一種t型混合柔性調諧裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種T型混合柔性調諧裝置，所述調諧裝置包括靜止同步補償器STATCOM和/或靜止同步串聯補償器SSSC；靜止同步補償器STATCOM并聯接入兩個感性補償單元之間的輸電線路，靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入感性補償單元一側的輸電線路中。與現有技術相比，本實用新型提供的一種T型混合柔性調諧裝置，能夠靈活調節輸出，以適應輸電線路的結構、參數和運行方式的變化，確保輸電線路呈現半波長輸電系統的特性，同時還可具備功率因數補償、柔性并網控制、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制等功能。
【專利說明】
一種T型混合柔性調諧裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及半波長交流輸電技術領域，具體涉及一種T型混合柔性調諧裝置。
【背景技術】
[0002]半波長交流輸電(Half Wavelength AC Transmiss1n，HWACT)是指輸電的電氣距離接近I個工頻半波長，即3000km(50Hz)或2600km(60Hz)的超遠距離的三相交流輸電。隨著超遠距離、大功率傳輸需求的不斷增加，半波長交流輸電技術尤其是特高壓半波長交流輸電再次受到眾多關注和研究。無損情況下的半波長交流線路就像一臺變比為-1.0的理想變壓器，首端電壓和末端電壓大小相同、相位相反。同時，半波長交流輸電技術還具有下述優點:一是半波長交流輸電線路的功率因數相對較高，且在輸電距離等于或稍大于半波長的情況下，其結構比現有的超遠距離交、直流輸電系統都更為簡單;再者，對于發展中國家而言，交流輸電設備的制造比換流裝置的引進、運行和維護更為簡單、經濟。
[0003]半波長交流輸電線路受客觀條件的限制，實際線路的自然長度難以正好是半個波長。當線路長度不足半波長時，需要使用調諧電路或補償電路對輸電線路的電氣長度進行人工補償，以達到人造半波長交流輸電線路的目的。目前，現有的半波長交流輸電補償方案是基于無源型網絡進行輸電線路調諧，如圖1所示的T型調諧裝置和圖2所示的型調諧裝置。但是，這兩種調諧方案在一定程度上限制了半波長交流輸電技術的發展和應用，一是由于無源調諧電路對系統結構、運行方式或參數變化的適應性相對較差，容易失去半波長特性;二是由于無源調諧電路內部發生短路故障時，易引發諧振，產生幅值很高的過電壓，這要求線路和設備提高相應的絕緣要求，或者要求安裝相應的過電壓限制措施來抑制線路的過電壓。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術中無源型調諧電路的缺陷，本實用新型提供了一種T型混合柔性調諧裝置。
[0005]本實用新型的技術方案是:
[0006]所述調諧裝置安裝在交流輸電線路中，包括一個容性補償單元和兩個感性補償單元;所述容性補償單元的一端接入串聯的所述兩個感性補償單元之間，另一端接地；
[0007]所述調諧裝置包括靜止同步補償器STATCOM和/或靜止同步串聯補償器SSSC;
[0008]所述靜止同步補償器STATCOM并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路，所述靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入所述感性補償單元一側的輸電線路中。
[0009]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:所述調諧裝置僅包括一組靜止同步串聯補償器SSSC，其串聯接入任一個感性補償單元一側的輸電線路中。
[0010]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:所述調諧裝置僅包括一組靜止同步補償器STATC0M，其并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路。
[0011]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:所述調諧裝置包括一組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STATCOM ；所述靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入任一個感性補償單元一側的輸電線路中，所述靜止同步補償器STATCOM并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路。
