利用双芯可控移相器限制线路短路电流的方法
【专利摘要】一种利用移相器限制线路短路电流的方法，当系统正常运行时，双芯可控移相器的并联变压器ET副边绕组的匝数由电力电子开关来调整，使得并联变压器ET副边绕组实现不同的连接组态；当双芯可控移相器所在线路或临近线路发生对称或不对称短路故障时，继电保护装置向高压断路器发出分闸命令的同时向双芯可控移相器发出控制命令，电力电子开关快速将双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组开路，则高压断路器动静触头分离之前，双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组就已经开路；能够在高压断路器的固有分闸时间内，使得当高压断路器灭弧室内开始燃弧时，线路短路电流已经被限制到较低的水平，有效降低高压断路器的重燃或重击穿概率。
【专利说明】利用双芯可控移相器限制线路短路电流的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统限制线路短路电流【技术领域】，具体涉及一种利用双芯可控移相器限制线路短路电流的方法。
【背景技术】
[0002]由于社会生活和经济发展对电能的需求不断增加，电力系统的电源总容量日益增大，同时电网的密集程度日益增高，这两个基本原因造成了系统中短路电流水平不断攀升。
[0003]在这样的背景下，当电力系统遇到元件损坏、气象条件恶化、违规操作等情况产生短路故障时，短路电流水平会超过线路上断路器的遮断容量，造成故障无法正常切除，引起更严重的系统故障，甚至引发解列。因而短路电流水平上升已成为电力系统规划、设计、运行面临的重大问题，采取合理措施对其进行抑制的需求是十分迫切的。当短路电流超过现有断路器遮断容量时，现在有两种方法应对:一是采取更换大容量断路器，但牵涉到设备制造能力、基础、辅件的动热稳定承受能力以及通讯干扰等问题，需要综合考虑，太大的断路器设备遮断容量是不经济的；二是将电网规划设计、系统运行方式、电器设备制造和安装相结合来综合研究，具体有1.低压电网分片运行；2.电压等级协调发展；3.多母线分列运行或母线分段运行；4.解列电网；5.采用直流送电技术(背靠背BTB) ；6.高阻抗设备的采用；7.限流电抗器的采用；8.变压器经小电抗接地；9.采用微机保护及综合自动化装置；
10.短路电流限制器等。
[0004]目前已经提出的短路电流限制器种类很多，根据其关键技术特点可分为:
[0005]1.驱动型限流器。
[0006]包括
[0007](I).驱动型限流器；
[0008](2).电磁驱动型限流器；
[0009](3).熔断器驱动型限流器；
[0010](4).电弧驱动型限流器。
[0011]2.材料型限流器。
[0012]包括
[0013](I).超导型限流器
[0014](2).PTC材料型限流器。
[0015]3.静止型限流器。
[0016]包括
[0017](I).并联谐振型；
[0018](2).串联谐振(补偿)型限流器；
[0019](3).整流型限流器
[0020](4).基于FACTS技术的限流器。
[0021]基于FACTS技术的限流器包括:[0022]1.晶闸管控制的串联补偿(TCSC)
[0023]2.晶闸管控制的移相器(TCPST)
[0024]3.相间功率控制器(IPC)
[0025]4.静止同步串联补偿(SSSC)
[0026]5.统一潮流控制器(UPFC)
[0027]近三十年来，随着电力电子技术的发展，对于可控移相器(TyristerControlledPhase Shifting Transformer-TCPST)的研究逐渐深入。上世纪九十年代美国在Liberty变电所的改造工程和美加联络线已有TCPST的实际工程，TCPST在电力系统中的应用前景十分广阔。晶闸管可控移相器不仅可以在稳态情况下控制线路潮流，缓解线路过载，减小电网环流，降低系统网损；还可以提高电力系统在故障情况下的暂态稳定性，阻尼区域间低频功率振荡，抑制电气与机械系统之间的次同步谐振等。
[0028]当系统为了稳态潮流控制的基本目标安装了 TCPST时，除了还可以有上述的应用以外，本发明提出了一种在系统发生输电线路短路故障期间利用TCPST快速、大幅度限制短路电流的方法。
【发明内容】
[0029]为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种利用双芯可控移相器限制线路短路电流的方法，能够在高压断路器的固有分闸时间内，快速限制住短路电流的大小，使得当高压断路器灭弧室内开始燃弧时，线路短路电流已经被限制到较低的水平，有效降低高压断路器的重燃或重击穿概率。
[0030]为达到以上目的，本发明采用如下技术方案:
