一種抑制直流輸電系統(tǒng)換相失敗的并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)高壓直流輸電領(lǐng)域，具體設(shè)及一種抑制直流輸電系統(tǒng)換相失 敗的并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 基于晶閩管的電網(wǎng)換相高壓直流輸電化ine-Commutated-Conve;rte;r High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)系統(tǒng)具有輸電容量大、線路造價(jià)低、非同步聯(lián)網(wǎng)能力 強(qiáng)，在遠(yuǎn)距離大容量輸電及大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)等方面具有很大優(yōu)勢并在我國電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。
[0003] 換相失敗是LCC-HVDC系統(tǒng)最常見的故障之一。導(dǎo)致?lián)Q相失敗故障的原因有很多， 但當(dāng)晶閩管及其觸發(fā)系統(tǒng)均正常工作時(shí)，發(fā)生換相失敗的主要原因是當(dāng)受端電網(wǎng)發(fā)生故障 時(shí)引起的電網(wǎng)電壓跌落或波動(dòng)。
[0004][0005][0006] 上述方法主要是增大關(guān)斷角或減小直流電流，可作為換相失敗的輔助防御手段， 但無法從根本上避免換相失敗的發(fā)生。
[0007] 在《高電壓技術(shù)》2014年第40卷第8期2440-2448頁刊登的"含有STATCOM的高壓直 流輸電系統(tǒng)控制方法"一文(作者趙成勇等)提出了含有靜止無功補(bǔ)償器(STATCOM)的HVDC 系統(tǒng)控制方法，當(dāng)受端電網(wǎng)=相故障引起=相電壓跌落時(shí)，該方法可W減少換相失敗的發(fā) 生概率。但當(dāng)受端電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，電網(wǎng)電壓會(huì)出現(xiàn)零序分量，運(yùn)使得=相=線制 STATCOM的補(bǔ)償效果受到很大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引有鑒于此，本發(fā)明提供的一種抑制直流輸電系統(tǒng)換相失敗的并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)及方 法，該系統(tǒng)及方法在受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)能夠有效且準(zhǔn)確的補(bǔ)償電網(wǎng)電壓跌落，抑制換相 失敗的發(fā)生;采用YO型接線的STATCOM可對負(fù)序、零序?qū)崿F(xiàn)無功補(bǔ)償控制，同時(shí)不存在S相 S線制STATCOM中S相之間的禪合問題，因此更容易實(shí)現(xiàn)各H橋子模塊電容電壓的平衡控 審IJ;在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償器可用于無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，有效提高了系統(tǒng)功率因數(shù)，進(jìn)而 保證了電網(wǎng)換相高壓直流輸電系統(tǒng)的有效運(yùn)行。
[0009]本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] -種抑制直流輸電系統(tǒng)換相失敗的并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括無功補(bǔ)償器及用 于控制所述無功補(bǔ)償器的控制器；
[0011] 所述無功補(bǔ)償器并聯(lián)在直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)的交流母線及中性線之間，所述中性 線接地；
[0012] 所述交流母線的受端側(cè)連接有受端電網(wǎng)。
[0013] 優(yōu)選的，所述無功補(bǔ)償器為單相無功補(bǔ)償器；
[0014] 所述單相無功補(bǔ)償器包括功率鏈和單相變壓器；
[0015] 所述功率鏈與所述單相變壓器的二次側(cè)繞組并聯(lián)，且所述單相變壓器的一次側(cè)繞 組的兩端分別連接至兩個(gè)輸出端。
[0016] 優(yōu)選的，所述無功補(bǔ)償器為單相無功補(bǔ)償器；
[0017] 所述單相無功補(bǔ)償器中設(shè)有功率鏈；
[0018] 所述功率鏈的兩端分別連接至兩個(gè)輸出端。
[0019] 優(yōu)選的，所述無功補(bǔ)償器為=相無功補(bǔ)償器；
[0020] 所述=相無功補(bǔ)償器包括采用=相四線制接線且并聯(lián)的=個(gè)的單相無功補(bǔ)償器， 且所述單相無功補(bǔ)償器中設(shè)有功率鏈；
[0021] 各所述單相無功補(bǔ)償器的中性線接地。
[0022] 優(yōu)選的，所述無功補(bǔ)償器為=相無功補(bǔ)償器；
[0023] 所述=相無功補(bǔ)償器包括=相五柱式變壓器及功率鏈單元，且所述功率鏈單元采 用YO/yO接法并聯(lián)至所述=相五柱式變壓器的二次側(cè)繞組；
[0024] 所述功率鏈單元包括=個(gè)并聯(lián)的功率鏈、且每個(gè)所述功率鏈分別與在所述=相變 壓器的二次側(cè)中的每一相繞組并聯(lián)；
[0025] 所述=相五柱式變壓器的中性線接地。
[0026] 優(yōu)選的，所述功率鏈包括依次連接的第一輸出端、電抗器、H橋子模塊單元及第二 輸出端；
[0027] 所述H橋子模塊單元包括依次連接的多個(gè)H橋子模塊，且每個(gè)所述H橋子模塊均設(shè) 有2個(gè)輸出端。
[0028] 優(yōu)選的，所述H橋子模塊包括電容器及功率開關(guān)管單元;所述功率開關(guān)管單元包括 第一功率開關(guān)管S1、第二功率開關(guān)管S2、第=功率開關(guān)管S3及第四功率開關(guān)管S4;
[0029] 所述第一功率開關(guān)管Sl的發(fā)射極分別連接至所述第二功率開關(guān)管S2的集電極及 所述H橋子模塊的第一輸出端;所述第一功率開關(guān)管Sl的集電極連接至電容器的正極；
