專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)故障限流裝置，屬于柔性交流輸電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，需求方對(duì)于優(yōu)質(zhì)電能質(zhì)量的呼 聲日益高漲。特別是近年來(lái)，電力電子器件的技術(shù)跳躍式發(fā)展，大量FACTS裝置應(yīng)用到電網(wǎng) 中，使得電網(wǎng)的可控性和安全性大為提高。隨著FACTS裝置造價(jià)的降低，在不久的將來(lái)，將 比常規(guī)輸配電方案更具競(jìng)爭(zhēng)力。目前，電力系統(tǒng)短路電流數(shù)值不斷提高，而短路故障對(duì)電力 系統(tǒng)安全影響巨大，較高的短路電流水平已經(jīng)成為制約電網(wǎng)運(yùn)行和發(fā)展的關(guān)鍵因素，而故 障限流裝置的研制成為電力行業(yè)的重要研究課題。
可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置(TCSC)作為一種重要的FACTS輸電設(shè)備，可以調(diào)節(jié)線路潮流、 抑制系統(tǒng)振蕩、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等作用，適用于高壓遠(yuǎn)距離輸電。由于采用電力電子器件， 其動(dòng)作迅速，控制簡(jiǎn)便，在電力系統(tǒng)中有著廣闊的應(yīng)用前景。由于可控串補(bǔ)裝置可以根據(jù)系 統(tǒng)需要控制其等效阻抗，因此在短路故障發(fā)生時(shí)，控制使其呈感性運(yùn)行，亦可降低故障電流 水平。這種多功能，多目標(biāo)控制的裝置必將成為FACTS的發(fā)展趨勢(shì)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，根據(jù)系 統(tǒng)需要作為串聯(lián)補(bǔ)償裝置和故障限流裝置運(yùn)行，一機(jī)多能。
本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案一種基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，包括限壓器、電容、第一電感、限流電感、晶閘管電 路和固態(tài)控制開(kāi)關(guān)；其中所述限壓器的一端分別與電容的一端、第一電感的一端連接； 所述限壓器的另一端分別與限壓電感的一端、固態(tài)控制開(kāi)關(guān)的一端連接； 所述電容的另一端分別與限壓電感的另一端、固態(tài)控制開(kāi)關(guān)的另一端、晶閘管電路的 一端連接；所述第一電感的另一端與晶閘管電路的另一端連接。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，晶閘管電路由兩個(gè)反并聯(lián)晶 閘管組成。
進(jìn)一步的，本發(fā)明的基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，限壓器為金屬氧化物限壓器。 本發(fā)明采用上述技術(shù)方案具有如下有益效果本發(fā)明依靠固態(tài)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作對(duì)裝置的工作模式進(jìn)行切換，固態(tài)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，裝置運(yùn)行 于限流模式；固態(tài)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，裝置運(yùn)行于串補(bǔ)模式，模式切換迅速可靠。
當(dāng)本發(fā)明運(yùn)行于串補(bǔ)模式時(shí)，固態(tài)開(kāi)關(guān)閉合，裝置結(jié)構(gòu)和基于晶閘管的串聯(lián)補(bǔ)償 裝置完全一樣，便于理論分析，也便于在TCSC的基礎(chǔ)上進(jìn)行裝置升級(jí)，根據(jù)補(bǔ)償度的要求 計(jì)算出晶閘管觸發(fā)角。
當(dāng)本發(fā)明運(yùn)行于限流模式時(shí)，能夠根據(jù)系統(tǒng)原有限流值和欲達(dá)到的限流值選取適 當(dāng)?shù)南蘖飨禂?shù)，計(jì)算出命令阻抗，通過(guò)查表得出相應(yīng)的觸發(fā)角，完成限流控制；同時(shí)通過(guò)固 態(tài)開(kāi)關(guān)的打開(kāi)，串入限流電感，從而增加裝置對(duì)外等效感抗，在故障時(shí)，最大程度降低短路 電流水平。
當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，本發(fā)明通過(guò)固態(tài)開(kāi)關(guān)的切換投入串聯(lián)限流電感，不僅僅依靠 可控串補(bǔ)提供感性阻抗，限流水平得到顯著提高。


圖1是本發(fā)明的電氣結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明在電力系統(tǒng)中接線的等效示意圖。
