專利名稱：帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及柔性輸電技術領域，特別是一種帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置。
背景技術：
隨著大型電力系統的互聯以及各種新設備的使用，在使發電、輸電更經濟、高效的同時也增加了電力系統的規模和復雜性，電網運行在穩定極限邊緣的可能性也大為增加。 因此，電網運行的靈活性、潮流可控性以及電網穩定性成為越來越迫切需要解決的問題。因此，21世紀的輸電系統運行壓力所產生的需求可以概括為以下3個方面(1)增大輸電能力由于用電的增加從而使得輸送電能需求增大，另一方面線路建設縮減的局面使提高輸電能力的要求更為突出。(2)保持系統穩定嚴重的電力系統事故會給廣大供電區內的社會生活造成嚴重的損害，如交通中斷、停水停電、通訊癱瘓、金融流通受到破壞、精密加工工藝過程受損、計算機信息丟失等，直接影響用戶的正常用電。因此，如何在電力系統被迫更長距離輸送更多電力的同時仍能保持系統穩定性，就成為調度運行人員的另一重要任務。(3)優化系統運行因運行條件變化和電力市場所決定的功率輸送的變化次數快速增加，系統控制變得更為復雜，需要對整體系統的潮流進行優化。這種優化需要在越來越大的地區內綜合考慮全局運行的情況。此外，電力市場要求系統通過一特定的“合同路徑” 去控制電力流向，要求電網對潮流控制有更高的駕馭能力，而這在交流輸電系統中是很難做到的，因為其中每一“路徑”的電力都是由其他所有輸電線的電氣特性決定的。針對上述需求應運而生的柔性交流輸電系統(Flexible Alternate Current Transmission System, FACTS)技術，從根本上改變了交流輸電網過去基本只依靠機械型、 慢速、間斷及不精確的控制和優化技術措施的局面。FACTS裝置同時或有選擇性地控制傳輸線上的電壓、阻抗和相角，實現有功和無功潮流控制，為交流輸電網提供了快速、連續和精確的控制以及優化潮流的能力。在不改變系統發電模式和網絡拓撲結構的前提下，可以利用FACTS裝置來改善系統的穩定性，提高系統的輸電能力，并在一定程度上緩解系統的阻塞狀況。目前的FACTS技術雖然具有以上許多優點，但是，也存在很大的局限性=FACTS裝置工程造價高，推廣應用困難；FACTS和電力設備及其他控制器之間存在不良作用；FACTS 裝置自身的損耗大；FACTS裝置的復雜控制結構以及對通信設施等相應附屬設備的要求， 對電網的運行和控制提出了更為嚴格的要求；裝置故障所帶來的額外問題；串聯接入引起的系統穩定性問題等等使其在電網中的應用受到很大的限制。
發明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置及其控制方法，通過陷波器，濾除可控變壓器輸出的低次諧波，提高電力系統的潮
3流調節、輸電能力、系統穩定性、可靠性。本實用新型的技術解決方案如下一種帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特點在于該動態潮流控制裝置的構成包括可控變壓器、功率單元、測量與控制模塊、陷波器、旁路開關、輸入電壓互感器、輸出電壓互感器和輸出電流互感器所述的可控變壓器的副邊包含主接頭和正分接頭負分接頭；所述的功率單元接在可控變壓器副邊的正分接頭、負分接頭與輸出電源或負載之間，該功率單元由第一組功率管、第二組功率管、濾波電感和濾波電容組成，所述的第一組功率管和第二組功率管均由2個絕緣柵雙極型晶體管(簡稱為IGBT)反向串聯構成，所述的第一組功率管和第二組功率管的一端分別接所述的可控變壓器副邊的正分接頭和負分接頭，所述的第一組功率管和第二組功率管的另一端接所述的濾波電感的一端，該濾波電感的另一端接所述陷波器的輸入端，該陷波器的輸出端接所述的輸出電源或負載，所述的濾波電容接在所述的可控變壓器副邊的正分接頭和負分接頭之間，所述的第一組功率管和第二組功率管的控制端與所述的測量與控制模塊的相應控制端相連；所述的陷波器由無源的電抗器與電容器構成；所述的旁路開關連接在所述的可控變壓器副邊的主接頭和輸出電源或負載之間；所述的輸入電壓互感器的一側與可控變壓器原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號輸出端與所述的測量與控制模塊的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電壓互感器的一側與可控變壓器副邊輸出電壓主電路相連，輸出端與所述的測量與控制模塊的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電流互感器串接在可控變壓器的輸出主電路中，其電流信號輸出端與所述的測量與控制模塊的電流信號輸入端口相連；所述的測量與控制模塊的控制信號輸出端分別與所述的功率單元的所述的第一組功率管和第二組功率管的控制端及所述的旁路開關的控制端相連，該測量與控制模塊與上位機相連。