[发明专利]抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及超/特高压电网领域，具体讲涉及一种抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统。

背景技术

超/特高压电网是我国电力系统的骨干网架，无功电压及电磁暂态问题是影响其安全稳定运行的关键因素，主要表现在①长线路充电无功大、过电压和潜供电流问题突出，重合闸失败风险高、危及电网和设备安全；②清洁能源大规模集中接入，潮流变化加剧，高/低电压越限问题更为突出，严重制约了电网的输送能力；③系统故障引起的过电压，可能诱发近区新能源机组的大面积脱网事故。

在超/特高压电网中，如并联电抗器等常规设备接入线路将造成小负荷方式下的电压过高和大负荷方式下的电压过低。如磁控过电压抑制装置的可控设备能够解决小负荷方式下的电压过高和大负荷方式下电压过低的稳态电压问题，但受限于其工作机理和控制模式，对操作过电压和工频过电压等快速暂态过电压的响应速度较慢，抑制效果较差。

因此，需要发展一种用于超/特高压电网的快速主动过电压抑制装置，以实现动态无功补偿及抑制快速主动过电压。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种抑制主动过电压的装置、复合旁路开关、控制方法及系统。

一种抑制主动过电压的装置，包括并联的三个单相本体，本体包括：铁芯、一个网侧绕组和两个励磁绕组；铁芯包括至少两个铁芯柱，分别为第二铁芯柱和第三铁芯柱；两个励磁绕组分别反向缠绕在第二铁芯柱和第三铁芯柱上，网侧绕组缠绕在两个励磁绕组外侧。

三个单相本体中的励磁绕组采用开口三角反并联方式连接；其中，第一单相本体中第一励磁绕组的异名端与第三单相本体中第一励磁绕组的同名端相连，第三单相本体中第一励磁绕组的异名端与第二单相本体中第一励磁绕组的同名端相连；第一单相本体中第二励磁绕组的同名端与第三单相本体中第二励磁绕组的异名端相连，第三单相本体中第二励磁绕组的同名端与第二单相本体中第二励磁绕组的异名端相连；第一单相本体中第一励磁绕组的同名端与第一单相本体中第二励磁绕组的异名端相连，第二单相本体中第一励磁绕组的异名端与第二单相本体中第二励磁绕组的同名端相连。

铁芯还包括第一铁芯柱和第四铁芯柱，第一铁芯柱和第四铁芯柱位于网侧绕组的外侧。

抑制主动过电压的装置还包括：电压互感器和整流器；单相本体与整流器并联后再与电压互感器串联。

一种复合旁路开关包括上述的装置外，还包括：双向晶闸管、机械开关及电抗器；电抗器与机械开关组成的串联支路分别与双向晶闸管和抑制主动过电压的装置并联。

一种控制方法，其通过上述复合旁路开关实现无功功率控制，包括：当出现暂态过电压时，控制器向复合旁路开关发出导通命令，复合旁路开关中的双向晶闸管导通后，并联在双向晶闸管两端的机械开关闭合，通过控制双向晶闸管的延时触发角，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，从而调节复合旁路开关的抑制主动过电压的装置的无功补偿容量；当暂态过电压消失后，控制器向复合旁路开关发出截止命令，复合旁路开关断开。

复合旁路开关中的双向晶闸管导通后，并联在双向晶闸管两端的机械开关闭合，包括：控制器发出导通命令后，双向晶闸管立刻导通，主动过电压抑制装置中的励磁绕组旁路；机械开关在控制器发出闭合命令后经合闸时间闭合，双向晶闸管截止。

通过控制双向晶闸管的延时触发角，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，从而调节抑制主动过电压的装置的无功补偿容量，包括：控制器采用快速无功功率法得到瞬时无功功率后，与设定的参考电压进行差值计算，得到延时触发角的标幺值；将标幺值输入脉冲触发发生电路，控制复合旁路开关中的双向晶闸管的延时触发角；将延时触发角输入抑制主动过电压的装置中的整流器，通过整流器的输出电压来改变主动过电压抑制装置中的励磁电流，改变第二铁芯柱和第三铁芯柱上相对反向缠绕的励磁绕组中的直流励磁大小，使第二铁芯柱和第三铁芯柱中的磁通量在正弦波的正半周和负半周轮流饱和，从而调节抑制主动过电压的装置的无功补偿容量。

按下式计算瞬时无功功率：

其中，e_a、e_b和e_c分别为三相电压的瞬时采样值，i_a、i_b和i_c分别为三相电流的瞬时采样值。

延时触发角的取值范围在0°～180°之间，无功补偿容量的调节范围在5％～100％之间。