具體實(shí)施方案下面結(jié)合附圖對(duì)技術(shù)方案的實(shí)施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述參照?qǐng)D1，基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置包括金屬氧化物限壓器M0V，電容C，并聯(lián)電感I1,串聯(lián)限流電感、，兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管和固態(tài)控制開(kāi)關(guān)κ組成，其中，金屬氧化物限壓器MOV用于裝置過(guò)壓保護(hù)，固態(tài)開(kāi)關(guān)K用于裝置在串補(bǔ)模式和限流模式間切換。本發(fā)明依靠 固態(tài)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作對(duì)裝置的工作模式進(jìn)行切換，固態(tài)開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，裝置運(yùn)行于限流模式；固態(tài) 開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，裝置運(yùn)行于串補(bǔ)模式，模式切換迅速可靠。正常情況下，裝置運(yùn)行于串補(bǔ)模式， 提高線路輸送功率，故障時(shí)，裝置立即切換到限流模式運(yùn)行，降低線路短路電流水平。
參照?qǐng)D2，裝置連接于輸電系統(tǒng)中，通過(guò)晶閘管觸發(fā)角的控制，裝置對(duì)外等效為感 性或容性，一般情況下，為了提高高壓輸電線路輸送功率，裝置對(duì)外所呈現(xiàn)的阻抗在容性范 圍內(nèi)調(diào)節(jié)。若超高壓輸電線路中，末端電壓較高，也可將裝置安裝在線路末端，同時(shí)將裝置 對(duì)外所呈現(xiàn)的阻抗在感性范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。該裝置可以根據(jù)系統(tǒng)需要，作為串補(bǔ)裝置或故障限 流器使用。裝置正常運(yùn)行于串補(bǔ)模式，根據(jù)檢測(cè)出的線路電流，判斷有無(wú)故障發(fā)生，當(dāng)檢測(cè) 出系統(tǒng)電流大于某值時(shí)，固態(tài)開(kāi)關(guān)K立即斷開(kāi)，串入限流電感，同時(shí)通過(guò)控制反并聯(lián)晶閘管 觸發(fā)角，使串補(bǔ)裝置接近于純感性運(yùn)行，從而將短路電流降低到系統(tǒng)可承受水平。用限流系 數(shù)體現(xiàn)裝置故障限流能力，并且作為元件參數(shù)選取的標(biāo)準(zhǔn)，定義限流系數(shù)
權(quán)利要求
1.一種基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，其特征在于包括限壓器、電容、第一電感、限 流電感、晶閘管電路和固態(tài)控制開(kāi)關(guān)；其中所述限壓器的一端分別與電容的一端、第一電感的一端連接； 所述限壓器的另一端分別與限壓電感的一端、固態(tài)控制開(kāi)關(guān)的一端連接； 所述電容的另一端分別與限壓電感的另一端、固態(tài)控制開(kāi)關(guān)的另一端、晶閘管電路的 一端連接；所述第一電感的另一端與晶閘管電路的另一端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，其特征在于所述晶閘管電 路由兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，其特征在于所述限壓器為 金屬氧化物限壓器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于可控串補(bǔ)的故障限流裝置，屬于柔性交流輸電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由金屬氧化物限壓器、電容、并聯(lián)電感、反并聯(lián)晶閘管、固態(tài)開(kāi)關(guān)和與開(kāi)關(guān)并聯(lián)的串聯(lián)限流電感構(gòu)成。固態(tài)開(kāi)關(guān)用于裝置在串補(bǔ)和限流模式間切換，裝置正常運(yùn)行于串補(bǔ)模式，與可控串補(bǔ)結(jié)構(gòu)完全相同，為線路提供感性或容性無(wú)功功率。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在發(fā)生故障時(shí)，裝置迅速切換到限流模式運(yùn)行，有效限制短路電流，在原有可控串補(bǔ)裝置上改動(dòng)較少，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H02H9/02GK102035196SQ20101061259
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者吳峰, 梅軍, 王立峰, 鄭建勇 申請(qǐng)人:東南大學(xué)