一种有源型的分布式潮流串联补偿器的控制装置及方法与流程

专利2026-01-31  4


本发明涉及柔性交流输电技术,具体涉及一种有源型的分布式潮流串联补偿器的控制装置及方法。


背景技术:

1、随着新能源的大规模并网接入,新能源出力表现出的随机性、间歇性、波动性特征,在电网潮流的表现为潮流大幅波动、控制困难等问题。由于电网网架结构日趋完善,通过新架设线路优化电网潮流的措施所需的代价越来越大。局部地区由于潮流分布不均引起关键输电潮流受限问题日益突出,因此有必要采取其他措施实时调整电网潮流,用相对经济的措施提高电网输电能力。

2、分布式串联补偿器,可以将每个小容量的补偿器制作轻巧得直接分布式地悬挂于电力线路上,实现和静止同步串联补偿器相近的电网潮流控制功能和效果,可为智能电网提供更灵活、更先进的控制手段,有效提高电力系统的供电能力和安全稳定性。

3、但目前应用的分布式串联补偿器均需要从串入线路取能,需要有专门的取能回路,同时启动过程中需要串入线路的电流达到一定的门槛值时才可以逐步启动,因此分布式串联补偿器的应用场合受到了较大制约。如应用在潮流反转的场合,采用常规的分布式串联补偿器装置,则在调节过程中会出现装置停运,无法实现控制目标的要求。而造成这一因素的主要问题在于目前的分布式串联补偿器的直流侧用常规直流电容,取能回路需要在调节过程中维持直流侧电压的稳定,无法做到有功、无功不解耦控制,在调整有功时,通常也存在串入线路两端电压的变化。


技术实现思路

1、本发明为了解决分布式串联补偿器装置的启动困难,适用受制约的场景,本发明提供一种有源型的分布式潮流串联补偿器控制装置及方法,该装置用电化学储能装置取代各模组单元的直流侧的常规电容,在电网不需要进行潮流调节时,可以作为储能装置参与电网的充放电控制,在电网需要进行潮流调节且检测到直流电容能量满足要求时,直接解锁各模组单元,进行潮流控制,实现系统级控制目标的要求,具体技术方案为:

2、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制装置,包括:串接的若干单元阀组,其中每个单元阀组包括:并联的机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元,且所述机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元的动作速度递增,每个单元阀组的直流侧都通过储能单元相串联;控制单元分别与机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元以及储能单元通信连接。

3、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制装置的进一步设计在于,所述储能单元采用电化学储能电池,电化学储能电池串联的电压和达到设定的直流侧电压值。

4、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制装置的进一步设计在于,所述换流单元为全控igbt换流单元。

5、本发明还提供了一种采用所述的有源型的分布式潮流串联补偿器控制装置的有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法,对分布式潮流控制器进行启动前检测、对串入的线路进行功率调节控制以及停运控制;

6、启动前检测具体为:检测各阀侧直流侧储能单元的电量,判断是否可以进行直接启动,储能单元满足启动所需的直流电压后,上送启动状态至控制单元;

7、功率调节具体为:接受上级控制系统发送的功率控制指令,根据目前串入线路的实际功率值,经控制单元计算得到需要投入的单元阀组数量,并计算各单元阀组的调节指令,解锁具备启动控制条件的单元阀组数量,对各单元阀组进行功率控制;

8、停运控制具体为:当触发设定的停运条件时,闭锁工作的换流单元,同时依次闭合晶闸管旁路开关、机械旁路开关。

9、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法的进一步设计在于,分布式潮流串联补偿器控制装置在功率调节时解锁具备启动控制条件的单元阀组数量时,需要保证三相线路的解锁模组的数目一致,若三相线路中具备启动控制条件的模组数量不一致,则启动最小的数量的单相线路中的单元阀组,解锁其他两相线路同数量的单元阀组。

10、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法的进一步设计在于,所述设定的停运条件为:串入线路电流越限或检测到单元阀组的储能单元直流侧电压值异常或系统停运指令。

11、本发明还提供了一种基于所述的有源型的分布式潮流串联补偿器的有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法,对分布式潮流控制器进行启动前检测、对串入的线路进行功率调节控制以及停运控制;

12、启动前检测具体为:检测各阀侧直流侧储能单元的电量,判断是否可以进行直接启动,储能单元满足启动所需的直流电压后,上送启动状态至控制单元。

13、功率调节具体为:接受上级控制系统发送的功率控制指令,根据目前串入线路的实际功率值,经控制单元计算得到需要投入的单元阀组数量,并计算各单元阀组的调节指令,解锁具备启动控制条件的单元阀组数量,对各单元阀组进行功率控制。

