一種潮流控制裝置的接入電路及控制方法和潮流控制系統與流程
2024-02-06 02:32:15
本發明涉及電力技術領域，具體涉及一種潮流控制裝置的接入電路及控制方法和潮流控制系統。
背景技術：
為合理控制電網的線路潮流，潮流控制裝置接入輸電線路或接入母線的需求越來越多。例如，在串聯型潮流控制裝置接入輸電線路時，相當於在線路中串聯注入了一個受控電壓源，電壓幅值和相位可以調節。隨著串聯注入電壓的幅值和相位的變化，串聯型潮流控制裝置能夠實現電壓調節、阻抗補償、移相等多種功能。典型的串聯型潮流控制裝置包括統一潮流控制器、靜止串聯同步補償器等。在電網中應用串聯型補償裝置能夠合理控制線路潮流，實現經濟運行，還能夠均衡潮流，避免線路過載，此外有助於改善系統阻尼，提高功角穩定性。
但是串聯型潮流控制裝置的系統接入方式對於裝置能否平滑切入電網來說至關重要，如何減少裝置在接入或退出的過程中對電力系統和裝置自身的衝擊具有重要意義。當接入電壓等級較高時，串聯型潮流控制裝置需要通過耦合變壓器接入系統，不恰當的接入方式將導致併網操作時，由於雜散參數等原因產生不期望的過電壓和過電流，威脅系統和設備的安全運行。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題在於克服現有的潮流控制裝置接入輸電線路中在接入電壓等級較高時不能平滑切入電網導致對系統和設備造成較大衝擊的缺陷。
本發明提供一種潮流控制裝置的接入電路，包括：
第一開關，接入在輸電線路中，用於在所述第一開關閉合時為所述輸電線路的電流提供通路；
第四開關，與所述潮流控制裝置並聯；
第二開關和第三開關，所述第四開關通過所述第二開關和所述第三開關與所述第一開關並聯連接。
優選地，所述第四開關使用電力電子快速開斷裝置或常規斷路器。
優選地，所述第一開關、所述第二開關和所述第三開關均使用隔離刀閘。
優選地，所述第一開關、所述第二開關和所述第三開關均使用電力電子快速開斷裝置或常規斷路器。
優選地，所述第一開關、所述第二開關和所述第三開關均使用串聯或並聯連接的電力電子快速開斷裝置和常規斷路器。
優選地，在所述第一開關、所述第二開關、所述第三開關和所述第四開關中的至少一個的一端設置有接地刀閘。
優選地，所述潮流控制裝置為串聯型潮流控制裝置或串聯加並聯型潮流控制裝置。
本發明還提供一種潮流控制系統，包括：
上述潮流控制裝置的接入電路；
潮流控制裝置，與所述接入電路的第四開關並聯連接。
本發明還提供一種潮流控制裝置的接入電路的控制方法，所述接入電路在初始狀態時，第一開關處於閉合狀態，第二開關、第三開關和第四開關分別處於分閘狀態，所述控制方法包括：
閉合所述第四開關；
閉合所述第二開關和所述第三開關；
斷開所述第一開關；
判斷所述潮流控制裝置是否達到預設條件；
當所述潮流控制裝置達到預設條件時，斷開所述第四開關。
優選地，所述判斷所述潮流控制裝置是否達到預設條件，包括：
將所述潮流控制裝置的電流值和電壓值分別與預設閾值範圍進行比較；
當所述潮流控制裝置的電流值和電壓值均落入預設閾值範圍時，判定所述潮流控制裝置達到預設條件。
優選地，在所述當所述潮流控制裝置達到預設條件時，斷開所述第四開關之後，還包括：
閉合所述第四開關；
閉合所述第一開關；
斷開所述第二開關和所述第三開關。
本發明技術方案，具有如下優點：
本發明提供一種潮流控制裝置的接入電路及控制方法和潮流控制系統。所述接入電路包括：第一開關，接入在輸電線路中，用於在所述第一開關閉合時為所述輸電線路的電流提供通路；第四開關，與所述潮流控制裝置並聯；第二開關和第三開關，所述第四開關通過所述第二開關和所述第三開關與所述第一開關並聯連接。所述控制方法在所述接入電路處於初始狀態時包括：閉合所述第四開關；閉合所述第二開關和所述第三開關；斷開所述第一開關；判斷所述潮流控制裝置是否達到預設條件；當所述潮流控制裝置達到預設條件時，斷開所述第四開關。所述潮流控制系統包括：潮流控制裝置的接入電路；潮流控制裝置，與所述接入電路的第四開關並聯連接。本發明通過對接入電路進行合理的開關配置和開關操作順序，最大程度地減少了潮流控制裝置在接入輸電線路過程中對電力系統和設備自身的衝擊，實現平滑切入電網，保證系統和設備的安全運行，同時使設備檢修更加靈活，維護方便，可靠性增強。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為一種潮流控制裝置的接入電路的連接示意圖；
