一种可控串补电路的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种可控串补电路的控制方法，该控制方法包括：在第一设定时间进行故障切除；判断所述故障切除是否成功；如果断路器发生拒动未成功切除所述故障，在第二设定时间由后备保护切除所述故障，并在断路器拒动时间段内，调节可控串补电路的提升系数降低至额定值。所述控制方法，在断路器拒动时间内，调节提升系数，从而降低断路器拒动时间内可控串补电路的mov的能耗，同时可以防止拒动时间内可控串补电路由于高能耗导致的过热损坏，保证了可控串补电路的使用寿命。另外，由于所述控制方法降低了mov的能耗，可以采用容量较小的mov，降低了可控串补电路的制作成本。
【专利说明】—种可控串补电路的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输电控制【技术领域】，更具体地说，涉及一种可控串补电路的控制方法。【背景技术】
[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描述的内容对于本申请的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]串补是将电容器串联于电路中的无功补偿设备。可控串补(thyristorcontrolled series compensation, tcsc)是一种容抗可调的串补。为了限制可控串补的压降，通常并联有具有非线性特性的金属氧化物阀片(metal oxide valve, mov)。
[0004]参考图1，图1为一种可控串补电路图，包括:串联在输电线路中的电容c，与电容c并联的m0v，与mov并联的旁路开关支路，与电容c并联的一个由晶闸管t控制的电抗器l。其中，旁路开关支路包括:阻尼回路r以及旁路开关k。
[0005]mov是一种非线性电阻，在压降较低的情况下呈现为大电阻，流过的电流很小；而当其压降超过某个阈值，其流过的电流会迅速增大，相当于其电阻值迅速降低。由于mov的非线性特性，可控串补电路的mov可以起到限制串补压降、分流故障电流的保护作用。mov伏安特性曲线如图2所示，电流随着电压的增大而增大。在mov电流增加的同时，mov也将吸收一定的能耗。mov可以吸收的能耗存在上限，即不能超过mov的设计容量，否则会由于热作用导致mov损坏。
[0006]在实际应用中，为了避免可控串补电路的mov的能耗超过上限，通常对其能耗进行监控，若超过预先设定的阈值，则需将串补电路旁路，将其从电路中切除。可控串补电路的投运对系统的安全稳定运行具有重要作用，因此，需要制定合理的串补电路控制方法，保证串补电路的安全、有效使用。
[0007]现有可控串补电路控制方法是:在发生区内故障时(即串补电路所在线路发生故障)，为了防止mov损坏，可将串补电路旁路，使其不工作；在发生区外故障时(即串补电路所在线路以外的位置发生故障)，串补电路与输电线路连接，正常工作，保持提升系数不变，仅由mov限制串补压降以及分流故障电流。
[0008]发明人发现，采用控制方法对可控串补电路进行控制，在发生区外故障且断路器出现拒动时，mov能耗可能较高，从而对mov容量提出较高要求。
【发明内容】
[0009]为解决上述技术问题，本发明提供一种可控串补电路的控制方法，降低了在输电线路发生区间外故障时可控串补电路的能耗。
[0010]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0011]一种可控串补电路的控制方法，在发生区外故障时，所述控制方法包括:[0012]在第一设定时间进行故障切除；
[0013]判断所述故障切除是否成功；
[0014]如果断路器发生拒动未成功切除所述故障，在第二设定时间由后备保护切除所述故障，并在断路器拒动时间段内，调节可控串补电路的提升系数至额定值。
[0015]优选的，在上述控制方法中，所述第一设定时间为所述区外故障发生后的
0.05s-0.15s时间段内，包括端点值。
[0016]优选的，在上述控制方法中，所述第二设定时间为所述第一设定时间后0.2s-0.5s的时间段内，包括端点值。
[0017]优选的，在上述控制方法中，通过调节所述可控串补电路的晶闸管调节所述可控串补电路的提升系数。
[0018]优选的，在上述控制方法中，所述控制方法用于超、特高压交流输电线路的可控串补电路的控制。
[0019]优选的，在上述控制方法中，所述可控串补电路在正常运行时的提升系数为1.0-3.0，包括端点值。
[0020]从上述技术方案可以看出，本发明所提供的控制方法包括:在第一设定时间进行故障切除；判断所述故障切除是否成功；如果断路器发生拒动未成功切除所述故障，在第二设定时间由后备保护切除所述故障，并在断路器拒动时间段内，调节可控串补电路的提升系数至额定值。所述控制方法，在断路器拒动时间内，调节提升系数，从而降低断路器拒动时间内可控串补电路的mov的能耗，同时可以防止拒动时间内可控串补电路由于高能耗导致的过热损坏，保证了可控串补电路的使用寿命。
