一种移动式潮流控制兼融冰系统及控制方法与流程

本发明涉及电力系统柔性输电技术领域，尤其涉及一种移动式潮流控制兼融冰系统及控制方法。

背景技术：

随着大型电力系统的互联以及各种新设备的使用，在使发电、输电更经济、更高效的同时也增加了电力系统的规模和复杂度；再加上大量的分布式发电系统接入电网，使传统的固定由输电网向配电网传送的潮流发生逆向；用户负荷的不断增长需要潮流控制手段提高现有的功率输送能力；正在蓬勃发展的智能电网和电力市场间复杂的功率交换需要频繁的潮流优化控制。另一方面，输电线路在冬季覆冰严重威胁电力系统的安全运行，2008年，长时间、大范围的雨雪冰冻天气袭击我国南方，千万电网设备严重破坏、大面积停电事故，给社会经济带来巨大损失；目前国内已有很多融冰设备的应用，大部分采用交流短路融冰法和直流电流融冰法，这两种方法需要停运覆冰的线路，会对电网的安全稳定运行造成一定的影响。

移动式串联补偿器，可以将多个小容量的补偿器布置或集中接入电力线路上，实现和静止同步串联补偿器相近的电网潮流控制功能和效果，可为智能电网提供更灵活、更先进的控制手段，有效提高电力系统的供电能力和安全稳定性。移动式串联补偿器具有体积小、可移动等特点；同时，移动式串联补偿装置可移动部署在不同输电线路上或者变电站，解决电网不同区域、不同时段的潮流问题。

目前国外已有移动式串联补偿器的示范工程（分布式静止同步串联补偿器）项目，采用模块就地控制的模式，控制方式不灵活，潮流调节的性能较差、且不具备融冰功能。国内有部分高校和科研院所开展了分布式串联补偿器（分布式串联电抗器、分布式静止同步串联补偿器、分布式潮流控制器等），主要在拓扑结构、仿真建模和控制策略上开展研究，尚未有关于移动式潮流控制器研究的报告。

为了充分发挥串联补偿器潮流优化的特点，提高电力系统的输电能力和安全稳定性，推动潮流控制器应用的快速发展，需要一种功能更全面、更适合工程应用的可移动式、兼融冰功能的潮流控制器。

技术实现要素：

本发明主要解决原有的电网潮流控制方式不灵活、调节性能较差且不具备融冰功能的技术问题；提供一种移动式潮流控制兼融冰系统及控制方法，能够根据电网结构和工况，移动式实现对不同时期电网不同区域的潮流优化控制，以及实现对电网不同线路进行融冰，提高整体系统的运行性能和可靠性，更好的发挥串联补偿器优化系统潮流的优势。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明的一种移动式潮流控制兼融冰系统，包括集中控制系统和设置在各相电上的潮流控制兼融冰系统，所述潮流控制兼融冰系统包括n个集中串联设置的串联补偿模块，所述n个集中串联设置的串联补偿模块布置在至少一个集装箱内，n为自然数且大于1，所述串联补偿模块包括换流单元、取能单元、控制单元和第一类旁路设备，所述换流单元与取能单元和第一类旁路设备电连接，所述集中控制系统用于接收调度控制层的潮流优化控制指令和融冰电流指令，将潮流优化控制指令和融冰电流指令转化为串联补偿模块的注入电压指令并发送至控制单元，所述控制单元用于将所述注入电压指令转化为换流单元内电力电子器件的开通和关断命令并发送至换流单元。

能够根据电网结构和工况，移动式实现对不同时期电网不同区域的潮流优化控制，以及实现对电网不同线路进行融冰，提高整体系统的运行性能和可靠性，更好的发挥串联补偿器优化系统潮流的优势。

作为优选，所述的换流单元包括4个功率管、一个电阻和一个电容，所述4个功率管全桥式电连接，所述功率管全桥式电连接的第一引脚与电阻的一端和电容的一端电连接，所述功率管全桥式电连接的第三引脚与电阻的另一端和电容的另一端电连接，所述功率管全桥式电连接的第二引脚与取能单元和第一类旁路设备的一端电连接，所述功率管全桥式电连接的第四引脚与第一类旁路设备的另一端电连接。

