一种电网多功能静止无功发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电网多功能静止无功发生器。
【背景技术】
[0002]自进入二十一世纪以来，我国经济呈现飞速的发展。一方面，在现代各行各业(如:工业、农业、科研、交通等)，对电力的需求和依赖变得越来越强烈，使得电力系统近年来得到了迅猛发展，网架结构的规模越来越大，我国大规模联合供电系统逐步形成；另一方面，随着“工业4.0”概念的提出，工业生产系统逐步转变为“智能工厂”、“智能生产”、“智能物流”，精密化是其一个重要特征，供电的安全性、优质性是必然趋势。
[0003]但问题是，如何在保障电能质量前提下，保证庞大的电力系统能够稳定、安全、经济的运行及提高用电效率已是目前所面临的一个重大而迫切的问题。以下两方面需要克服:1)无功功率的存在是电力系统建立以来最大的隐患，大量的无功功率在电力系统中流动，会产生大量的损耗，造成电压跌落，影响电能质量；2)大规模电力系统的形成，势必使得系统短路电流的显著增大。随着瞬时无功功率理论的提出和电力电子技术的快速发展，采用自换相的桥式变流器来调节无功功率的静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)得到了推广。它可以实现从感性到容性范围内连续的无功调节，特别是在欠压条件下仍可有效地发出无功功率。此外，各类型故障限流器(如:机械式限流器、固态限流器、超导限流器等)已逐步在电力系统推广使用。然而，多种单一功能设备的投入，给电网可能带来危害，且工程建设易造成浪费。因此，如何实现一种电网多功能静止无功发生器来实现电网的质量调节功能，已经成为一项亟待解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:针对现有技术的上述问题，提供一种能够实现多种电能质量调节功能及无功补偿能力，能够限制故障电流、提高电网安全性、优化电网投资成本的电网多功能静止无功发生器。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0006]—种电网多功能静止无功发生器，包括线路开关单元、三相桥式变流器、滤波电感单元和双向开关单元，所述线路开关单元串联接入电网，所述三相桥式变流器的交流输出端通过滤波电感单元和线路开关单元的一端相连，且所述三相桥式变流器的交流输出端通过双向开关单元和线路开关单元的另一端相连。
[0007]优选地，所述线路开关单元包括三个带压敏电阻保护的线路开关，所述线路开关分别串联接入电网。
[0008]优选地，所述双向开关单元包括三个晶闸管，所述三相桥式变流器的交流输出端的各相分别通过一个晶闸管和线路开关单元的另一端相连。
[0009]本实用新型的电网多功能静止无功发生器具有下述优点:本实用新型的电网多功能静止无功发生器包括线路开关单元、三相桥式变流器、滤波电感单元和双向开关单元，线路开关单元串联接入电网，三相桥式变流器的交流输出端通过滤波电感单元和线路开关单元的一端相连，且三相桥式变流器的交流输出端通过双向开关单元和线路开关单元的另一端相连，通过线路开关单元、三相桥式变流器、双向开关单元能够提供多种电能质量调节功能及无功补偿能力，能够限制故障电流、提高电网安全性、优化电网投资成本。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型实施例的电路原理结构示意图。
[0011]图2为本实用新型实施例的一种应用场景的拓扑结构示意图。
[0012]图3为本实用新型实施例的另一种应用场景的拓扑结构示意图。
[0013]图例说明:1、线路开关单元；2、三相桥式变流器；3、滤波电感单元；4、双向开关单
J L.ο
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实施例电网多功能静止无功发生器包括线路开关单元1、三相桥式变流器2、滤波电感单元3和双向开关单元4，线路开关单元1串联接入电网，三相桥式变流器2的交流输出端通过滤波电感单元3和线路开关单元1的一端相连，且三相桥式变流器2的交流输出端通过双向开关单元4和线路开关单元1的另一端相连。参见图1，本实施例中线路开关单元1包括三个线路开关(Kla、Klb、Klc)，滤波电感单元3包括三个滤波电感(Lfa、Lfb、Lfc)，双向开关单元4包括三个双向开关(K2a、K2b、K2c)，三相桥式变流器2的交流输出端也包括a、b、c三相，a相为例，线路开关Kla串联接入电网的a相线路中，三相桥式变流器2的a相交流输出端通过滤波电感Lfa和线路开关Kla的一端V '相连，且三相桥式变流器2的a相交流输出端通过双向开关K2a和线路开关Kla的另一端V相连。b相、c相均和a相类似，在此不再赘述。