[0012]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:所述調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC，所述靜止同步串聯補償器SSSC分別串聯接入一個感性補償單元一側的輸電線路中。
[0013]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:所述調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STATCOM ；所述靜止同步串聯補償器SSSC分別串聯接入一個感性補償單元一側的輸電線路中，所述靜止同步補償器STATCOM并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路。
[0014]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:
[0015]所述靜止同步補償器STATCOM直接并聯接入輸電線路；
[0016]或者，
[0017]所述靜止同步補償器STATCOM通過變壓器并聯接入輸電線路。
[0018]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:
[0019]所述靜止同步串聯補償器SSSC直接串聯接入所述輸電線路；
[0020]或者，
[0021]所述靜止同步串聯補償器SSSC通過變壓器串聯接入所述輸電線路。
[0022]本實用新型進一步提供的優選技術方案為:所述調諧裝置安裝在交流輸電線路的送端、受端、中段，或者交流線路的送端和受端。
[0023]與最接近的現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0024]1、本實用新型提供的一種T型混合柔性調諧裝置，其靜止同步補償器STATCOM和靜止同步串聯補償器SSSC能夠靈活調節各自的輸出，以適應輸電線路的結構、參數和運行方式的變化，確保輸電線路呈現半波長輸電系統的特性，同時還可具備功率因數補償、柔性并網控制、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制等功能；
[0025]2、本實用新型提供的一種T型混合柔性調諧裝置，相對于普通的電力系統并網方式，通過靜止同步串聯補償器SSSC和靜止同步補償器STATCOM能夠靈活調節半波長輸電線路的電壓大小和相位，因此，柔性并網僅需要關注電壓相序和頻率即可，從而減少了調節兩個待并網交流系統/交流電源的電壓大小相同和相位一致所增加的工作量，降低了并網的技術要求。
【附圖說明】
[0026]圖1:T型調諧裝置示意圖；
[0027]圖2:31型調諧裝置示意圖；
[0028]圖3:本實用新型實施例中一種T型混合柔性調諧裝置示意圖；
[0029]圖4:本實用新型實施例中T型混合柔性調諧裝置配置在交流線路的送端和受端示意圖；
[0030]圖5:本實用新型實施例中T型混合柔性調諧裝置配置在交流線路的中段示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地說明，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0032]下面分別結合附圖，對本實用新型實施例提供的一種T型混合柔性調諧裝置進行說明。
[0033]圖3為本實用新型實施例中一種T型混合柔性調諧裝置示意圖，如圖所示，本實施例中調諧裝置包括一個容性補償單元、兩個感性補償單元、靜止同步補償器STATCOM和/或靜止同步串聯補償器SSSC，容性補償單元的一端接入串聯的兩個感性補償單元之間，另一端接地。其中，
[0034]容性補償單元包括一個并聯電容，感性補償單元包括一個串聯電感；
[0035]靜止同步補償器STATCOM并聯接入兩個感性補償單元之間的輸電線路；
[0036]靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入感性補償單元一側的輸電線路中。
[0037]本實用新型中調諧裝置包括五種結構，具體為:
[0038](I)調諧裝置僅包括一組靜止同步串聯補償器SSSC，其串聯接入任一個感性補償單元一側的輸電線路中。
[0039](2)調諧裝置僅包括一組靜止同步補償器STATC0M，其并聯接入兩個感性補償單元之間的輸電線路。
[0040](3)調諧裝置包括一組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STATCOM;靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入任一個感性補償單元一側的輸電線路中，靜止同步補償器STATCOM并聯接入兩個感性補償單元之間的輸電線路。
