[发明专利]一种集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器

说明书

一种集成柔性交流输电装置的柔性有载调压器，包括主变压器(10)、调压变压器(20)、柔性交流输电电力电子装置(30)和控制器(40)。主变压器(10)在连接电网的高压侧设置有分接头，通过分接头与调压变压器(20)连接。调压变压器(20)共用主变压器(10)的部分绕组。调压变压器(20)与柔性交流输电电力电子装置(30)相连接，柔性交流输电电力电子装置(30)与控制器(40)相连接。控制器(40)通过给定调压指令，同时采样电网电压和柔性交流输出电力电力装置输出滤波器电流，进行反馈控制，将得到的驱动脉冲指令生成所需补偿电压，通过调压变压器(20)送入主变压器(10)中，改变主变压器(10)高压侧的电压，进而实现对负载侧电压无级快速调节。

技术领域

本发明涉及一种柔性有载调压器。

背景技术

有载调压变压器在电力系统中有着重要的作用，它不仅能稳定负荷中心电压，而且也是联络电网、调整负载潮流、提高供电质量等不可缺少的重要设备。传统的有载调压装置是采用机械有载分接开关调压或使用晶闸管替代机械有载分接开关进行调压。该装置制造简单、成本低，目前在国内外电力系统中普遍采用。随着新能源的大量接入和动态用电负荷的快速增长，传统有载调压装置越来越暴露出如下薄弱环节：①只能按照一定的离散步长进行调压，无法实现无级调压；②动作速度慢，调压响应时间长，不能进行动态调压；③不能改变无功需求平衡状态。当系统无功功率缺额较大时，为保持电压水平，有载调压变压器将发生动作使得电压暂时上升，这时无功功率缺额被全部转嫁到主网，使主网电压逐渐下降，严重时可能引发系统电压崩溃。

传统文献提出，有载调压变压器与电容器组、SVC、STATCOM、分布式储能等协调运行控制才能够达到减小线路损耗、提高电能质量的目的，但分布式发电和微电网的引入使得原本潮流单向流动的配电网变为双向流动，给有载调压变压器的控制增加了困难。同时有相关专利提出将静止同步补偿器和配网变压器进行一体化设计，实现对配网无功功率的补偿，但其采用的是并联结构，不能实现宽范围的调压功能。柔性交流输电(D-FACTS)是电力电子技术在输电系统的灵活应用，同时相关技术也应用于配电系统，实现电能质量的改善。不难看出，具有快速无级调压能力和灵活相位控制功能的新型柔性有载调压变压器在实现其原本的“变压”和“调压”功能的同时，其快速的无级调压和相位调节实际上是实现了柔性交流配电的功能。因此，在提高电网稳定性、增强输电能力、改善配电网电能质量等典型应用工况下，开展新型柔性有载调压变压器研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是克服传统有载调压无级调压、响应速度慢、无功不平衡等缺点，提出一种新的有载调压器。本发明集成了柔性交流输电(D-FACTS)装置，在满足对电网电压无级调压的前提下，可以实现对配网中无功功率补偿，实现了多功能的功效。

本发明集成柔性有载调压器包括主变压器、调压变压器、柔性交流输电电力电子装置和控制器。所述主变压器在连接电网的高压侧设置有分接头，主变压器通过分接头与调压变压器相连接，调压变压器可以共用主变压器的部分绕组。调压变压器与柔性交流输电电力电子装置相连接，柔性交流输电电力电子装置与控制器相连接。

控制器通过给定调压指令，同时采样电网电压和柔性交流输出电力电力装置输出滤波器电流，进行反馈控制，将得到的驱动脉冲指令传递给柔性交流输电电力电子装置，柔性交流输电电力电子装置生成所需补偿电压，通过调压变压器送入主变压器中，改变主变压器高压侧的电压，进而实现对负载侧电压无级快速调节。

本发明的有益效果是：

1、本发明同时安装有柔性交流输电电力电子装置与变压器，具备一定的分散性，有利于对关键变压器节点的电压调节和无功补偿，达到对配网潮流分布的优化控制。

2、本发明中，所述装置串联到变压器的高压侧，接入变压器的抽头可以根据调节范围进行选择，可以将传统的低压大电流问题转为中压小电流，降低功率器件的电流应力和发热损耗，提高功率器件开关频率，有利于实现对技术指标和动态性能的优化。