[发明专利]用于功率传输系统的动态无功支持的系统和方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及提供电压支持的系统和方法，并且更具体地涉及 向功率传输系统提供辅助动态无功功率(reactive power)的系统和方 法。

背景技术

在由主要电功率传输器件(electric power transmission device)(例 如传输线、大功率变压器或者发电厂)的故障和/或断电引起的功率传 递系统(power delivery system)中的电压降低(voltage depression)之后， 功率系统负载(例如，感应电动机负载)将会从功率传递系统中获取无 功功率以试图恢复。这种额外的无功功率需求将会进一步抑制电压， 除非一些其他的无功功率源被引入系统。如果电压抑制持续足够长的 时间，系统中的无功功率净亏损可能导致电压骤降(voltage collapse)。

为了在这些情况下恢复电压，无功功率(reactive power)被暂时地 提供给超出正常或者额定无功功率需求的系统。然而，如果在过了电 压恢复之后过量的无功功率被提供给功率传递系统，那么通过提供过 量的无功功率的做出纠正行为也可能导致过电压状态。过电压状态 (overvoltage condition)将加重系统绝缘，而系统绝缘可能导致闪络 (flashover)、设备损伤(例如变压器、避雷器等)和/或其它系统故障。

解决这个问题的传统方案包括静态VAR补偿器(static VAR compensator，SVC)、使用电压源转换器的静态补偿器(STATCOM)和同 步调相机(synchronous condenser)。然而，这些器件可能相对昂贵并且 依赖于高功率半导体技术或者同步电机的固有瞬态无功功率容量的 主动控制(active control)。依赖于包括电压测量以及打开和闭合断路器 以提供无功功率至系统的开关定时的主动控制，开关旁路电容器组 (switched shunt capacitor bank)已经被使用。然而，如果无功功率过量， 那么电路断路器的打开可能不能发生得足够迅速以有效地在总线电 压正常工作范围内控制总线电压，并且可能出现暂态过电压(temporary overvoltage)。

因此，存在对于用于提供动态无功支持给功率传输系统的成本相 对低并且有效的系统和方法的需求。

发明内容

本发明的实施例可以针对于一些或者所有上面的需求。根据本发 明的实施例，公开了用于提供辅助无功功率至传输系统的方法，该方 法包括在功率传输系统(例如，分站总线)上检测压降(voltage drop)。响 应于检测重大的压降，一个或多个旁路电容器被连接到在分站 (substation)处的功率传输系统，所述分站包括电容器段以及并联的金 属氧化物变阻器(Metal Oxide Varistors，MOV)。当电流在MOV中的至 少一个中被检测到时，相关的旁路电容器段以及其他段(根据需要)被 从该功率传输系统中断开。

根据本发明的一个方面，将旁路电容器连接至功率传输系统包括 闭合至少一个电路断路器，该电路断路器将功率传输系统连接至与至 少一个MOV并联的旁路电容器。根据本发明的另一个方面，闭合至 少一个电路断路器包括顺序地闭合两个或多个电路断路器。根据本发 明的又一个方面，闭合至少一个电路断路器包括同时闭合两个或更多 个电路断路器。

根据本发明的另一个实施例，公开了用于将辅助无功功率提供给 传输系统的系统，该系统包括连接旁路电容器组的至少一个电路断路 器，所述旁路电容器组包含有至少一个旁路电容器和至少一个金属氧 化物变阻器(MOV)。该系统还包括控制器，所述控制器被配置为检测 在功率传输系统上的压降并且响应于检测压降而闭合至少一个电路 断路器，其中闭合至少一个电路断路器将至少一个旁路电容器连接至 功率传输系统。随后，控制器监视(monitor)至少一个MOV以检测电 流。基于在至少一个MOV中电流的检测，该控制器从功率传输系统 中断开至少一个旁路电容器。