[0041](4)調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC，靜止同步串聯補償器SSSC分別串聯接入一個感性補償單元一側的輸電線路中。
[0042](5)調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STATCOM;靜止同步串聯補償器SSSC分別串聯接入一個感性補償單元一側的輸電線路中，靜止同步補償器STATCOM并聯接入兩個感性補償單元之間的輸電線路。
[0043]本實用新型中靜止同步補償器STATCOM接入輸電線路的并聯方式包括:
[0044](I)靜止同步補償器STATCOM直接并聯接入輸電線路。
[0045](2)靜止同步補償器STATCOM通過變壓器并聯接入輸電線路。本實施例中半波長輸電線路的電壓等級較高，靜止同步補償器STATCOM通過升壓變壓器接入輸電線路中，同時當靜止同步補償器STATCOM通過變壓器接入輸電線路后，變壓器的短路阻抗相當于減小了并聯電容的值，因此，需要相應地增大靜止同步補償器STATCOM的容性輸出量。
[0046]本實用新型中靜止同步串聯補償器SSSC接入輸電線路的串聯方式包括:
[0047](I)靜止同步串聯補償器SSSC直接串聯接入輸電線路。
[0048](2)靜止同步串聯補償器SSSC通過變壓器串聯接入輸電線路。本實施例中半波長輸電線路的線路電流較大，靜止同步串聯補償器SSSC通過變壓器接入輸電線路中，同時當靜止同步串聯補償器SSSC通過變壓器接入輸電線路后，變壓器的漏感增加了串聯電感的值，因此可以相應地減小靜止同步串聯補償器SSSC的感性輸出量。
[0049]本實用新型中調諧裝置安裝在交流輸電系統時，包括五種配置方式，具體為:
[0050](I)配置在交流線路的送端。
[0051]本實施例中將調諧裝置配置在交流線路送端時，對交流輸電系統進行柔性調諧控制、柔性并網控制、功率因數補償、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制。
[0052](2)配置在交流線路的受端。
[0053]圖4為實用新型實施例中T型混合柔性調諧裝置配置在交流線路的送端和受端示意圖，如圖所示，本實施例中將調諧裝置配置在交流線路受端時，對交流輸電系統進行柔性調諧控制、柔性并網控制、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制。
[0054](3)配置在交流線路的送端和受端。
[0055](4)配置在交流線路的中段。
[0056]圖5為本實用新型實施例中T型混合柔性調諧裝置配置在交流線路的中段示意圖，如圖所示，本實施例中本實施例中將調諧裝置配置在交流線路中段時，對交流輸電系統進行柔性調諧控制、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制。
[0057]本實用新型中調諧裝置對交流輸電系統進行柔性調諧使其符合半波長交流輸電系統的要求后，對交流輸電系統進行柔性并網控制、功率因數補償、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制。下面分別對柔性調諧控制、柔性并網控制、功率因數補償、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制進行具體說明。
[0058]丨、柔性調諧控制
[0059]本實施例中調諧裝置對交流輸電系統進行柔性調諧控制，使其符合半波長交流輸電系統的要求，具體包括:
[0060]步驟Sll:對靜止同步串聯補償器SSSC進行感性調節，將其輸出等效為交流輸電系統的一個串聯電感/串聯電抗;對靜止同步補償器STATCOM進行容性調節，將其輸出等效為交流輸電系統的一個并聯電容；
[0061]步驟S12:控制靜止同步串聯補償器SSSC和感性補償單元共同輸出所述半波長交流輸電系統所需的電感值;控制靜止同步補償器STATCOM和容性補償單元共同輸出半波長交流輸電系統所需的電容值。
[0062]需要說明的是:
[0063]當交流輸電系統的線路結構、參數和/或運行方式改變時，通過調整靜止同步串聯補償器SSSC輸出的等效電感值和靜止同步補償器STATCOM輸出的等效電容值，從而使總的電容值和電感值滿足變化后的半波長交流輸電系統的調諧，最終使整個系統呈現半波長交流輸電系統特性，即實現柔性調諧。
[0064]2、柔性并網控制
[0065]電力系統并網主要包括四個條件，具體是:
[0066](I)并網的兩個交流系統/交流電源的頻率相同。
[0067](2)并網的兩個交流系統/交流電源的電壓大小相同，最大偏差應該在5%以內。
