[实用新型]具有短路限流功能的综合潮流控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及潮流控制器，属于电力系统的输配电设备。

背景技术

潮流控制器，又称UPFC(Unified Power Flow Controller)，以三相为例，其典型原理结构见图1。

UPFC包括三相可控整流器、三相逆变器和耦合变压器T。逆变器的输出经耦合变压器T串接在输电系统中。逆变器可以输出一个幅值和相位可调的电势，因而UPFC能动态调节输电系统的潮流分布，使系统各部分潮流达到合理分配，提高系统的输电能力，改善系统的运行状态。它还可以灵活地调节补偿线路中的无功功率，提高系统的效率和稳定裕度。因此被认为是现代输电系统中很有应用前景的FACTS装置之一。

但由于UPFC串接在输电系统中，当UPFC的负载侧发生短路时，巨大的短路电流也将流经UPFC，这对于由过载能力相对较低的电力电子元件组成的装置来说是致命的。如果没有有效的短路限流措施，UPFC中的逆变器必将被损坏。例如当短路发生时，全部(或绝大部分)系统电压将加在耦合变压器上，如这时逆变器的开关元件S₁正处于开通状态，而这时的系统电压正好使u_b＞u_a，则u_ab经D₃和S₁短接，这相当于变压器的A、B两相在副边短接，巨大的短路电流也必流经D₃和S₁而使其烧损。短路时的其它工况也可使巨大的短路电流流经滤波电容而产生高压或流经可控整流器致使电容或整流器元件损坏。由于这一问题的存在，严重影响了这一技术性能优良的调控装置在电力系统中的推广应用，因此发展一种具有短路限流功能的UPFC无疑具有极大的应用价值。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有短路限流功能的综合潮流控制器。

为达上述目的，本实用新型有以下两种技术解决方案：

方案1

对于三相输电系统，本实用新型的具有短路限流功能的综合潮流控制器，包括三相可控整流器、三相逆变器和三相耦合变压器，其特征是三相耦合变压器的副边中性点解开串接一个三相桥式限流器，三相桥式限流器由整流管构成的三相整流桥和跨接在三相整流桥输出端的续流管与限流电感的并联电路组成，其中，续流管的阴极接三相整流桥的正电压端，续流管的阳极接三相整流桥的负电压端。

方案2

对于三相分相运行的输电系统，本实用新型的具有短路限流功能的综合潮流控制器，包括单相可控整流器、单相逆变器和单相耦合变压器，其特征是单相耦合变压器的副边串接一个单相桥式限流器，单相桥式限流器由整流管构成的单相整流桥和跨接在单相整流桥输出端的限流电感组成。

本实用新型的有益效果在于：

具有短路限流功能的综合潮流控制器(UPFC)在正常状态下运行于常规UPFC模式，因此具有常规UPFC的全部功能；一旦系统发生短路，则立即自动进入短路故障限流(FCL)模式，抑制短路电流，既能保证装置自身免受短路电流的危害，同时又能有效限制系统短路电流，大大减轻短路故障给系统造成的损害。

附图说明

图1是潮流控制器的原理结构图；

图2是用于三相输电系统的具有短路限流功能的综合潮流控制器电路图；

图3是一种三相桥式限流器示意图；

图4是另一种三相桥式限流器示意图；

图5是用于三相分相运行的输电系统的具有短路限流功能的综合潮流控制器电路图；

图6是另一种单相桥式限流器示意图。

具体实施方式

参照图2，用于三相输电系统的具有短路限流功能的综合潮流控制器包括三相可控整流器、三相逆变器和三相耦合变压器T，其特征是三相耦合变压器的副边中性点解开串接一个三相桥式限流器，三相桥式限流器由整流管T1-T6构成的三相整流桥和跨接在三相整流桥输出端的续流管与限流电感Ld的并联电路组成，图例中，续流管由相串联的两组T7和T8组成，续流管T7的阴极接三相整流桥的正电压端，续流管T8的阳极接三相整流桥的负电压端。

续流管T7和T8也可如图3所示，合成为一组管子T7。

根据需要，为了快速切断短路电流，跨接在三相整流桥输出端的电路也可以如图4所示，为在续流管T7与限流电感Ld的并联电路上串联开关元件SW的电路。开关元件SW可以是电子开关元件，如GTO，IGBT，IGCT等，或者也可以采用机械开关。

三相桥式限流器中的整流管和续流管可以采用功率二极管或晶闸管，也可以采用门极可关断的电力电子元件，如GTO，IGBT，IGCT等。

工作原理如下：