[发明专利]一种电力潮流控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力潮流控制装置，尤其涉及一种通过灵活的变压器绕组设置方式，实现电力系统中高压交流输电线路中潮流控制的电力潮流控制装置，属于电力系统自动化领域。 

背景技术

在电力系统中，潮流是指稳态运行状态下，各发电机、输电线路、变压器等电力设备中发出或输送的功率及各母线上的电压值。电力潮流控制技术通过控制输电线路上的有功功率和无功功率、接入点的电压幅值和相位、以及输电线路的阻抗，可以实现合理配置线路的输送功率、抑制功率振荡、提高电力系统稳定性等目的。 

为了实现电力系统中的潮流控制,常见的控制装置主要包括两类：第一类是移相器，即采用改变线路两端电压相角差的方法来实现线路功率调整和控制的装置，例如机械式移相器、晶闸管控制的电子式静止移相器等，其优势在于可靠性较高而成本较低、控制简单，但其注入的电压相量是单一方向(横向或纵向)的，控制范围狭窄。第二类是基于换流器的统一潮流控制器（Unified Power Flow Controller，简写为UPFC)，其优势在于潮流控制手段十分灵活，注入的电压相量能够在0～360°范围内变化，潮流控制的范围大，但采用电力电子器件的换流器的成本较高，控制也比较复杂。目前在实际工程中，移相器已经有所应用，但统一潮流控制器的应用还极少。 

在陈柏超、田翠华发表的论文《电磁式特高压统一潮流控制器》（刊载于《高电压技术》第32卷第12期）中，为解决特高压电网的运行调节中的困难，提出了一种电磁式特高压统一潮流控制器的结构和工作原理，其由360°移相变压器和并联可控电抗器组成。移相变压器由普通有载调压开关控制，可以实现离散的360°移相串联电压控制。与现有基于电力电子器件的统一潮流控制器相比，电磁式统一潮流控制器在保持有功与无功潮流独立灵活控制优点的同时，损耗低，无电磁兼容问题，并且兼有过电压和潜供电流限制的功能。360°移相变压器结构简单，每相 仅需2个二次移相绕组，造价低、可靠性高、易于实现。但是，该论文仅仅从理论上提出了电磁式统一潮流控制器的技术构想，在工程实现方面仍然存在很多需要解决的技术问题。 

当前，电力潮流控制装置主要应用于高压大容量输电线路，因此要求有高可靠性、良好的控制性能和合理的工程造价，但现有的两类潮流控制装置都不能同时满足这些方面的要求，阻碍了潮流控制技术在输电网中的应用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于变压器灵活绕组的电力潮流控制装置。 

为实现上述的发明目的，本发明采用下述的技术方案： 

一种电力潮流控制装置，包括第一变压器和第二变压器，其中： 

所述第一变压器的原边并联在输电线路中，所述第二变压器的原边串联在输电线路中； 

在所述第一变压器的副边中，每相绕组都包含至少一套绕组电路，其中A相绕组电路与所述第二变压器的A相的副边绕组首尾相接，B相绕组电路与所述第二变压器的B相的副边绕组首尾相接，C相绕组电路与第二变压器的C相的副边绕组首尾相接； 

所述绕组电路包含多个独立绕组，各所述独立绕组分别连接各自的桥式电路； 

根据所述桥式电路的运行方式，所述第二变压器的原边向输电线路注入用于调节潮流的电压相量。 

其中较优地，各所述绕组电路具有相同的内部拓扑，其中每个桥式电路有2个输出端，依次首尾相接。 

其中较优地，所述桥式电路包含多个开关元件，所述开关元件为电力电子器件或者机械开关。 

其中较优地，所述第一变压器中，原边采用星形接法或者三角形接法。 

其中较优地，所述独立绕组为2个时，各独立绕组之间的匝数比为1:3；或者，所述独立绕组为3个时，各独立绕组之间的匝数比为1:3:9；或者，所述独立绕组为4个时，各独立绕组之间的匝数比为1:3:9:27。 

其中较优地，所述第一变压器和所述第二变压器为有载调压变压器或者多绕组变压器。 

本发明所提供的电力潮流控制装置通过简单巧妙的变压器设置，能够在输电线路中注入一个灵活的电压相量，其相位可以在0～360°范围内调节，其幅值则取决于第一变压器T1和第二变压器T2的变比。借助这个电压相量的注入，可以灵活地控制输电线路上的有功功率和无功功率潮流，也可以调节输电线路的等效阻抗，以及调节输电线路两端电压的相位差，从而以较低的成本实现了统一潮流控制器的基本功能。 

附图说明