[0068](3)并網的兩個交流系統/交流電源的相序相同。
[0069](4)并網的兩個交流系統/交流電源的電壓相位相同。
[0070]下面以圖3所示的調諧裝置對柔性并網控制進行說明。設定本實施例中交流輸電系統滿足電力系統并網條件(I)和(3)，且調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STATCOM。該裝置對交流輸電系統進行柔性并網控制，具體包括:
[0071]對遠離并網處的靜止同步串聯補償器SSSC進行感性調節，將其輸出等效為一個串聯電感/串聯電抗，靠近并網處的靜止同步串聯補償器SSSC的輸出等效為一個串聯電壓，控制靜止同步串聯補償器SSSC輸出的等效電壓值，使得并網的兩個交流電源的電壓相同、相位一致。本實施例中一個待并網的交流系統/交流電源附加靜止同步串聯補償器SSSC輸出的等效電壓后，使得兩個待并網的交流系統/交流電源的電壓相位一致，從而滿足電力系統并網的四個條件。
[0072]本實施例中調諧裝置的柔性并網方式包括:
[0073]送端交流電源接入交流輸電系統后，交流輸電系統再與受端交流電源并網；或者，受端交流電源接入交流輸電系統后，交流輸電系統再與送端交流電源并網。
[0074]需要說明的是:
[0075](I)當靠近并網處的靜止同步串聯補償器SSSC輸出的等效電壓值達到其最大值時，調整遠離并網處的靜止同步串聯補償器SSSC的輸出等效為一個串聯電壓，兩個靜止同步串聯補償器SSSC共同控制交流電源并網。
[0076](2)當交流輸電系統并網完成且由暫態運行過渡至穩態運行時，將靜止同步串聯補償器SSSC的輸出等效為一個串聯電感/串聯電抗，控制靜止同步串聯補償器SSSC和感性補償單元共同輸出半波長交流輸電系統所需的電感值；
[0077]在交流輸電系統并網，及由暫態運行過渡至穩態運行的過程中，調整靜止同步補償器STATCOM輸出的等效電容值，以降低并網處擾動的發生。
[0078]本實施例中柔性并網控制相對于普通的電力系統并網方式，通過靜止同步串聯補償器SSSC和靜止同步補償器STATCOM能夠靈活地調節半波長輸電線路的電壓大小和相位。因此柔性并網僅需要關注電壓相序和頻率即可，從而減少了調節兩個待并網交流系統/交流電源的電壓大小相同和相位一致所增加的工作量，降低了并網的技術要求。
[0079]3、功率因數補償
[0080]下面以圖3所示的調諧裝置對柔性并網控制進行說明，設定調諧裝置安裝在交流線路的送端。該裝置對交流輸電系統進行功率因數補償包括:
[0081]將靜止同步補償器STAT⑶M的輸出等效為一個并聯電容，控制靜止同步補償器STATCOM輸出的等效電容值補償交流輸電系統的無功功率。
[0082]需要說明的是:送端交流電源的功率因數發生變化時，可以調整靜止同步補償器STATCOM的輸出，進而使并聯電容和靜止同步補償器STATCOM同時滿足柔性調諧和功率因數補償的要求。
[0083]4、暫態過電壓抑制
[0084]下面以圖3所示的調諧裝置對柔性并網控制進行說明。該裝置對交流輸電系統進行暫態過電壓抑制包括:
[0085]將靜止同步補償器STAT⑶M的輸出等效為一個并聯電抗，控制靜止同步補償器STATCOM吸收交流輸電系統的無功功率，以抑制線路的工頻過電壓。
[0086]例如，交流輸電系統發生單相接地故障或者末端出現三相甩負荷等工況引起工頻過電壓時，可以通過該調諧裝置進行暫態過電壓抑制。
[0087]5、穩態電壓控制
[0088]下面以圖3所示的調諧裝置對柔性并網控制進行說明。該裝置對交流輸電系統進行穩態電壓控制包括:
[0089]當交流輸電系統的線路電壓偏低時，將靜止同步補償器STATCOM的輸出等效為一個并聯電容，控制靜止同步補償器STATCOM輸出的等效電容值補償交流輸電系統的無功功率，以支撐線路電壓；
[0090]當交流輸電系統的線路電壓偏高時，將靜止同步補償器STATCOM的輸出等效為一個容值較小的并聯電容，或者等效為一個并聯電感/電抗，控制靜止同步補償器STATCOM輸出的等效電容值或者等效電感值補償交流輸電系統的無功功率，以支撐線路電壓。
[0091]本實用新型中靜止同步補償器STATCOM的輸出量包括基本輸出量和額外輸出量，其中:
[0092]依據靜止同步補償器STATCOM對交流輸電系統進行柔性調諧控制的要求，及其接入交流輸電系統的并聯方式確定基本輸出量。
[0093]依據靜止同步補償器STATCOM對交流輸電系統進行柔性并網控制、功率因數補償、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制的要求確定額外輸出量。例如可以依據柔性并網控制、功率因數補償、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制中的任一項、兩項、三項或四項的要求確定額外輸出量。
