[发明专利]一种潮流控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电缆控制系统，尤其涉及一种电力电缆的潮流控制系统。

背景技术

随着分布式发电(DG，distributed generation)技术的发展，越来越多的中小型DG被接入电力系统的配电网侧，大量DG的接入使传统的固定由输电网向配电网传送的潮流发生逆向，基于可再生能源DG由于气候的变化性，使系统需要功率控制用于补偿DG的间歇性；用户负荷的不断增长需要潮流控制手段提高现有线路的功率输送能力；联络线间的功率阻塞、造成巨大线路损耗循环功率的存在及联络线间的双向潮流需要合适的潮流控制；正在蓬勃发展的智能电网和电力市场间复杂的功率交换需要频繁的潮流控制。因此，潮流控制设备电网安全稳定运行的保证。

目前，统一潮流控制器(Unified power flow controller，UPFC)是功能最为强大的潮流控制装置，它由背靠背的两个完全相同的变流器(VSC，voltage source converter)通过直流电容耦合而成，通过对电力系统的线路阻抗、电压相角和电压幅值进行调节，可同时或独立地实现电力系统母线电压、线路有功功率潮流、无功功率潮流和系统稳定的控制。但是整个UPFC装置容量大、结构复杂，致使设计制造周期长、维修时间长、占地面积大、对周围环境的集中影响也大。此外，由于采用高压变流器，因此需要相应的保护装置，使得UPFC的整体费用较为昂贵，这限制了它的应用，同时复杂的结构也让它容易产生故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种潮流控制系统对已有的UPFC装置的拓扑结构和功率交换方式做有效的改进，以节省装置的总成本，同时提高整个装置的运行可靠性和控制灵活性。

本发明所采用的技术方案是：

一种潮流控制系统，包括并联侧变流器、串联侧变流器、第一Y-Δ变压器、第二Y-Δ变压器，并联侧变流器位于电网与第一Y-Δ变压器之间，串联侧变流器位于第一Y-Δ变压器和第二Y-Δ变压器之间；所述的并联侧变流器包括由背靠背的三相变流器和单相变流器通过直流电容耦合而成，三相变流器通过变压器接入电网与第一Y-Δ变压器之间的输电线路中，单相变流器将电网中的基波变为三次谐波，并通过第一Y-Δ变压器的Y型绕组中性点将产生的三次谐波电流均匀分布到第一Y-Δ变压器和第二Y-Δ变压器之间的输电线路中；所述的串联侧变流器包括每相输电线路上的潮流控制单元，所述的潮流控制单元包括单相变流器和与单相变流器连接的直流电容，单相变流器通过一个耦合变压器串联接入到输电线路中；第二Y-Δ变压器Y型绕组中性点接地；所述的并联侧变流器和串联侧变流器上的变流器分别与控制它的控制器的输出端连接，控制器的两个输入端分别通过电流互感器和电压互感器接入输电线路中。

按上述方案，所述的潮流控制系统还包括一个系统级控制器，该系统级控制器分别控制各个变流器的控制器。

按上述方案，所述的每相输电线路上潮流控制单元有多个，串联在输电线路中。

利用三次谐波在装置的并联侧变流器和串联侧变流器之间传递有功功率，以此使得串联侧变流器能够达到调节输电线路上的有功功率分布的目的。

并联侧变流器的三相变流器利用电网中的基波为公共直流电容电压建压并使其达到设定值。

并联侧变流器中的单相变流器，根据系统级控制器对线路上有功功率的需求所发出的参考信号，该变流器发出相应大小三次谐波电流，通过Y-Δ变压器的Y侧中性点均匀分布到输电线路中。

串联侧变流器的单相变流器在控制器的作用下一方面吸收线路中的三次谐波电流，为自身的电容建立指定大小的电压，另一方面根据系统级控制器对功率控制的要求，产生相应幅值和相位的基频电压。

系统级控制器响应实际的功率需求，即根据要求的功率值产生相应的参考信号，并分别传递给每个变流器的控制器，每个变流器的控制器再根据系统级控制器所给的电压或电流参考值对各个变流器的开关管进行控制，从而完成对线路潮流的控制。

本发明的优点在于：

1.提高了系统整体的可靠性。在分析了组合式FACTS装置的故障模式后发现，变流器之间的公共直流电容降低了装置的可靠性，因为一个变流器的故障会通过电容蔓延到整个装置。本发明在每相输电线路中去掉了这个公共直流电容，这样FACTS装置中的变流器可以独立运行，也就提高了系统的可靠性。在去掉了公共直流电容之后，本发明在每相输电线路中串联多个潮流控制单元，做成分布式的形式，这样由于有了串联的多个潮流控制单元做冗余备份也就相应的提高了整个系统的可靠性。