一种新型限流式潮流控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种新型限流式潮流控制系统。该新型限流式潮流控制系统包括并联变压器、并联变换器、串联变换器、串联耦合变压器和限流器模块；并联变换器的一侧通过并联变压器与电网系统连接，并联变换器的另一侧与串联变换器一侧连接，且并联变换器与串联变换器之间设置有电容；串联变换器另一侧和限流器模块通过串联耦合变压器副边连接，并且串联变换器另一侧通过串联耦合变压器原边接入电网系统；本实用新型的新型限流式潮流控制系统可减少短路切除时间，减小元件参数和降低短路电流对电网的冲击。
【专利说明】
一种新型限流式潮流控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种新型限流式潮流控制系统。
【背景技术】
[0002]限流式统一潮流控制器(UPFC)，又称UPFC-FCL，是一种既能同时对线路电压、阻抗和相角进行调节，又能有效应对电力系统短路故障的新型FACTS(灵活柔性交流输电系统)装置，它提高了电力系统的控制灵活度，增加了线路的输送能力，保障了装置和电网的安全性，因此受到学术界的广泛关注。现有的限流式统一潮流控制器，目前已经进入10kV/lMVA样机实验阶段，其由UPFC模块(限流式统一潮流控制模块)和桥式固态限流器模块组成，正常运行时相当于UPFC，系统短路时能在20ms内切除故障，断开线路，但其短路切除时间仍有待减少，其器件参数和成本较高。
[0003]因此，针对以上不足，需要提供了一种新型限流式潮流控制系统。
【实用新型内容】
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本实用新型的目的是提供一种新型限流式潮流控制系统以减少短路切除时间，降低成本和降低短路电流对电网的冲击。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种新型限流式潮流控制系统，其包括并联变压器、并联变换器、串联变换器、串联耦合变压器和限流器模块;并联变换器的一侧通过并联变压器与电网系统连接，并联变换器的另一侧与串联变换器一侧连接，且并联变换器与串联变换器之间设置有电容，并联变换器、电容与串联变换器构成限流式统一潮流控制模块；串联变换器另一侧和限流器模块通过串联耦合变压器副边连接，并且串联变换器另一侧通过串联耦合变压器原边接入电网系统。
[0008]其中，所述限流器模块包括续流二极管、集成门极换流晶闸管模块、限流电感和不控整流桥，不控整流桥与所述串联耦合变压器副边连接，续流二极管与限流电感并联后与所述集成门极换流晶闸管模块串联，续流二极管和所述集成门极换流晶闸管模块与所述不控整流桥并联。
[0009]其中，所述不控整流桥为由多个整流二极管组成的三相桥式整流桥。
[0010]其中，所述并联变换器的一侧与所述并联变压器之间设置有第一电感。
[0011]其中，所述串联变换器与所述串联耦合变压器之间设置有第二电感。
[0012]其中，所述电容为直流电容，所述直流电容并联在所述并联变换器与串联变换器之间。
[0013](三)有益效果
[0014]本实用新型的上述技术方案具有如下优点:本实用新型提供的新型限流式潮流控制系统中，正常运行时，限流器模块呈现零阻抗，装置工作在限流控制模式(UPFC模式)；当电网系统节点k出现三相短路时，绝大部分系统电压施加在串联耦合变压器上，迫使限流器模块插入电网系统进行限流;检测到故障后，控制系统会封锁UPFC模块和限流器模块的所有触发脉冲，限流器模块等效为开路，短路故障被彻底切除。
[0015]具体地，正常运行时，集成门极换流晶闸管模块常加触发脉冲，串联耦合变压器副边电流经不控整流桥向限流电感充磁，充磁过程结束，限流电感电流将保持恒定，限流电感电流与串联变压器副边电流的差值通过续流二极管进行续流，限流电感相当于被短接，限流器模块对外呈现零阻抗;当电网系统电流出现短时间小范围波动时，限流电感会通过串联变压器串入电网系统进行充放电，并在短暂动态过程之后，继续与电网系统交流电流峰值保持一致，不再影响UPFC模块的正常运行;本实用新型的新型限流式潮流控制系统可减少短路切除时间，减小元件参数和降低短路电流对电网的冲击。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型实施例新型限流式潮流控制系统的拓扑图。
[0017]图中，1:并联变压器;2:并联变换器;3:直流电容;4:串联变换器;5:限流式统一潮流控制模块;6:串联耦合变压器;7:限流器模块。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0019]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0020]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0021]如图1所示，本实用新型提供的新型限流式潮流控制系统包括并联变压器1、并联变换器2、串联变换器4、串联耦合变压器6和限流器模块7;并联变换器2的一侧通过并联变压器I与电网系统连接，并联变换器2的另一侧与串联变换器4 一侧连接，且并联变换器2与串联变换器4之间设置有电容，并联变换器2、电容与串联变换器4构成限流式统一潮流控制模块5(UPFC模块)；串联变换器4另一侧和限流器模块7通过串联耦合变压器6副边连接，并且串联变换器4另一侧通过串联耦合变压器6原边接入电网系统;其中，所述电容为直流电容3，所述直流电容3并联在所述并联变换器2与串联变换器4之间。