作为优选，所述的取能单元为电流互感器。

取能单元用于采集各个串联补偿模块输出至输电线路的电流值大小并反馈至集中控制系统，便于集中控制系统实时作出控制调整。

作为优选，所述的第一类旁路设备为机械开关或由电力电子器件构成的快速开关，所述第一类旁路设备的开通和关断由所述控制单元控制。

作为优选，所述的移动式潮流控制兼融冰系统还包括第二类旁路设备，所述第二类旁路设备与n个集中串联设置的串联补偿模块并联设置，所述第二类旁路设备的开通和关段由所述集中控制系统控制。

作为优选，所述的第二类旁路设备为快速机械旁路开关，所述快速机械旁路开关的合闸时间比分闸时间短。

保证了输电线路在潮流控制或融冰控制过程中电力传输的稳定性和可靠性。

本发明的一种移动式潮流控制兼融冰系统的控制方法，包括以下步骤：

在多条输电线路中选择一条输电线路安装移动式潮流控制兼融冰系统；

判断覆冰或可能覆冰的输电线路是否为安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路；

若覆冰或可能覆冰的输电线路为安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路时，调度控制层下发融冰电流指令至集中控制系统，集中控制系统将融冰电流指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令并发送至各个串联补偿模块的控制单元，各个串联补偿模块的控制单元协调控制使安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路的电流达到指令值，通过输电线路流过电流后的散热进行融冰；

若覆冰或可能覆冰的输电线路为未安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路时，调度控制层下发其余线路融冰电流指令至集中控制系统，集中控制系统将融冰电流指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令并发送至各个串联补偿模块的控制单元，各个串联补偿模块的控制单元协调控制使未安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路的电流达到指令值，通过输电线路流过电流后的散热进行融冰。

能够根据电网结构和工况，移动式实现对不同时期电网不同区域的潮流优化控制，以及实现对电网不同线路进行融冰，提高整体系统的运行性能和可靠性，更好的发挥串联补偿器优化系统潮流的优势。

作为优选，所述的移动式潮流控制兼融冰系统的控制方法还包括以下步骤：

在多条输电线路中的各条输电线路上均安装移动式潮流控制兼融冰系统；

当多条输电线路中的一条输电线路覆冰或可能覆冰时，调度控制层下发融冰电流指令至集中控制系统，集中控制系统将融冰电流指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令并发送至各个串联补偿模块的控制单元，各个串联补偿模块的控制单元协调控制使覆冰或可能覆冰的输电线路的电流达到指令值，通过输电线路流过电流后的散热进行融冰。

作为优选，所述的融冰电流指令包括：将需要进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令增大至所需电流；或始终保持需要进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令与其余无需进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令的总和不变；或根据电网潮流优化需，对需要进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令与其余无需进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令的总和进行不断的调整。

本发明的有益效果是：能够根据电网结构和工况，移动式实现对不同时期电网不同区域的潮流优化控制，以及实现对电网不同线路进行融冰，提高整体系统的运行性能和可靠性，更好的发挥串联补偿器优化系统潮流的优势；移动式潮流控制兼融冰系统接线简单，可实现精准潮流控制，以及在融冰时不需要停运覆冰的线路，适合于工程应用。

附图说明

图1是本发明移动式潮流控制兼融冰系统的一种结构示意图。

图2是本发明移动式潮流控制兼融冰系统的另一种结构示意图。

图中1、集中控制系统，2、串联补偿模块，3、集装箱，4、第二类旁路设备，5、输电线路，21、换流单元，22、取能单元，23、控制单元，24、第一类旁路设备。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种移动式潮流控制兼融冰系统，如图1所示，包括集中控制系统1和设置在各相电上的潮流控制兼融冰系统，设置在各相电上的潮流控制兼融冰系统串联接入到输电线路5中，潮流控制兼融冰系统包括n个集中串联设置的串联补偿模块2，n个集中串联设置的串联补偿模块布置在一个集装箱3内，n为自然数且大于1，串联补偿模块包括换流单元21、取能单元22、控制单元23和第一类旁路设备24，换流单元包括4个功率管、一个电阻和一个电容，4个功率管全桥式电连接功率管全桥式电连接的第一引脚与电阻的一端和电容的一端电连接，功率管全桥式电连接的第三引脚与电阻的另一端和电容的另一端电连接，功率管全桥式电连接的第二引脚与取能单元和第一类旁路设备的一端电连接，功率管全桥式电连接的第四引脚与第一类旁路设备的另一端电连接。