圖2為圖1所示的潮流控制裝置的接入電路的控制方法的流程圖；
圖3為一種統一潮流控制器的接入電路的連接示意圖；
圖4為一種靜止串聯同步補償器的接入電路的連接示意圖。
附圖標記：
1-第一連接點；2-第一連接點；
10-潮流控制裝置；11-第一開關；12-第二開關；13-第三開關；14-第四開關；
20-統一潮流控制器；201-串聯變壓器；202-換流器1；203-換流器2；21-第一開關qs13；22-第二開關qs11；23-第三開關qs12；24-第四開關qf11；
30-靜止串聯同步補償器；301-串聯變壓器；302-換流閥；303-開關qf2；31-第一開關qs13；32-第二開關qs11；33-第三開關qs12；34-第四開關qf1。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，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，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
此外，下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特徵只要彼此之間未構成衝突就可以相互結合。
實施例1
本實施例提供一種潮流控制裝置的接入電路，該接入電路的連接示意圖如圖1所示。第一連接點1和第一連接點2既可以接入電網中的輸電線路，串聯在輸電線路中，也可以接入電力系統中的母線。潮流控制裝置10通過第一開關11、第二開關12、第三開關13和第四開關14由第一連接點1和第一連接點2接入系統。具體地，潮流控制裝置10為串聯型潮流控制裝置或串聯加並聯型潮流控制裝置，例如統一潮流控制器或靜止串聯同步補償器等。
該接入電路包括潮流控制裝置10、第一開關11、第二開關12、第三開關13和第四開關14。第一開關11接入在輸電線路中，用於在第一開關11閉合時為所述輸電線路的電流提供通路；第四開關14與潮流控制裝置10並聯；第四開關14通過第二開關12和第三開關13與第一開關11並聯連接。具體地，第一開關11的兩端分別連接第一連接點1和第二連接點2；第四開關14直接並聯在潮流控制裝置10的兩端；第四開關14的一端連接第二開關12的一端，第二開關12的另一端連接第一開關11的一端，接入第一連接點1；第四開關14的另一端連接第三開關13的一端；第三開關13的另一端連接第一開關11的另一端，接入第二連接點2。
本發明提供的潮流控制裝置的接入電路包括：第一開關，接入在輸電線路中，用於在所述第一開關閉合時為所述輸電線路的電流提供通路；第四開關，與所述潮流控制裝置並聯；第二開關和第三開關，所述第四開關通過所述第二開關和所述第三開關與所述第一開關並聯連接。通過對接入電路進行合理的開關配置和開關操作順序，最大程度地減少了潮流控制裝置在接入輸電線路過程中對電力系統和設備自身的衝擊，實現平滑切入電網，保證系統和設備的安全運行，同時使設備檢修更加靈活，維護方便，可靠性增強。
作為一個優選的實施方式，第四開關14使用電力電子快速開斷裝置或常規斷路器。第一開關11、第二開關12和第三開關13均使用隔離刀閘；進一步地，第一開關11、第二開關12和第三開關13還可均使用電力電子快速開斷裝置或常規斷路器；進一步地，第一開關11、第二開關12和第三開關13還可均使用串聯或並聯連接的電力電子快速開斷裝置和常規斷路器。具體地，第一開關11、第二開關12和第三開關13可以採用斷路器、隔離開關等機械開關，或電力電子開關等不同實現方式，也可採用不同類型機械開關和電力電子開關的串聯或並聯連接的形式。
優選地，在第一開關11、第二開關12、第三開關13和第四開關14中的至少一個的一端設置有接地刀閘，以方便檢修。