[0030] 所述第二功率開關(guān)管S2的發(fā)射極連接至所述電容器的負(fù)極；
[0031] 所述第=功率開關(guān)管S3的發(fā)射極分別連接至所述第四功率開關(guān)管S4的集電極及 所述H橋子模塊的第二輸出端;所述第=功率開關(guān)管S3的集電極連至所述電容器的正極；
[0032] 所述第四功率開關(guān)管S4的發(fā)射極連接至電容器的負(fù)極。
[0033] 優(yōu)選的，所述控制器包括電壓檢測單元、故障判別單元、電壓調(diào)控單元及內(nèi)環(huán)調(diào)控 單元；
[0034] 所述電壓檢測單元用于檢測對直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)的交流母線的=相電壓；
[0035] 所述故障判別單元用于分析所述電壓檢測單元輸出的=相電壓信號(hào)，并判別所述 受端電網(wǎng)是否發(fā)生故障；
[0036] 所述電壓調(diào)控單元控制所述無功補(bǔ)償器調(diào)控逆變側(cè)交流母線電壓；當(dāng)所述電壓調(diào) 控單元接收到所述故障判別單元發(fā)出的電網(wǎng)故障信號(hào)時(shí)，比較及計(jì)算對預(yù)設(shè)的交流母線電 壓整定值與所述=相電壓信號(hào)，輸出=相無功電流指令信號(hào)；
[0037] 所述內(nèi)環(huán)調(diào)控單元輸入所述=相無功電流指令信號(hào)，并采用分相控制方式分別對 所述無功補(bǔ)償器的各相無功電流控制、子模塊電容電壓控制W及功率開關(guān)管進(jìn)行觸發(fā)控 制。
[0038] -種抑制直流輸電系統(tǒng)換相失敗的并聯(lián)補(bǔ)償方法，所述方法通過一種抑制直流輸 電系統(tǒng)換相失敗的并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述并聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)包括無功補(bǔ)償器及用于控制所述 無功補(bǔ)償器的控制器，且所述無功補(bǔ)償器并聯(lián)在直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)的交流母線及中性線 之間；所述方法包括如下步驟：
[0039] 步驟1.檢測直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)的交流母線的=相電壓；
[0040] 步驟2.分析和判別所述=相電壓信號(hào)值并將分析結(jié)果發(fā)送至故障判別單元，所述 故障判別單元判斷所述受端電網(wǎng)是否發(fā)生故障；
[0041 ]若所述受端電網(wǎng)發(fā)生故障，則進(jìn)入步驟3;
[0042] 若所述受端電網(wǎng)未發(fā)生故障，則返回步驟1;
[0043] 步驟3.比較及計(jì)算預(yù)設(shè)的交流母線電壓整定值與所述=相電壓信號(hào)值;輸出=相 無功電流指令信號(hào)；
[0044] 步驟4.根據(jù)所述=相無功電流指令信號(hào)觸發(fā)無功補(bǔ)償器的功率開關(guān)管；
[0045] 采用分相控制方式分別控制所述無功補(bǔ)償器的各相輸出無功電流分量，對母線電 壓跌落進(jìn)行補(bǔ)償；同時(shí)所述控制無功補(bǔ)償器的各相輸出有功電流分量，維持子模塊電容電 壓恒定。
[0046] 從上述的技術(shù)方案可W看出，本發(fā)明提供了一種抑制直流輸電系統(tǒng)換相失敗的并 聯(lián)補(bǔ)償系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括無功補(bǔ)償器及用于控制無功補(bǔ)償器的控制器;該方法檢測 直流輸電系統(tǒng)逆變側(cè)的交流母線的=相電壓;分析和判別=相電壓信號(hào)值并將分析結(jié)果發(fā) 送至故障判別單元，比較及計(jì)算預(yù)設(shè)的交流母線電壓整定值與=相電壓信號(hào)值;根據(jù)=相 無功電流指令信號(hào)觸發(fā)無功補(bǔ)償器的功率開關(guān)管;采用分相控制方式分別控制無功補(bǔ)償器 的各相輸出無功電流分量，對母線電壓跌落進(jìn)行補(bǔ)償；同時(shí)控制無功補(bǔ)償器的各相輸出有 功電流分量，維持子模塊電容電壓恒定。本發(fā)明提出的系統(tǒng)及方法能夠有效且準(zhǔn)確的補(bǔ)償 電網(wǎng)電壓跌落，抑制換相失敗的發(fā)生;采用YO型接線的STATCOM可對負(fù)序、零序?qū)崿F(xiàn)無功補(bǔ) 償控制，進(jìn)而保證了電網(wǎng)換相高壓直流輸電系統(tǒng)的有效運(yùn)行。
[0047] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有W下優(yōu)異效果：
[0048] 1、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案中，系統(tǒng)及方法在受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)能夠有效且準(zhǔn) 確的補(bǔ)償電網(wǎng)電壓跌落，抑制換相失敗的發(fā)生;采用YO型接線的STATCOM可對負(fù)序、零序?qū)?現(xiàn)無功補(bǔ)償控制，同時(shí)不存在S相S線制STATCOM中S相之間的禪合問題，因此更容易實(shí)現(xiàn) 各H橋子模塊電容電壓的平衡控制;在電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，所述無功補(bǔ)償器可用于無功動(dòng)態(tài)補(bǔ) 償，有效提高了系統(tǒng)功率因數(shù)，進(jìn)而保證了電網(wǎng)換相高壓直流輸電系統(tǒng)的有效運(yùn)行。
[0049] 2、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，當(dāng)受端電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，能有效補(bǔ)償電網(wǎng)電壓跌落， 從而準(zhǔn)確抑制換相失敗的發(fā)生。
[0050] 3、本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，采用=相四線無功補(bǔ)償器，可W避免=相=