專利名稱：不停電融冰兼svg型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力裝置，特別是一種既可用于對(duì)電力線路進(jìn)行不停電融冰，又可用于對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行SVG型無(wú)功靜止補(bǔ)償?shù)膹?fù)合裝置及其使用方法。
背景技術(shù)：
電力線路覆冰問題，在我國(guó)南方部分省區(qū)每年程度不同的都要發(fā)生，尤其2008年那場(chǎng)罕見的冰災(zāi)給南方諸省的電網(wǎng)帶來嚴(yán)重災(zāi)害，長(zhǎng)時(shí)間、大面積停電對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活影響巨大。電網(wǎng)覆冰也是世界各國(guó)普遍關(guān)心的重要問題。檢索國(guó)際國(guó)內(nèi)電力線路的融冰技術(shù)，常用的分為兩類一是當(dāng)發(fā)生大面積覆冰，線路停用之后，采用人工除冰或機(jī)械除冰，除冰工作量大，停電時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，且機(jī)械除冰方法沒有成熟。第二類是熱力融冰，熱力融冰又分為停電融冰和不停電融冰兩類。停電融冰的常用方法有以下兩種1、交流短路升流融冰。將2 3條欲融冰線路(如110KV或220KV線路)通過刀閘操作串接起來，在串接線路末端人工短路，首段直接加交流電源(如IOKV或35KV)進(jìn)行短路融冰。這是在南方諸省融冰實(shí)踐中最常用的方法，其優(yōu)點(diǎn)是不需要專用設(shè)備，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)非常實(shí)用。缺點(diǎn)在于其短路電源的電壓不可調(diào)，事先要對(duì)串聯(lián)線路的條數(shù)進(jìn)行計(jì)算，選定困難，投切電源時(shí)對(duì)電網(wǎng)沖擊較大，還需對(duì)保護(hù)定值和保護(hù)投入方式進(jìn)行臨時(shí)調(diào)整。在相關(guān)的幾個(gè)變電站中都要空出一條母線用于融冰線路的串接，使電網(wǎng)運(yùn)行方式更為薄弱。刀閘操作時(shí)間長(zhǎng)，難以應(yīng)對(duì)多條線路同時(shí)發(fā)生覆冰時(shí)的融冰要求。這一方法在短路升流過程中既消耗有功，又要消耗大量的無(wú)功，無(wú)功消耗量大約為有功消耗量的4倍，對(duì)電網(wǎng)電壓影響很大，以至在500KV及以上線路無(wú)法使用。2、利用SVC無(wú)功靜補(bǔ)裝置作為融冰裝置，對(duì)線路進(jìn)行直流短路融冰。這是2008年那場(chǎng)罕見冰災(zāi)之后，研制投運(yùn)的融冰裝置。當(dāng)線路發(fā)生覆冰后，將線路停運(yùn)，線路末端人工短路，先在首段的兩相上加入經(jīng)SVC型無(wú)功靜補(bǔ)裝置整流輸出的直流電壓，對(duì)線路的兩相進(jìn)行直流短路融冰，結(jié)束后再對(duì)第三相進(jìn)行融冰。其優(yōu)點(diǎn)在于裝置輸出的直流電壓可調(diào)，可適應(yīng)于任何長(zhǎng)度和電壓等級(jí)的線路。和交流短路融冰相比不消耗系統(tǒng)無(wú)功。覆冰時(shí)作為融冰設(shè)備，平時(shí)作為無(wú)功靜止補(bǔ)償裝置，設(shè)備利用率高。缺點(diǎn)是一次只能融兩相，融冰時(shí)間長(zhǎng)， 刀閘操作及人工設(shè)置短路線工作量大，且要停電進(jìn)行。不停電融冰的方法主要有以下兩種1、調(diào)整系統(tǒng)潮流，加大融冰線路負(fù)荷的方法。通過調(diào)度切除一條線路，將兩條線路的負(fù)荷轉(zhuǎn)移到一條線路使其融冰，或使重冰線路末端變電站的全部負(fù)荷電流都通過重冰區(qū)的一條線路。此方法對(duì)于截面較小的IlOkv及以下線路有一定的可行性，對(duì)于220kV及以上電壓等級(jí)的線路而言，由于導(dǎo)線截面大，加之系統(tǒng)容量和運(yùn)行方式的限制，且所有電壓等級(jí)線路都存在系統(tǒng)穩(wěn)定問題，采用增加覆冰線路負(fù)荷電流的方法融冰的實(shí)際效果尚需進(jìn)一步研究，目前理論探討較多，沒有實(shí)際應(yīng)用的案例。2、上世紀(jì)70年代始，寶雞市供電局在110KV雙分裂導(dǎo)線的線路上，將常年易發(fā)生覆冰的線路段的雙分裂導(dǎo)線的固定夾更換為絕緣夾，在線路中部建設(shè)融冰站，給每相雙分裂導(dǎo)線加上融冰環(huán)流，和負(fù)荷電流共同發(fā)生的熱效應(yīng)疊加實(shí)現(xiàn)不停電融冰，這是目前唯一使用的不停電融冰方式。但是，每條線路上都要建一座融冰站，設(shè)備投入大，設(shè)備利用率低。 