在本实施例中，取能单元为电流互感器，第一类旁路设备为机械开关或由电力电子器件构成的快速开关，第一类旁路设备的开通和关断由控制单元控制。

潮流控制兼融冰系统还包括第二类旁路设备4，第二类旁路设备与n个集中串联设置的串联补偿模块并联设置，第二类旁路设备的开通和关段由集中控制系统控制，在本实施例中，第二类旁路设备为快速机械旁路开关，快速机械旁路开关的合闸时间比分闸时间短。

本实施例移动式潮流控制兼融冰系统中的潮流控制原理如下：根据电网结构和工况，在不同时期电网不同区域的输电线路中安装移动式潮流控制兼融冰系统，调度控制层下发潮流优化控制指令给集中控制系统；集中控制系统将潮流优化控制指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令后，发送给各个串联补偿模块的控制单元，控制单元将注入电压指令转化为换流单元内电力电子器件的开通和关断命令并发送至换流单元，同时控制单元控制第一类旁路设备的开通和关断，第一类旁路设备的开通和关断与换流单元内电力电子器件的开通和关断指令相同，在控制单元向第一类旁路设备发送开通和关断指令时，集中控制系统同一时间向第二类旁路设备发送相反指令，由各个串联补偿模块协调控制使安装移动式潮流控制兼融冰系统的线路电流达到指令值，实现电网潮流控制。

本实施例的一种移动式潮流控制兼融冰系统的控制方法，适用于图1所示的移动式潮流控制兼融冰系统，包括以下步骤：

在多条输电线路中选择一条输电线路安装移动式潮流控制兼融冰系统；

判断覆冰或可能覆冰的输电线路是否为安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路；

若覆冰或可能覆冰的输电线路为安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路时，调度控制层下发融冰电流指令至集中控制系统，集中控制系统将融冰电流指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令并发送至各个串联补偿模块的控制单元，控制单元将注入电压指令转化为换流单元内电力电子器件的开通和关断命令并发送至换流单元，同时控制单元控制第一类旁路设备的开通和关断，第一类旁路设备的开通和关断与换流单元内电力电子器件的开通和关断指令相同，在控制单元向第一类旁路设备发送开通和关断指令时，集中控制系统同一时间向第二类旁路设备发送相反指令，各个串联补偿模块的控制单元协调控制使安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路的电流达到指令值，通过输电线路流过电流后的散热进行融冰；

若覆冰或可能覆冰的输电线路为未安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路时，调度控制层下发其余线路融冰电流指令至集中控制系统，集中控制系统将融冰电流指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令并发送至各个串联补偿模块的控制单元，控制单元将注入电压指令转化为换流单元内电力电子器件的开通和关断命令并发送至换流单元，同时控制单元控制第一类旁路设备的开通和关断，第一类旁路设备的开通和关断与换流单元内电力电子器件的开通和关断指令相同，在控制单元向第一类旁路设备发送开通和关断指令时，集中控制系统同一时间向第二类旁路设备发送相反指令，各个串联补偿模块的控制单元协调控制使未安装移动式潮流控制兼融冰系统的输电线路的电流达到指令值，通过输电线路流过电流后的散热进行融冰。

本实施例的一种移动式潮流控制兼融冰系统的控制方法，适用于图2所示的移动式潮流控制兼融冰系统，包括以下步骤：

在多条输电线路中的各条输电线路上均安装移动式潮流控制兼融冰系统；

当多条输电线路中的一条输电线路覆冰或可能覆冰时，调度控制层下发融冰电流指令至集中控制系统，集中控制系统将融冰电流指令转化为各个串联补偿模块的注入电压指令并发送至各个串联补偿模块的控制单元，各个串联补偿模块的控制单元协调控制使覆冰或可能覆冰的输电线路的电流达到指令值，通过输电线路流过电流后的散热进行融冰。

其中融冰电流指令包括：将需要进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令增大至所需电流；或始终保持需要进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令与其余无需进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令的总和不变；或根据电网潮流优化需，对需要进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令与其余无需进行融冰的输电线路对应的融冰电流指令的总和进行不断的调整。

本实施例能够根据电网结构和工况，移动式实现对不同时期电网不同区域的潮流优化控制，以及实现对电网不同线路进行融冰，提高整体系统的运行性能和可靠性，更好的发挥串联补偿器优化系统潮流的优势；移动式潮流控制兼融冰系统接线简单，可实现精准潮流控制，以及在融冰时不需要停运覆冰的线路，适合于工程应用。