14、停运控制具体为:当触发设定的停运条件时,闭锁工作的换流单元,同时依次闭合晶闸管旁路开关、机械旁路开关。

15、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法进一步设计在于,启动前检测、功率调节包括如下步骤:

16、步骤1)检测各阀侧直流侧储能单元的电量,判断是否可以进行直接启动,储能单元满足启动所需的直流电压后,上送启动状态至控制单元;

17、步骤2)接受上级控制系统发送的功率控制目标指令;

18、步骤3)根据目前串入线路的实际功率值,经控制单元计算得到需要投入的模组数量;

19、步骤4)并计算各阀组的调节指令,解锁具备启动控制条件的模组数量,对各模组单元进行功率控制。

20、所述有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法进一步设计在于,停运控制过程为:当串入线路电流越限或模组单元的电化学储能直流侧电压值异常或系统停运指令,闭锁工作的换流单元,同时依次闭合晶闸管旁路开关、机械旁路开关。

21、本发明的有益效果为:

22、本发明的有源型的分布式潮流串联补偿器的控制装置可以实现有源型的分布式潮流串流补偿器不依赖安装线路电流实现直接启动,可以对线路潮流进行有功、无功独立控制,适用场景丰富。

23、另一方面,该装置用电化学储能装置取代各模组单元的直流侧的常规电容,在电网不需要进行潮流调节时,可以作为储能装置参与电网的充放电控制,在电网需要进行潮流调节时,在检测到直流电容能量满足要求时,直接解锁各模组单元,进行潮流控制,实现系统级控制目标的要求。

24、本发明的有源型的分布式潮流串联补偿器的控制方法可以根据系统的控制目标值按照最少的阀组投入满足控制目标要求。



技术特征:

1.一种有源型的分布式潮流串联补偿器的控制装置,其特征在于,包括:串接的若干单元阀组,其中每个单元阀组包括:并联的机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元,且所述机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元的动作速度递增,每个单元阀组的直流侧都通过储能单元相串联;控制单元分别与机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元以及储能单元通信连接。

2.根据权利要求1所述的分布式潮流串联补偿器的控制装置,其特征在于,所述储能单元采用电化学储能电池,电化学储能电池串联的电压和达到设定的直流侧电压值。

3.根据权利要求1所述的分布式潮流串联补偿器的控制装置,其特征在于,所述换流单元为全控igbt换流单元。

4.采用权利要求1-3任一项所述的有源型的分布式潮流串联补偿器的控制装置的有源型的分布式潮流串联补偿器的控制方法,其特征在于,对分布式潮流控制器进行启动前检测、对串入的线路进行功率调节控制以及停运控制;

5.根据权利要求4所述的有源型的分布式潮流串联补偿器的控制方法,其特征在于,分布式潮流串联补偿器控制装置在功率调节时解锁具备启动控制条件的单元阀组数量时,需要保证三相线路的解锁模组的数目一致,若三相线路中具备启动控制条件的模组数量不一致,则启动最小的数量的单相线路中的单元阀组,解锁其他两相线路同数量的单元阀组。

6.根据权利要求4所述的有源型的分布式潮流串联补偿器的控制方法,其特征在于,所述设定的停运条件为:串入线路电流越限或检测到单元阀组的储能单元直流侧电压值异常或系统停运指令。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的有源型的分布式潮流串联补偿器的有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法,其特征在于对分布式潮流控制器进行启动前检测、对串入的线路进行功率调节控制以及停运控制;

8.根据权利要求7所述的有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法,其特征在于启动前检测、功率调节包括如下步骤:

9.根据权利要求7所述的有源型的分布式潮流串联补偿器控制方法,其特征在于停运控制过程为:当串入线路电流越限或模组单元的电化学储能直流侧电压值异常或系统停运指令,闭锁工作的换流单元,同时依次闭合晶闸管旁路开关、机械旁路开关。


技术总结
本发明公开有源型的分布式潮流串联补偿器控制装置,主要由若干单元阀组串接组成,每个单元阀组包括:机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元、储能单元以及控制单元,所述机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元相并联,且机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元的动作速度递增,每个单元阀组的直流侧都通过储能单元相串联;所述控制单元分别与机械旁路开关、晶闸管旁路开关、换流单元以及储能单元通信连接。与现有方法相比,有源型的分布式潮流补偿器不需要专门取能回路,可以对线路潮流进行有功、无功独立控制,可以根据系统的控制目标值按照最少的阀组投入满足控制目标要求。

技术研发人员:付俊波,蔡晖,王新宝,祁万春,高玉喜,张文嘉,韩连山,孙文涛,许偲轩,彭竹弈
受保护的技术使用者:国网电力科学研究院有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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