸管双向开关可以连续调节电抗，从而实现对等效容抗的分级和连续调节，侧重于稳态控制;换流器可以提供连续快速的双向调节能力，侧重于动态控制。
【附图说明】
[0039]图1:本发明实施例中一种串补与换流器结合的统一潮流控制器结构示意图；
[0040]图2:本发明实施例中另一种串补与换流器结合的统一潮流控制器结构示意图；
[0041]图3:本发明实施例中再一种串补与换流器结合的统一潮流控制器结构示意图；
[0042]图4:本发明实施例中电抗器单元与电容器单元的连接示意图；
[0043]图5:本发明实施例中换流器的等效阻抗范围示意图；
[0044]图6:本发明实施例中一种串补与换流器结合的统一潮流控制器的补偿范围示意图；
[0045]其中，101:电抗器单元；102:电容器单元；103:第一换流器；104:串联变压器；105:
第二换流器;106:并联变压器。
【具体实施方式】
[0046]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，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作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。
[0047]下面分别结合附图，对本发明实施例提供的一种串补与换流器结合的统一潮流控制器进行说明。
[0048]图1为