[发明专利]一种用于提高电力系统稳定性的三相换相系统

说明书

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种用于提高电力系统稳定性的三相换相系统，包括：送端三相和受端三相，其中送端的每一相均分别连接有各自的上桥臂和下桥臂，受端的每一相均分别连接有各自的上桥臂和下桥臂；送端的三个上桥臂通过上极线与受端的三个上桥臂相连，送端的三个下桥臂通过下极线与受端的三个下桥臂相连；送端三相分别接有各自的双向晶闸管，三个双向晶闸管通过中极线与受端三相中的任意一相相连。通过控制每个上桥臂、下桥臂、双向晶闸管的通断来实现受端三相的换相。通过控制子模块投入的数量来改变受端三相的输出电压和功率。换相过程中不会出现断流或短路，相位变换不受潮流方向的影响。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种用于提高电力系统稳定性的三相换相系统。

背景技术

电力系统稳定性问题是当系统在某一正常运行状态下受到某种干扰后，能否经过一定的时间后回到原来的运行状态或者过渡到一个新的稳定运行状态的问题。电力系统稳定性问题一般分为静态稳定性和暂态稳定性。

图1为一台发电机经变压器、线路和无限大容量系统相连的示意图。忽略各元件的电阻及线路导纳后，有x_∑＝x_G+x_T+x_L。正常运行时，发电机和无限大容量系统是同步的。系统的功角关系式为：

其中，δ为相量和的夹角，也称为功角。

如图2所示，系统可能有两个运行点a和b，考虑到系统经常不断地受到各种小的扰动，只有a是稳定运行点，而b点是不稳定的。当δ小于90°时，系统的运行是稳定的。

目前提高电力系统静态稳定的措施有：采用自动调节励磁装置、减小元件的电抗(如采用分裂导线、提高线路电压等级、采用串联补偿)、改善系统结构等。提高动态稳定性措施有：故障快速切除和自动重合闸的应用、提高发电机输出的电磁功率、减少原动机输出的机械功率。

本发明提出了一种用于提高电力系统稳定性的三相换相系统。关键点在于设计一套电力电子系统，当线路两端电压相角差增大角度大于120度时，将交流线路两端相序进行变换，例如：将A、B、C三相换相成B、C、A，即可实现角度减小120°，从而减小功角差，使系统恢复稳定。

目前已有的一些换相装置均是对低压负荷单相换相，而且换相时会造成瞬时断电或相间瞬时短路。本发明提出的方法使在系统常规状态下三相分别通过交流正常输送功率，当换相时系统切换为直流输电模式输送功率，然后进行相位变换，恢复三相交流输电。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种用于提高电力系统稳定性的三相换相系统，包括：送端三相和受端三相，其中送端的每一相均分别连接有各自的上桥臂和下桥臂，受端的每一相均分别连接有各自的上桥臂和下桥臂；送端的三个上桥臂通过上极线与受端的三个上桥臂相连，送端的三个下桥臂通过下极线与受端的三个下桥臂相连；送端三相分别接有各自的双向晶闸管，三个双向晶闸管通过中极线与受端三相中的任意一相相连。

所述上桥臂或下桥臂由多个具有相同结构的通断可控的子模块串联构成。

所述子模块为模块化多电平换流器的子模块。

通过控制每个上桥臂、下桥臂、双向晶闸管的通断来实现受端三相的换相。

通过控制子模块投入的数量来改变受端三相的输出电压和功率。

换相前系统为交流输电状态，换相时为模块化多电平柔性直流输电状态，换相后恢复交流输电状态，完成换相。