[发明专利]输电线路中的电力潮流的控制

说明书

技术领域

本发明涉及高压交流传输系统中的电力潮流的控制，该高压交流传输系统包括动态辅助移相变压器。

背景技术

移相变压器(PST)先前已知为用于控制交流输电线路中的电力潮流。这种PST包括用于串联地连接或断开变压器的附加绕组的抽头变换器。通过这样做来控制相量方向。然后，通过由磁路的不同部分所励磁的绕组之间的连接来将电力从相邻相位转移到单个相位。在纯移相变压器中，与源电压正交的电压被注入线路。

移相变压器可用于控制并行线路之间的分布荷载，以增加总的电力传输。移相变压器的优点是的阻塞馈电网络中的相角差所导致的寄生电力潮流的能力。电力可以以规定方式被分配给用电设备，并且可以避免循环的电力潮流。

使用PST的好处是PST具有相对低的无功功率消耗。不存在次同步谐振(SSR)的风险，且在低电流条件下也有效。

然而，使用PST呈现出慢的控制速度。抽头变换器必须顺序地经过每个抽头位置。每次抽头变换是在约3-5秒内实现的。因此，PST不能在电力扰动之后的短暂时间内以确定方式参与进来。此外，频繁的抽头变换，特别是在高电流条件下，增加了对维护的需要。

抽头变换器是机械装置，因此慢且是机械磨损的对象。其具有150kV的最大调节电压范围，最大操作步骤数小于35。两个抽头位置之间的最大抽头电压约为4000-5000V，最大额定吞吐电流约为3000-4500A。最大功率处理能力是6000-8000kVA/抽头，并且存在短路热约束。小的电压阶(voltage step)导致了较大数量的机械操作。

另一种用于控制交流输电线路中的电力潮流的方法是使用受控串联补偿器(CSC)。这种CSC包括一个或复数个晶闸管开关感性装置。CSC还可包括一个或复数个通常与电感器组合的晶闸管开关容性装置。容性装置或感性装置以并联支路的形式与晶闸管开关连接。通过控制晶闸管开关，将感性装置或容性装置与输电线路连接或断开。这样，通过连接或断开期望数量的电感或电容或其组合来控制相量方向。由于不涉及机械开关装置，因此该调节是快速的。

在若干基频周期内，CSC是从全感性到全容性调节以及从全容性到全感性调节可控的，因此其能够作为电力扰动之后的短暂时间内的有效控制装置。与PST的机械抽头变换器相比，对晶闸管控制的CSC的维护的需求并未由于频繁的控制动作而增加。因此，CSC适用于闭环控制。

人口稠密的城市通常具有这样的特征：有功功率和无功功率的消耗很大，而生产源位于远处。这经常导致为城市馈电的传输线路负荷很重，并且缺乏动态无功功率资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种对交流电力传输的电力潮流控制，该电力潮流控制是快速的，并且不具有单独使用PST或CSC的缺点。

本发明的另一目的是提供一种对交流电力传输的电力潮流控制，其中克服或至少减轻了通常在城市馈电应用中发现的、具有热约束和电压约束的组合的瓶颈。

本发明是基于对应用于电压恢复支持和热约束的不同时间尺度的认识。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于控制高压交流传输系统中的电力潮流的方法，该高压交流传输系统包括具有抽头变换装置的移相变压器，其特征在于：具有可控电抗装置的受控串联补偿器，包括一个或若干个容抗阶；以及控制装置，用于协调地控制移相变压器和受控串联补偿器，该方法包括以下步骤：在扰动之前，操作移相变压器和受控串联补偿器以实现系统损耗最小化；在扰动之后，操作受控串联补偿器以实现电压恢复支持；以及在电压恢复之后，操作移相变压器和受控串联补偿器中的至少一个，以处理热约束。

在优选实施例中，操作受控串联补偿器以实现电压恢复支持的步骤包括接通容抗阶，这提供快速的电压恢复，特别是在城市区域中，传输线路通常负荷很重并且缺乏动态无功功率资源。

根据本发明的另一个方面，提供了使用根据本发明的方法的一种用于控制高压网络中的电力潮流的设备、一种电力系统、一种计算机程序产品以及一种计算机可读介质。

通过从属权利要求限定了另外的优选实施例。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，本发明的其它特性和优点对于本领域技术人员而言将变得更明显，其中：

图1是根据本发明的控制设备的主电路；

图2示出了根据本发明的设备的容性形式；

图3是对为城市馈电的电力系统的图示；

图4是电压控制逻辑的实例；

图5是热控制逻辑的实例；以及

图6是说明正常工作期间的系统损耗最小化的图。

具体实施方式