[0022]上述实施例中，正常运行时，限流器模块7呈现零阻抗，装置工作在限流控制模式(UPFC模式)。当电网系统节点k出现三相短路时，绝大部分系统电压施加在串联耦合变压器6上，迫使限流器模块7插入电网系统进行限流。检测到故障后，控制系统会封锁UPFC模块和限流器模块7的所有触发脉冲，限流器模块7等效为开路，短路故障被彻底切除。
[0023]具体地，所述限流器模块7包括续流二极管Dy、集成门极换流晶闸管模块T8、限流电感Ld和不控整流桥，不控整流桥与所述串联耦合变压器6副边连接，续流二极管与限流电感并联后与所述集成门极换流晶闸管模块串联，续流二极管和所述集成门极换流晶闸管模块与所述不控整流桥并联。其中不控整流桥包括整流二极管D1、D2、D3、D4、D#PD6。
[0024]正常运行时，集成门极换流晶闸管模块(IGCT模块)T8常加触发脉冲，串联耦合变压器6副边电流经不控整流桥D1-D6向限流电感充磁，直至限流电感电流Id达到系统交流电流峰值，此后充磁过程结束，限流电感电流将保持恒定，Id与串联变压器副边电流的差值通过续流管D7进行续流，限流电感相当于被短接，忽略限流电感电阻和晶闸管、IGCT通态压降后，限流器模块7对外呈现零阻抗。整个限流式UPFC装置等效为常规UPFC在运行。
[0025]当电网系统电流出现短时间小范围波动时(如电机的启停机，短时间电压跌落等)，限流电感会通过串联变压器串入电网系统进行充放电，并在短暂动态过程之后，继续与电网系统交流电流峰值保持一致，不再影响UPFC模块的正常运行。限流电感越小，该暂态过程持续时间越短。
[0026]具体地，所述不控整流桥为由多个整流二极管组成的三相桥式整流桥，即上述的
01、02、03、04、05和06;所述并联变换器2的一侧与所述并联变压器I之间设置有第一电感Li ;所述串联变换器4与所述串联耦合变压器之间设置有第二电感L2。
[0027]本实用新型中的短路限流原理:出于保护UPFC的目的，不论电网系统发生何种短路，都应使限流器迅速动作，切除系统故障；当节点k发生三相短路时，在忽略线路阻抗的情况下，全部电网系统电压会施加在串联耦合变压器6上，并通过限流器模块7不控整流桥施加在直流侧M、N两点之间，迫使续流二极管D7承受反压而关断，限流电感迅速插入电网系统进行限流，其电感电流按图1中箭头所示方向流动。同时，当控制系统检测并确认故障后，会立即封锁IGCT管T8和UPFC模块的所有触发脉冲，IGCT将在1ys内完成关断过程，限流器直流侧电流会迅速降到零，短路故障即被切除，限流器模块7等效为开路，而限流电感电流会通过续流二极管续流并在较短时间内衰减至零;整个限流过程的长短取决于传感器灵敏度、采样周期和控制器的计算速度。
[0028]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种新型限流式潮流控制系统，其特征在于:其包括并联变压器、并联变换器、串联变换器、串联耦合变压器和限流器模块;并联变换器的一侧通过并联变压器与电网系统连接，并联变换器的另一侧与串联变换器一侧连接，且并联变换器与串联变换器之间设置有电容，并联变换器、电容与串联变换器构成限流式统一潮流控制模块;串联变换器另一侧和限流器模块通过串联耦合变压器副边连接，并且串联变换器另一侧通过串联耦合变压器原边接入电网系统。2.根据权利要求1所述的新型限流式潮流控制系统，其特征在于:所述限流器模块包括续流二极管、集成门极换流晶闸管模块、限流电感和不控整流桥，不控整流桥与所述串联耦合变压器副边连接，续流二极管与限流电感并联后与所述集成门极换流晶闸管模块串联，续流二极管和所述集成门极换流晶闸管模块与所述不控整流桥并联。3.根据权利要求2所述的新型限流式潮流控制系统，其特征在于:所述不控整流桥为由多个整流二极管组成的三相桥式整流桥。4.根据权利要求1所述的新型限流式潮流控制系统，其特征在于:所述并联变换器的一侧与所述并联变压器之间设置有第一电感。5.根据权利要求1所述的新型限流式潮流控制系统，其特征在于:所述串联变换器与所述串联耦合变压器之间设置有第二电感。6.根据权利要求1所述的新型限流式潮流控制系统，其特征在于:所述电容为直流电容，所述直流电容并联在所述并联变换器与串联变换器之间。
【文档编号】H02H7/26GK205681111SQ201620477785
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月24日 公开号201620477785.6, CN 201620477785, CN 205681111 U, CN 205681111U, CN-U-205681111, CN201620477785, CN201620477785.6, CN205681111 U, CN205681111U
【发明人】李甜甜, 王江波, 田春筝, 毛玉宾, 刘永民, 黄景慧, 王洋, 于琳琳, 张丽华, 司瑞华, 马杰, 程昱明, 孙思培, 王世谦, 袁鹏, 杜习超, 王圆圆, 贾鹏, 苗福丰
【申请人】国家电网公司, 国网河南省电力公司经济技术研究院