[0015]本实施例中，线路开关单元1包括三个带压敏电阻的线路开关(Kla、Klb、Klc)，线路开关分别串联接入电网。通过压敏电阻来实现对三个线路开关Kla、Klb、Klc进行保护，使得线路开关单元1更加安全可靠。本实施例中，压敏电阻具体为层叠金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistor，简称M0V)，此外也可以根据需要采用其他类型的压敏电阻。
[0016]本实施例中，双向开关单元4包括三个晶闸管(K2a、K2b、K2c)，三相桥式变流器2的交流输出端的各相分别通过一个晶闸管和线路开关单元1的另一端相连，可以通过调节双向开关单元4中晶闸管的导通角的大小来调整等效阻抗大小，实现所需要的故障限制故障电流大小，以保证电力系统继电保护的正确动作。毫无疑问，除了晶闸管以外，双向开关单元4也可以根据需要采用其他类型的开关元件。
[0017]参见图2，当线路开关单元1闭合、双向开关单元4断开时，调节三相桥式变流器2中绝缘棚■双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)的通断，即可调节三相桥式变流器2的交流输出端输出电压的幅值和相位，即可使得本实施例电网多功能静止无功发生器吸收或发出大小相等、相位相反的无功电流(Ira、1&、I。。)，使系统中的无功就地平衡，从而能够实现在感性和容性条件下无功功率的连续快速调节。
[0018]参见图3，以三相短路故障为例，当检测到输电线路/处发生三相短路故障后，立即封锁三相桥式变流器2的绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)的脉冲。待三相桥式变流器2退出运行后，导通双向开关单元4 (K2a、K2b、K2c)，然后断开线路开关单元1 (^^^^^(^，三相短路电流!:]:—^、Ifaultb、Ifauitc)换流到双向开关单元4 (K2a、K2b、K2c)，将滤波电感单元3 (Lfa、Lfb、Lfc)串入线路，相当于在线路中串联了一个等效阻抗，其值取决与滤波电抗的大小，可起到限制短路电流的作用。此外，可以通过调节双向开关单元4中晶闸管的导通角的大小来调整等效阻抗大小，实现所需要的故障限制故障电流大小，以保证电力系统继电保护的正确动作。
[0019]需要说明的是，上述图2和图3仅仅是本实用新型实施例的应用场景示例，本实施例电网多功能静止无功发生器并不依赖于上述图2和图3所示应用场景示例的实现，而且通过调节本实施例电网多功能静止无功发生器中线路开关单元1、三相桥式变流器2、双向开关单元4的控制形式，其还存在其他多种可能的应用场景，在此不再赘述。
[0020]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种电网多功能静止无功发生器，其特征在于:包括线路开关单元(1)、三相桥式变流器(2 )、滤波电感单元(3 )和双向开关单元(4 )，所述线路开关单元(1)串联接入电网，所述三相桥式变流器(2)的交流输出端通过滤波电感单元(3)和线路开关单元(1)的一端相连，且所述三相桥式变流器(2)的交流输出端通过双向开关单元(4)和线路开关单元(1)的另一端相连。2.根据权利要求1所述的电网多功能静止无功发生器，其特征在于:所述线路开关单元(1)包括三个带压敏电阻保护的线路开关，所述线路开关分别串联接入电网。3.根据权利要求2所述的电网多功能静止无功发生器，其特征在于:所述双向开关单元(4)包括三个晶闸管，所述三相桥式变流器(2)的交流输出端的各相分别通过一个晶闸管和线路开关单元(1)的另一端相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电网多功能静止无功发生器，包括线路开关单元、三相桥式变流器、滤波电感单元和双向开关单元，线路开关单元串联接入电网，三相桥式变流器的交流输出端通过滤波电感单元和线路开关单元的一端相连，且三相桥式变流器的交流输出端通过双向开关单元和线路开关单元的另一端相连，线路开关单元包括三个带金属氧化物压敏电阻MOV保护的线路开关，线路开关分别串联接入电网，双向开关单元包括三个晶闸管，三相桥式变流器的交流输出端的各相分别通过一个晶闸管和线路开关单元的另一端相连。本实用新型能够提供多种电能质量调节功能及无功补偿能力，能够限制故障电流、提高电网安全性、优化电网投资成本。
【IPC分类】H02J3/00, H02H9/02, H02J3/18
【公开号】CN204992597
【申请号】CN201520562277
【发明人】熊龙珠, 胡亚军, 向伟, 周巍, 李申炜, 李红波, 秦月桃, 赵兵, 彭长巍, 尹博, 郑丽辉, 龚立静, 张 林, 李婷, 蒋意, 谭豪, 杜欣, 吴昊霖, 江恬, 金诗淇, 陈凌峰, 何文婕
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司张家界供电分公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月30日