潮流控制裝置10包括但不限於統一潮流控制器、靜止串聯同步補償器、移相器、可控移相器等具備串聯接入系統、改變潮流的裝置。並聯在第四開關14兩端的既可以是串聯型潮流控制裝置的換流器，也可以是串聯型潮流控制裝置採用的變壓器或變壓器繞組，也可以是串聯型潮流控制裝置採用的濾波器或其他電氣組成部分。具體地，以統一潮流控制器(upfc)和靜止串聯同步補償器(sssc)接入系統為例說明該潮流控制裝置的接入電路。
一種統一潮流控制器的接入電路的連接示意圖如圖3所示。虛線框內即為統一潮流控制器20，201為串聯變壓器，202為換流器1，203為換流器2。21為第一開關qs13，22為第二開關qs11，23為第三開關qs12，24為第四開關qf11。第一開關qs13接入在輸電線路中，用於在第一開關qs13閉合時為所述輸電線路的電流提供通路；第四開關qf11與統一潮流控制器20的串聯變壓器201並聯；第四開關qf11通過第二開關qs11和第三開關qs12與第一開關qs13並聯連接。具體地，第一開關qs13的兩端分別連接第一連接點1和第二連接點2；第四開關qf11直接並聯在串聯變壓器201的兩端；第四開關qf11的一端連接第二開關qs11的一端，第二開關qs11的另一端連接第一開關qs13的一端，接入第一連接點1；第四開關qf11的另一端連接第三開關qs12的一端，第三開關qs12的另一端連接第一開關qs13的另一端，接入第二連接點2。
一種靜止串聯同步補償器的接入電路的連接示意圖如圖4所示。虛線框內即為靜止串聯同步補償器30，301為串聯變壓器，302為換流閥，303為開關qf2。31為第一開關qs13，32為第二開關qs11，33為第三開關qs12，34為第四開關qf1。第一開關qs13接入在輸電線路中，用於在第一開關qs13閉合時為所述輸電線路的電流提供通路；第四開關qf1與靜止串聯同步補償器30的串聯變壓器301並聯；第四開關qf1通過第二開關qs11和第三開關qs12與第一開關qs13並聯連接。具體地，第一開關qs13的兩端分別連接第一連接點1和第二連接點2；第四開關qf1直接並聯在串聯變壓器301的兩端；第四開關qf1的一端連接第二開關qs11的一端，第二開關qs11的另一端連接第一開關qs13的一端，接入第一連接點1；第四開關qf1的另一端連接第三開關qs12的一端，第三開關qs12的另一端連接第一開關qs13的另一端，接入第二連接點3。
實施例2
本實施例提供一種潮流控制系統，該系統包括實施例1中所述的接入電路和潮流控制裝置，所述潮流控制裝置與所述接入電路的第四開關並聯連接。
本發明提供的潮流控制系統，通過對其接入電路進行合理的開關配置和開關操作順序，最大程度地減少了潮流控制裝置在接入輸電線路過程中對電力系統和設備自身的衝擊，實現平滑切入電網，保證系統和設備的安全運行，同時使設備檢修更加靈活，維護方便，可靠性增強。
實施例3
本實施例提供一種實施例1中所述的接入電路的控制方法，所述接入電路在初始狀態時，第一開關處於閉合狀態，第二開關、第三開關和第四開關分別處於分閘狀態，該方法的流程圖如圖1所示，包括如下步驟：
s1：閉合所述第四開關。潮流控制裝置可以接收到來自本地或遠程控制裝置發送的接入或退出電力系統的信號。當潮流控制裝置檢測到接入輸電線路的信號時，潮流控制裝置開始控制接入電路進行併網操作。具體地，潮流控制裝置採集第一開關、第二開關、第三開關和第四開關的開關位置信號，並使其符合初始狀態的條件。在接入電路處於初始狀態時，首先閉合所述第四開關，將串聯型潮流控制裝置的串聯繞組兩端或換流閥兩端可靠旁路，使串聯型潮流控制裝置的串聯繞組兩端或換流閥兩端的輸出等電位。
s2：閉合所述第二開關和所述第三開關。此時輸電線路的電流同時流過第一開關，以及第二開關、第三開關和第四開關串聯的支路。具體地，第二開關和第三開關的閉合順序可互換。
s3：斷開所述第一開關。此時輸電線路的電流完全通過第二開關、第三開關和第四開關串聯的支路。
s4：判斷所述潮流控制裝置是否達到預設條件。例如，所述預設條件可以是換流閥狀態可控且零電壓輸出。所述潮流控制裝置在達到一定的預設條件時，並且潮流控制裝置採集的開關位置信號符合動作條件，才可接入輸電線路，以減少潮流控制裝置在接入輸電線路過程中對電力系統和設備自身的衝擊，實現平滑切入電網。具體地，該步驟包括以下子步驟：
