[发明专利]一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构

说明书

本发明公开了一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构，串联侧换流器包括三相结构，每相结构相同，每相结构均包括依次连接的上桥臂所有子模块、上桥臂近直流侧电抗器、上桥臂近交流侧电抗器、下桥臂近交流侧电抗器、下桥臂近直流侧电抗器和下桥臂所有子模块，上桥臂近交流侧电抗器和下桥臂近交流侧电抗器的连接处设置交流引线，上桥臂所有子模块包括依次串联的第1至第N上桥臂子模块，第1上桥臂子模块的输入端与直流正极相连，下桥臂所有子模块包括依次串联的第1至第N下桥臂子模块，第N下桥臂子模块的输出端与直流负极相连。在接地短路故障下能够有效保护变压器与换流器装置，同时实现限流与继电保护的配合。

技术领域

本发明涉及灵活交流输电系统故障保护技术领域，特别是一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构。

背景技术

统一潮流控制器(UPFC)作为目前功能最强大的灵活交流输电装置，对传统技术难以解决的电网潮流分布不均、供电能力提升困难等问题提供了新的技术手段。特高压锦苏直流(720万千瓦)接入苏州南部电网后，对苏州南部电网提供了有效的电力支撑。但由于该电源为水电直流，受季节性影响，冬季枯水期送电大幅减少(仅20％左右)，因此苏州南部电网的电力受进随季节变化潮流分布影响较大，在直流小方式下梅里至木渎断面存在电力受进“卡脖子”的问题。在充分借鉴南京西环网220千伏UPFC示范工程的实施经验基础上，在苏州南部500kV电网安装UPFC，可有效消除近期及远景冬季直流小方式下的电力受进通道的过载问题，并为苏南地区提供动态无功电压支撑，有助于防止或降低系统故障时锦苏直流发生换相失败的几率。

目前，已建成UPFC工程中串联侧变压器仅依靠旁路断路器与并联于阀侧的晶闸管旁路开关相互配合对低压侧换流阀加以保护，而串连变压器本身在单相接地等故障下并不具备过压、过流保护能力。另外，由于UPFC工程采用高压断路器最大遮蔽电流为50kA,当含UPFC的500kV线路发生金属性接地短路时，如果短路位置离串联变压器较近，短路电流有较大可能突破断路器最大遮蔽容量，导致断路器无法正常工作，对电网造成较大破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构，本发明在正常状态下不改变原有UPFC的控制策略，可以使串联变压器近端线路发生接地短路故障时具有限制短路电流的能力，其过渡限流状态的电流值用来进行继电保护电流整定，最终限流状态利用变压器开路实现最大程度的限流。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构，包括一个并联侧换流器和至少一个串联侧换流器；并联侧换流器的一端通过并联变压器连接电网，各串联侧换流器的一端通过串联变压器接入对应的交流线路上；各串联换流器的另一端相并联、与并联换流器的另一端通过直流母线连接；所述串联侧换流器与并联侧换流器均为三相模块化多电平结构；其中，

串联侧换流器包括三相结构，每相结构相同，每相结构均包括依次连接的上桥臂所有子模块、上桥臂近直流侧电抗器、上桥臂近交流侧电抗器、下桥臂近交流侧电抗器、下桥臂近直流侧电抗器和下桥臂所有子模块，上桥臂近交流侧电抗器和下桥臂近交流侧电抗器的连接处设置交流引线，上桥臂所有子模块包括依次串联的第1至第N上桥臂子模块，第1上桥臂子模块的输入端与直流正极相连，下桥臂所有子模块包括依次串联的第1至第N下桥臂子模块，第N下桥臂子模块的输出端与直流负极相连。

作为本发明所述的一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构进一步优化方案，并联侧换流器和串联侧换流器中的子模块均采用半桥子模块。

作为本发明所述的一种具备故障限流能力的统一潮流控制器结构进一步优化方案，上桥臂所有子模块和下桥臂所有子模块的拓扑结构数量相同。