融冰站建在線路中部，一般是大山深處，維護(hù)困難。使用對(duì)象必須是雙分裂導(dǎo)線，局限性大， 難以普遍推廣應(yīng)用。 綜上所述，現(xiàn)有不停電方式下的融冰技術(shù)不具有普遍推廣價(jià)值，停電融冰技術(shù)均要在停電方式下進(jìn)行，人工掛接短路線及停電操作工作量大，時(shí)間長(zhǎng)，更重要的是影響線路的可靠供電。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，為了實(shí)現(xiàn)快捷實(shí)用的不停電融冰，且提高設(shè)備的利用率，本發(fā)明的目的在于，提供一種具有不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)兩種功能的復(fù)合裝置(以下簡(jiǎn)稱復(fù)合裝置)及其使用方法，使用同一套裝置，在覆冰發(fā)生時(shí)用于對(duì)電力線路進(jìn)行不停電融冰，電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下作為SVG型無(wú)功靜止補(bǔ)償裝置使用。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案得以實(shí)現(xiàn)一種不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置，其特征在于，至少有兩組換流器，其直流側(cè)共用一組直流電容器構(gòu)成背靠背換流系統(tǒng)，第一組換流器的交流側(cè)與第一換流變壓器低壓側(cè)相連接，第二組換流器的交流側(cè)通過切換刀間可分別與第一換流變壓器或第二換流變壓器的低壓側(cè)相連接，第一換流變壓器的高壓側(cè)并接于變電站的交流母線，第二換流變壓器的高壓側(cè)通過切換刀閘串接于欲融冰的線路上，復(fù)合裝置由綜合控制器控制運(yùn)行。當(dāng)?shù)谝粨Q流器交流側(cè)電壓和變電站母線電壓相等時(shí)，第一換流變壓器省去。上述不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置的使用方法，其特征在于，包括以下兩種工作狀態(tài)a)不停電融冰工作狀態(tài)第一組換流器的交流側(cè)與第一換流變壓器的低壓側(cè)相連接，第二組換流器的交流側(cè)與第二換流變壓器的低壓側(cè)相連接，綜合控制器按照正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SPWM)控制第一組換流器處于無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)，控制第二組換流器處于融冰工作狀態(tài)；b)無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)復(fù)合裝置中的兩組換流器的交流側(cè)，均連接于第一換流變壓器的低壓側(cè)，綜合控制器按照正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SPWM)控制兩組換流器同步處于 SVG型無(wú)功靜補(bǔ)運(yùn)行狀態(tài)，而第二換流變壓器處于停運(yùn)狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是在一座變電站中僅配備一套復(fù)合裝置，即可對(duì)變電站中的所有不同電壓等級(jí)的線路，通過刀閘操作依次進(jìn)行不停電融冰，切投速度快，融冰工作量小，既可應(yīng)對(duì)部分線路發(fā)生覆冰時(shí)的融冰，也能應(yīng)對(duì)大面積發(fā)生覆冰時(shí)的融冰要求。一套裝置即可用于對(duì)線路的融冰，電網(wǎng)正常情況下用作無(wú)功靜止補(bǔ)償設(shè)備，設(shè)備的利用率高。尤其是SVG型無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，是現(xiàn)有最新的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，既可以發(fā)出無(wú)功功率，也可以吸收無(wú)功功率，可以從額定容量的感性無(wú)功到額定容量的容性無(wú)功之間進(jìn)行連續(xù)平滑的快速調(diào)整，成為替代SVC無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的新技術(shù)已開始普及應(yīng)用。在實(shí)施SVG應(yīng)用的基礎(chǔ)上加入融冰功能，投資少，作用大。復(fù)合裝置用于融冰時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定不會(huì)破壞。