[0094]需要說明的是:圖3所示的調諧裝置的兩組靜止同步串聯補償器SSSC時，二者的輸出量相同或者不同。
[0095]本實用新型中靜止同步串聯補償器SSSC的輸出量包括基本輸出量和額外輸出量，其中:
[0096]依據靜止同步串聯補償器SSSC對交流輸電系統進行柔性調諧控制的要求，及其接入交流輸電系統的串聯方式確定所述基本輸出量。
[0097]依據靜止同步串聯補償器SSSC對交流輸電系統進行柔性并網控制額外輸出量。
[0098]本實用新型提供的一種T型混合柔性調諧裝置的靜止同步補償器STATCOM和靜止同步串聯補償器SSSC能夠靈活調節各自的輸出，以適應輸電線路的結構、參數和運行方式的變化，確保輸電線路呈現半波長輸電系統的特性，同時還可具備功率因數補償、柔性并網控制、暫態過電壓抑制和穩態電壓控制等功能。
[0099]顯然，本領域的技術人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權利要求及其等同技術的范圍之內，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內。
【主權項】
1.一種T型混合柔性調諧裝置，安裝在交流輸電線路中；所述調諧裝置包括一個容性補償單元和兩個感性補償單元;所述容性補償單元的一端接入串聯的所述兩個感性補償單元之間，另一端接地;其特征在于， 所述調諧裝置包括靜止同步補償器STATCOM和/或靜止同步串聯補償器SSSC; 所述靜止同步補償器STATC0M并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路，所述靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入所述感性補償單元一側的輸電線路中。2.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于，所述調諧裝置僅包括一組靜止同步串聯補償器SSSC，其串聯接入任一個感性補償單元一側的輸電線路中。3.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于，所述調諧裝置僅包括一組靜止同步補償器STATC0M，其并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路。4.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于，所述調諧裝置包括一組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STAT⑶M;所述靜止同步串聯補償器SSSC串聯接入任一個感性補償單元一側的輸電線路中，所述靜止同步補償器STATCOM并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路。5.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于，所述調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC，所述靜止同步串聯補償器SSSC分別串聯接入一個感性補償單元一側的輸電線路中。6.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于，所述調諧裝置包括兩組靜止同步串聯補償器SSSC和一組靜止同步補償器STAT⑶M;所述靜止同步串聯補償器SSSC分別串聯接入一個感性補償單元一側的輸電線路中，所述靜止同步補償器STATCOM并聯接入所述兩個感性補償單元之間的輸電線路。7.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于， 所述靜止同步補償器STATCOM直接并聯接入輸電線路;或者， 所述靜止同步補償器STATCOM通過變壓器并聯接入輸電線路。8.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于， 所述靜止同步串聯補償器SSSC直接串聯接入所述輸電線路;或者， 所述靜止同步串聯補償器SSSC通過變壓器串聯接入所述輸電線路。9.如權利要求1所述的一種T型混合柔性調諧裝置，其特征在于，所述調諧裝置安裝在交流輸電線路的送端、受端、中段，或者交流線路的送端和受端。
【文檔編號】H02J3/01GK205724902SQ201620631931
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月23日
【發明人】戴朝波, 王鑫, 孔飛
【申請人】全球能源互聯網研究院, 國家電網公司, 國網新疆電力公司電力科學研究院