s41：將所述潮流控制裝置的電流值和電壓值分別與預設閾值範圍進行比較。具體地，所述預設閾值範圍可以包括預設電流閾值範圍和預設電壓閾值範圍，達到預設閾值範圍內的電流和電壓可以使所述潮流控制裝置在接入輸電線路時對電力系統和設備自身的衝擊最小。所述潮流控制裝置可以獲取裝置自身的電流和電壓，並將其與分別與預設閾值範圍進行比較。
s42：當所述潮流控制裝置的電流值和電壓值均落入預設閾值範圍時，判定所述潮流控制裝置達到預設條件。
s5：當所述潮流控制裝置達到預設條件時，斷開所述第四開關，使輸電線路電流轉移到潮流控制裝置之中。
本發明提供的潮流控制裝置的接入電路的控制方法，在所述接入電路處於初始狀態時包括：閉合所述第四開關；閉合所述第二開關和所述第三開關；斷開所述第一開關；判斷所述潮流控制裝置是否達到預設條件；當所述潮流控制裝置達到預設條件時，斷開所述第四開關。通過旁路斷路器及隔刀、旁路開關的配合操作，使得潮流控制裝置在接入系統時，其串聯接入端可靠的旁路，從而實現潮流控制裝置零電壓通流，平滑切入電網，保證系統和設備的安全運行，同時使設備檢修更加靈活，維護方便，可靠性增強。
優選地，當潮流控制裝置檢測到退出輸電線路的信號時，潮流控制裝置開始控制接入電路進行退網操作。即在上述步驟s5之後，還包括：
s6：閉合所述第四開關。當接收到所述退出輸電線路的信號時，接入電路的狀態為第二開關和第三開關均閉合，第一開關和第四開關均斷開，輸電線路的電流流經第二開關、潮流控制裝置和第三開關。此時閉合所述第四開關，使潮流控制裝置的串聯繞組兩端或換流閥輸出端等電位。
s7：閉合所述第一開關，使輸電線路的電流大部分經第一開關流通。
s8：斷開所述第二開關和所述第三開關，使輸電線路的電流全部由第一開關流通，潮流控制裝置從系統中退出，實現完全電氣隔離。具體地，第二開關和第三開關的斷開順序可互換。
作為一個具體的實現方式，分別以圖3所示的統一潮流控制器(upfc)和圖4所示的靜止串聯同步補償器(sssc)接入系統為例來說明該接入電路的控制方法。
對於圖3所示的統一潮流控制器20，在接入系統前，第一開關qs13合閘，第二開關qs11、第三開關qs12、第四開關qf11均分閘，同時檢修地刀全部處於分位。併網操作中，在保證串聯變壓器二次側短路的前提下，首先第四開關qf11合閘；隨後第二開關qs11、第三開關qs12合閘；隨後第一開關qs13分閘；判斷統一潮流控制器是否達到預設條件；當統一潮流控制器達到預設條件即統一潮流控制器的串聯側達到零電壓狀態後，再將第四開關qf11分閘，統一潮流控制器串聯接入系統。
在統一潮流控制器正常運行狀態下，第二開關qs11合閘、第三開關qs12合閘，第一開關qs13分閘、第四開關qf11分閘。當接收到退出輸電線路的信號時，統一潮流控制器的串聯側轉至零電壓狀態，隨後第四開關qf11合閘；第一開關qs13合閘，換流閥閉鎖；第二開關qs11分閘，第三開關qs12分閘，統一潮流控制器從系統中退出。
對於圖4所示的靜止串聯同步補償器30，在接入輸電線路前，如接入220kv輸電線路，第一開關qs13合閘，第二開關qs11、第三開關qs12、第四開關qf1均分閘，同時檢修地刀全部處於分位。併網操作中，在保證串聯變壓器二次側短路的前提下，例如可通過qf2合閘實現，首先第四開關qf1合閘；隨後第二開關qs11、第三開關qs12合閘；隨後第一開關qs13分閘；判斷靜止串聯同步補償器是否達到預設條件；當靜止串聯同步補償器達到預設條件即靜止串聯同步補償器的換流閥達到零電壓狀態後，再將第四開關qf1分閘，靜止串聯同步補償器串聯接入輸電線路。
在靜止串聯同步補償器正常運行狀態下，第二開關qs11合閘、第三開關qs12合閘，第一開關qs13分閘、第四開關qf1分閘。當接收到退出輸電線路的信號時，靜止串聯同步補償器的換流閥轉至零電壓狀態，隨後第四開關qf1合閘；第一開關qs13合閘，換流閥閉鎖；第二開關qs11分閘，第三開關qs12分閘，靜止串聯同步補償器從系統中退出。
顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明創造的保護範圍之中。