圖1是復(fù)合裝置的原理接線圖。HLQl和HLQ2為共用了一組直流電容器的兩組換流器，由現(xiàn)有技術(shù)中GTO、IGBT、IGCT等全控電力電子器件組成的換流電路和電抗器DK1、 DK2，換流電阻Rl和R2以及濾波器LB組成。Bl和B2為換流變壓器，K為切換刀閘，K1、K2、 Κ3為隔離刀閘，MO為變電站的母線，L為變電站的一條線路，DL是線路開關(guān)，IDL是復(fù)合裝置的控制開關(guān)。圖2是復(fù)合裝置中綜合控制器的原理框圖。圖3是復(fù)合裝置在融冰工作狀態(tài)下的等效電路圖和相量圖。圖4是復(fù)合裝置在電力系統(tǒng)中用于融冰時(shí)的接入示意圖。圖中Μ1、Μ2、Μ0分別表示第一座變電站的三條母線，Μ3和Μ4分別代表第二座和第三座變電站的母線，Li、L2、L3、 L4分別表示4條線路，HLQ1、HLQ2為共用了一組直流電容器的兩組換流器，B1、B2為換流變壓器。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式圖1描述了不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置(以下簡(jiǎn)稱復(fù)合裝置)的原理接線，兩組換流器HLQ1、HLQ2的直流側(cè)共用一組直流電容器，第1組換流器HLQl的交流側(cè)與第一換流變壓器Bl電連接于變電站的母線MO上，第2組換流器HLQ2的交流側(cè)與切換開關(guān)K電連接。當(dāng)K處于位置1時(shí)，兩組換流器并聯(lián)運(yùn)行于第一換流變壓器Bl的低壓側(cè)，此時(shí)綜合控制器按照現(xiàn)有技術(shù)中的正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SPWM)控制兩組換流器同時(shí)運(yùn)行于 SVG型無(wú)功靜止補(bǔ)償工作狀態(tài)(SVG型無(wú)功靜補(bǔ)技術(shù)為現(xiàn)有技術(shù)，故不再詳述)。當(dāng)K處于位置2時(shí)，第二換流器HLQ2連接于變壓器B2的低壓側(cè)，通過刀閘操作，斷開K1、接通K2和 K3將第二換流變壓器B2的高壓側(cè)串接于線路L的出口，綜合控制器使第1組換流器HLQl 仍工作于SVG型無(wú)功靜止補(bǔ)償工作狀態(tài)，使第2組換流器HLQ2處于逆變工作狀態(tài)，給第二換流變壓器B2的高壓側(cè)建立一個(gè)與線路電壓同頻率的電壓源串接于線路之上。第二換流變壓器B2高壓側(cè)電壓源的建立以提高線路有功和無(wú)功的傳輸能力，使線路電流達(dá)到融冰工作電流，復(fù)合裝置處于融冰工作狀態(tài)。進(jìn)行融冰操作時(shí)，復(fù)合裝置中的第二換流變壓器B2的高壓側(cè)必須串接于平行線路或環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的一條線路上。對(duì)于不能構(gòu)成環(huán)網(wǎng)連接的單電源線路，只能少量提高線路的無(wú)功傳輸而提高負(fù)荷側(cè)的電壓，不能提高線路電流達(dá)到融冰電流，故無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)單電源線路的融冰。圖2是復(fù)合裝置中的綜合控制器原理框圖，由測(cè)量單元、控制單元、信號(hào)輸出單元、保護(hù)單元、顯示及指令輸入單元等組成。測(cè)量單元采集變電站的母線電壓、融冰線路的電流、復(fù)合裝置的直流電壓、輸出電流等參數(shù)?？刂茊卧凑湛刂浦噶睿馆敵鰡卧敵霾煌目刂菩盘?hào)控制兩組換流器工作于無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)或融冰工作狀態(tài)。保護(hù)單元對(duì)復(fù)合裝置進(jìn)行保護(hù)并與變電站的保護(hù)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)作。顯示及指令輸入單元顯示復(fù)合裝置的工作狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)，并可人為輸入控制指令。綜合控制器可控制復(fù)合裝置工作于SVG型無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)或融冰工作狀態(tài)，兩種工作狀態(tài)的控制方法均使用現(xiàn)有的正弦脈沖寬度調(diào)制技術(shù)(SPWM)控制換流器的工作。所不同的是控制目標(biāo)不同，在無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)時(shí)，綜合控制器使兩組換流器均根據(jù)變電站的母線電壓高低，或吸收一定的無(wú)功或發(fā)出一定的無(wú)功功率，其目的是保持變電站母線電壓平穩(wěn)；在融冰工作狀態(tài)時(shí)，綜合控制器控制第一組換流器工作于無(wú)功靜補(bǔ)狀態(tài)，此時(shí)第一換流器的主要控制目標(biāo)是保持兩組換流器所共用的直流電容器的端電壓恒定，使第二組換流器向第二組換流器B2輸出一個(gè)與線路同頻率的、可變的交流電壓，以改變?nèi)诒€路的出口電壓，均衡加大線路的有功和無(wú)功功率的傳輸，使線路電流提升到融冰電流為控制目的(融冰電流均大于正常負(fù)荷電流)。