所述的測量與控制模塊是數字信號處理器、單片機或計算機。一種利用所述的基于輸出側開關的可控變壓器的動態潮流控制裝置進行動態潮流的控制方法，其特點在于該方法包括下列具體驟1)所述的測量與控制模塊對測量與控制進行初始化，向旁路開關發出信號關斷旁路開關，接收上位機給定的無功功率的給定值％和有功功率的給定值Po;2)所述的測量與控制模塊接收所述的輸入電壓互感器、所述的輸出電壓互感器和所述的輸出電流互感器分別輸入的輸入電壓Vin、輸出電壓V。ut、輸出電流I、輸出電壓與輸出電流的夾角β，接收遠方電網電壓Vw52的信息和輸電線路電抗值L :乂電網2 = % sin(co0t+α )，其中V2為其幅值，α為其相角；按下列公式計算實測的有功功率P、無功功率Q P = ^=VoutI CO^ β
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權利要求1.一種帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于該裝置包括可控變壓器(1)、功率單元O)、測量與控制模塊(3)、陷波器(8)、旁路開關G)、輸入電壓互感器 (5)、輸出電壓互感器(6)和輸出電流互感器(7)構成所述的可控變壓器(1)的副邊包含主接頭(1 和正分接頭(1 負分接頭(11)；所述的功率單元O)由第一組功率管餌)、第二組功率管(S2)、濾波電感(Lf)和濾波電容(Cf)組成，該功率單元(2)所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)均由2個絕緣柵雙極型晶體管反向串聯構成，所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的一端分別接所述的可控變壓器(1)副邊的正分接頭(1 和負分接頭11)，所述的第一組功率管 (S1)和第二組功率管(S2)的另一端接所述的濾波電感(Lf)的一端，該濾波電感(Lf)的另一端接陷波器(8)的輸入端，該陷波器(8)的輸出端接所述的輸出電源或負載，所述的濾波電容(Cf)接在所述的可控變壓器(1)副邊的正分接頭(1 和負分接頭(11)之間，所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的控制端與所述的測量與控制模塊(3)的相應控制端相連；所述的陷波器(8)由無源的電抗器與電容器構成；所述的旁路開關(4)連接在所述的可控變壓器(1)副邊的主接頭(1 和輸出電源或負載之間；所述的輸入電壓互感器(5)的一側與可控變壓器原邊輸入電壓主電路相連，電壓信號輸出端與所述的測量與控制模塊⑶的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電壓互感器(6)，一側與可控變壓器副邊輸出電壓主電路相連，電壓信號輸出端與所述的測量與控制模塊(3)的電壓信號輸入端口相連；所述的輸出電流互感器(7)，串接在可控變壓器的輸出主電路中，其電流信號輸出端與所述的測量與控制模塊(3)的電流信號輸入端口相連；所述的測量與控制模塊(3)的控制信號輸出端分別與所述的功率單元的所述的第一組功率管(S1)和第二組功率管(S2)的控制端及所述的旁路開關(4)的控制端相連，該測量與控制模塊(3)與上位機相連。
2.根據權利要求1所述的帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置，其特征在于所述的測量與控制模塊C3)是數字信號處理器、單片機或計算機。專利摘要一種帶陷波器的可控變壓器的動態潮流控制裝置，由可控變壓器、功率單元、測量與控制模塊、旁路開關、陷波器、輸入電壓互感器、輸出電壓互感器和輸出電流互感器構成，動態潮流的控制方法是利用迅速導通、關斷的電力電子開關，控制可控變壓器輸出側(副邊)分接頭的導通與關斷，在脈寬調制信號中采取直流信號注入二倍頻(或多倍頻)信號，通過改變直流信號幅值和二倍頻(或多倍頻)信號的幅值與初始相位，從而改變可控變壓器輸出電壓的相位、幅值，實現有功功率和無功功率的調節，通過陷波器，濾除可控變壓器的動態潮流控制器輸出電壓的3次諧波(或與多倍頻調制對應的奇次諧波)，使得輸出電壓無畸變，具有成本低，動態潮流的控制可靠性高的特點。
文檔編號H02J3/18GK202210680SQ20112034112
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月13日 優先權日2011年9月13日
發明者馮琳, 李國杰, 江秀臣, 盛戈皞 申請人:上海交通大學