[0031]一种利用移相器限制线路短路电流的方法，当系统正常运行时，双芯可控移相器的并联变压器ET副边绕组的匝数由电力电子开关来调整，使得并联变压器ET副边绕组实现不同的连接组态；当双芯可控移相器所在线路或临近线路发生对称或不对称短路故障时，通过继电保护装置向高压断路器发出分闸命令的同时向双芯可控移相器发出控制命令，电力电子开关快速将双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组开路，则高压断路器动静触头分离之前，双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组就已经开路。
[0032]所述电力电子开关由一对反向并联的晶闸管组成。
[0033]所述继电保护装置对双芯可控移相器发出控制命令，指令双芯可控移相器停止所有晶闸管触发脉冲，快速将双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组开路。
[0034]本发明在时序上利用机械高压断路器动静触头分离之前和双芯可控移相器电力电子开关的脉冲触发控制的时间差，快速控制双芯可控移相器的运行方式，能够在高压断路器的固有分闸时间内，快速限制住短路电流的大小，使得当高压断路器灭弧室内开始燃弧时，线路短路电流已经被限制到较低的水平，有效降低高压断路器的重燃或重击穿概率。本发明方法简单可行，能够快速、大幅度地抑制短路电流，为电力系统限制短路电流提供了一种十分有效的方法。可控移相器的主要用途是稳态潮流控制，本发明在移相器完成基本功能的基础上提供了有效的抑制短路电流的策略，因而不需要额外的建设投资，扩大了双芯可控移相器功能。抑制电力系统短路电流能够降低对电力设备的技术要求，从而降低设备造价。在极端情况下，电力系统可能由于短路电流超标而放弃更为安全、经济的网络拓扑运行方式。由于对短路电流快速有效的抑制，减小了高压断路器短路开断电流，提高了电力系统的安全性，降低了电力系统的建设成本、设备检修成本和运行成本，从而可产生巨大的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为双芯对称型可控移相器的电路图，其中:图1a为双芯对称型可控移相器的主电路拓扑图，图1b为双芯对称型可控移相器的并联变压器ET和晶闸管调压电路的连接电路图，图1c为晶闸管图。
[0036]图2为并联变压器ET输出不同电压档位时晶闸管的导通图，其中:图2a为组态O导通图，图2b为组态2导通图，图2c为组态3导通图，图2d为组态4导通图，图2e为组态5导通图，图2f为组态6导通图。
[0037]图3为串联变压器BT副边绕组开路时，双芯对称型可控移相器的等值电路图。
[0038]图4为高压断路器短路开断过程的时序示意图。
[0039]图5为双芯对称型可控移相器的正序等值电路。
[0040]图6为双芯对称型可控移相器的零序等值电路。
【具体实施方式】
[0041]以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
[0042]下面以双芯对称离散型移相器为例来进行说明，但本技术方案同样适用于其它双芯可控移相器。
[0043]如图1中图1a所示，为双芯对称型可控移相器的主电路拓扑图，在系统正常运行时，双芯对称型可控移相器的并联变压器ET副边绕组的匝数由电力电子开关来调整，每个电力电子开关都是由一对反向并联的晶闸管组成，通过调节各电力电子开关的开断，使得并联变压器ET的副边绕组实现不同的连接组态，如图2所示。不同组态会得到不同的并联变压器ET的副边输出电压，并联变压器连接组态及输出电压档位如下表I所示:
[0044]表I
[0045]
【权利要求】
1.一种利用移相器限制线路短路电流的方法，其特征在于:当系统正常运行时，双芯可控移相器的并联变压器ET副边绕组的匝数由电力电子开关来调整，使得并联变压器ET副边绕组实现不同的连接组态；当双芯可控移相器所在线路或临近线路发生对称或不对称短路故障时，继电保护装置向高压断路器发出分闸命令的同时向双芯可控移相器发出控制命令，电力电子开关快速将双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组开路，则在高压断路器动静触头分离之前，双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组就已经开路。
2.根据权利要求1所述的一种利用双芯可控移相器限制线路短路电流的方法，其特征在于:所述电力电子开关由一对反向并联的晶闸管组成。
3.根据权利要求2所述的一种利用双芯可控移相器限制线路短路电流的方法，其特征在于:所述继电保护装置对双芯可控移相器发出控制命令，指令双芯可控移相器停止所有晶闸管触发脉冲，快速将双芯可控移相器的并联变压器ET和串联变压器BT的副边绕组开路。
【文档编号】H02H9/02GK103490395SQ201310406911
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】方万良, 刘俊, 杨增辉, 崔勇, 杨永前, 王楷 申请人:西安交通大学, 华东电力试验研究院有限公司