[发明专利]基于可控变压器的功率振荡抑制器及其抑制方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性输电技术领域，特别是一种基于可控变压器的功率振荡抑制器及其抑制方法。

背景技术

电力系统稳定是电网安全运行的关键，一旦遭到破坏，必将造成巨大的经济损失和灾难性后果。为实现国家总体能源发展及布局方针，“西电东送、南北互供、全国联网、厂网分开”己成为21世纪前半叶我国电力工业发展的方向。电网互联技术可以合理利用能源资源，提供相互支援，极大地提高了发电和输电的经济可靠性，但它同时也带来了一些新的问题。随着电力网络互联程度的不断提高，系统越来越庞大，运行方式越来越复杂，保证系统安全可靠运行的难度也越来越大，使电网的安全稳定问题越来越突出。在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。近年来世界范围的电力工业改革日益加快，逐步建立了竞争机制下的电力市场。电网的开放和商业化运营使得电力系统运行越来越接近系统极限。这些都对稳定分析与控制提出了新的挑战。因此安全稳定问题已成为发展大型电力系统需认真研究并解决的问题之一。

系统的稳定问题即系统在受到各种扰动后能否恢复到可以容许的平衡状态。扰动包括负荷突变、发电机故障或出力突然变化、输电线路发生故障等。在扰动下，系统会出现功角振荡、功率振荡、电压振荡、频率不稳定等。

功率振荡问题通常为系统振荡阻尼不足的问题，目前采取的方法主要有利用电力系统稳定器(PSS)以控制发电机励磁以提高系统振荡的阻尼，另外还有利用附加稳定信号调制高压直流(HVDC)输电的换流器控制和柔性输电装置FACTS(如可控串补、静止无功补偿器等)控制等措施。

在本发明申请中，我们提出了基于可控变压器的功率振荡抑制器，它是一种基于控制可控变压器分接头的电力电子开关的导通与关断，通过改变电力电子开关脉宽调制信号中的直流信号幅值和二倍频(或多倍频)信号的幅值与初始相位，从而改变可控变压器输出的有功功率和无功功率；当电网出现功率振荡时，根据控制规律，动态调节功率振荡抑制器输出的有功功率和无功功率，使电网尽快地恢复稳定；控制可控变压器分接头的电力电子功率管容量仅为可控变压器容量的一部分，因而成本低、可靠性高，改善了电网的稳定性、提高了系统的阻尼。

所设计的基于可控变压器的功率振荡抑制器，利用已有传输线路的多分头变压器，通过快速的电力电子开关对变压器分接头输出电压幅值和相角进行动态控制，调节有功功率和无功功率，达到抑制功率振荡的作用；而功率振荡对电网的危害是巨大的，抑制功率振荡对电网尤其是大型电网是非常迫切和重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于可控变压器的功率振荡抑制器及其抑制方法，达到抑制功率振荡对电网的危害。

本发明的技术解决方案如下：

一种基于可控变压器的功率振荡抑制器，其特点在于该动态潮流控制装置的构成包括可控变压器、功率单元、控制模块、旁路开关、输入电压互感器、输出电压互感器和输出电流互感器：

所述的可控变压器的副边包含主接头和正分接头负分接头；

所述的功率单元接在可控变压器副边的正分接头、负分接头与输出电源或负载之间，该功率单元由第一组功率管、第二组功率管、滤波电感和滤波电容组成，所述的第一组功率管和第二组功率管均由2个绝缘栅双极型晶体管(简称为IGBT)反向串联构成，所述的第一组功率管和第二组功率管的一端分别接所述的可控变压器副边的正分接头和负分接头，所述的第一组功率管和第二组功率管的另一端接所述的滤波电感的一端，该滤波电感的另一端接所述的输出电源或负载，所述的滤波电容接在所述的可控变压器副边的正分接头和负分接头之间，所述的第一组功率管和第二组功率管的控制端与所述的测量与控制模块的相应控制端相连；

所述的旁路开关连接在所述的可控变压器副边的主接头和输出电源或负载之间；

所述的输入电压互感器的一侧与可控变压器原边输入电压主电路相连，电压信号输出端与所述的测量与控制模块的电压信号输入端口相连；

所述的输出电压互感器的一侧与可控变压器副边输出电压主电路相连，输出端与所述的测量与控制模块的电压信号输入端口相连；

所述的输出电流互感器串接在可控变压器的输出主电路中，其电流信号输出端与所述的测量与控制模块的电流信号输入端口相连；