綜合控制器可使用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明不作為重點(diǎn)敘述內(nèi)容。圖3是復(fù)合裝置工作于平行線路中的一條線路上，處于融冰工作狀態(tài)時(shí)的等效電路圖和向量圖，以下結(jié)合圖3詳細(xì)敘述復(fù)合裝置的融冰工作原理。圖3中，兩側(cè)系統(tǒng)分別為終和終，融冰線路的阻抗為X。第二換流變壓器B2高壓側(cè)注入電壓用相量終表示，它可以在以終為端點(diǎn)的圓盤內(nèi)任意運(yùn)行。根據(jù)圖3(a)可得系統(tǒng)
的受端功率為
權(quán)利要求
1.一種不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置，其特征在于，至少有兩組換流器 (HLQ1，HLQ2)，其直流側(cè)共用一組直流電容器構(gòu)成背靠背換流系統(tǒng)，第一組換流器(HLQl) 的交流側(cè)與第一換流變壓器(Bi)低壓側(cè)相連接，第二組換流器(HLQ2)的交流側(cè)通過切換刀閘(K)可分別與第一換流變壓器(Bi)或第二換流變壓器(B》的低壓側(cè)相連接，第一換流變壓器(Bi)的高壓側(cè)并接于變電站的交流母線，第二換流變壓器(B2)的高壓側(cè)通過切換刀閘串接于欲融冰的線路上，復(fù)合裝置由綜合控制器控制運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1中所述的不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置，其特征在于，當(dāng)?shù)谝粨Q流器(HLQl)交流側(cè)電壓和變電站母線電壓相等時(shí)，第一換流變壓器(Bi)省去。
3.權(quán)利要求1所述的不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置的使用方法，其特征在于， 包括以下兩種工作狀態(tài)a)不停電融冰工作狀態(tài)第一組換流器(HLQl)的交流側(cè)與第一換流變壓器(Bi)的低壓側(cè)相連接，第二組換流器(HLQ》的交流側(cè)與第二換流變壓器(B》的低壓側(cè)相連接，綜合控制器按照SPWM控制技術(shù)控制第一組換流器(HLQl)處于無(wú)功靜補(bǔ)運(yùn)行狀態(tài)，控制第二組換流器(HLQ2)處于融冰運(yùn)行狀態(tài)；b)無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)復(fù)合裝置中的兩組換流器(HLQ1，HLQ2)的交流側(cè)，均連接于第一換流變壓器(Bi)的低壓側(cè)，綜合控制器按照SPWM控制技術(shù)控制兩組換流器(HLQ1，HLQ2) 同步處于SVG型無(wú)功靜補(bǔ)運(yùn)行狀態(tài)，而第二換流變壓器(B》處于停運(yùn)狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的不停電融冰工作狀態(tài)，必須使復(fù)合裝置中的第二換流變壓器(B2)的高壓側(cè)串接于平行線路或環(huán)網(wǎng)線路中的一條線路上，對(duì)于不能構(gòu)成環(huán)網(wǎng)連接的單線路，復(fù)合裝置不能實(shí)現(xiàn)融冰操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種不停電融冰兼SVG型無(wú)功靜補(bǔ)復(fù)合裝置及其使用方法，裝置至少有兩組換流器，其直流側(cè)共用一組直流電容器構(gòu)成背靠背換流系統(tǒng)，第一組換流器的交流側(cè)與第一換流變壓器低壓側(cè)相連接，第二組換流器的交流側(cè)通過切換刀閘可分別與第一換流變壓器或第二換流變壓器的低壓側(cè)相連接，第一換流變壓器的高壓側(cè)并接于變電站的交流母線，第二換流變壓器的高壓側(cè)通過切換刀閘串接于欲融冰的線路上，復(fù)合裝置由綜合控制器控制運(yùn)行。其使用方法包括不停電融冰工作狀態(tài)和無(wú)功靜補(bǔ)工作狀態(tài)，用于融冰時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定不會(huì)破壞。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102412544SQ20111041048
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者賀瀚青, 賀長(zhǎng)宏 申請(qǐng)人:賀長(zhǎng)宏