[0021]而且由于所述控制方法降低了 mov的能耗，可以采用容量较小的m0v，降低了可控串补电路的制作成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为一种可控串补电路的电路图；
[0024]图2为本发明实施例提供的一种可控串补电路的控制方法的流程示意图；
[0025]图3为本发明实施例提供的一种可控串补电路的mov的能耗波形图。
【具体实施方式】
[0026]正如【背景技术】所述，现有可控串补电路控制方法是:在发生区内故障时(即串补电路所在线路发生故障)，为了防止mov损坏，可将串补电路旁路，使其不工作；在发生区外故障时(即串补电路所在线路以外的位置发生故障)，串补电路与输电线路连接，正常工作，维持提升系数不变，仅由mov限制串补压降以及分流故障电流。
[0027]发明人发发现，虽然在区外故障时，故障电流较小，但是，如果输电线路的断路器发生拒动现象，会导致故障切除时间延长，进而导致可控串补电路的工作时间延长，导致能耗升高。而且，mov工作时间的延长会导致过热损耗，甚至损坏。为解决上述问题，本申请实施例提供了 一种可控串补电路的控制方法，该方法包括:
[0028]在第一设定时间进行故障切除；
[0029]判断所述故障切除是否成功；
[0030]如果断路器发生拒动未成功切除所述故障，在第二设定时间由后备保护切除所述故障，并在断路器拒动时间段内，调节可控串补电路的提升系数至额定值。
[0031]所述控制方法，在断路器拒动时间内，调节提升系数，从而降低断路器拒动时间内可控串补电路的mov的能耗，同时可以防止拒动时间内可控串补电路由于高能耗导致的过热损坏，保证了可控串补电路的使用寿命。
[0032]由于所述控制方法降低了 mov的能耗，可以采用容量较小的m0v，降低了可控串补电路的制作成本。
[0033]上述控制方法为本申请实施例的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]基于上述思想，本申请实施例提供了一种可控串补电路的控制方法，参考图2，该方法包括:步骤sll:判断故障类型。
[0035]根据输电线路故障的判断结果，确定发生的故障时区内故障还是区外故障，如果是区内故障，则进行步骤s12，如果是区外故障，进行步骤s13。
[0036]步骤s12:将可控串补电路旁路。
[0037]如果发生区内故障，此时故障电流可能较大，为了减少能耗，并防止可控串补电路的mov的损坏，此时，可将控串补电路旁路，使其不工作。
[0038]步骤s13:在第一设定时间进行故障切除。
[0039]如果发生区外故障，符合串补电路的工作条件，在设定的时间范围内，串补电路可以与输电线路连接，并维持提升系数不变，仅由mov限制串补压降以及分流故障电流。
[0040]在本实施例中，所述第一设定时间指在发生所述区外故障后0.05s-0.15s的时间段内，包括端点值。优选的，可以为发生故障后的0.1s时刻进行故障切除。
[0041]步骤s14:判断所述故障是否切除成功。
[0042]输电线路发生故障后，需要切除故障以便于进行故障排除以及维修。输电线路均设置有断路器，用于将故障线路切除。但是，故障线路会发生拒动现象，即在发生故障后，断路器无法响应控制指令切除故障线路。
[0043]如果断路器发生拒动，无法切除故障，那么会延长可控串补的电路的工作时间，进而会增加mov的能耗，同时mov的长时间工作在故障电流之下会产生较大热量，影响使用寿命。因此，需要进行判断，确定所述故障是否切除成功。如果成功，则进行步骤s15，如果不成功，则进行步骤s16。
[0044]步骤s15:不改变可控串补电路的提升系数，工作至所述故障排除。
[0045]此时，故障线路的断路器能够正常切除所述故障，则在发生区外故障到所述第一时间的时间范围内，通过mov限制串补压降以及分流故障电流，实施电路保护。
[0046]由于正常切除了区外故障，所以无需调整，直接采用现有控制方法使可控串补电路进行工作即可。
[0047]步骤s16:在第二设定时间由后备保护切除所述故障，并在断路器拒动时间内，调节可控串补电路的提升系数至额定值。
[0048]在本实施例中，所述第二设定时间为所述第一设定时间后0.2s-0.5s的时间段内，包括端点值。优选的，可以为发生故障后的0.35s时刻进行故障切除。所述可控串补电路在发生区外故障前的提升系数为1.0-3.0，包括端点值。
[0049]由于发生断路器拒动，未成功切除所述故障，故此时，需要采用所有输电线路所在输电系统的后备保护切除所述故障，所述后备保护可以是母线的开关保护装置，如母线的断路器。
[0050]由于断路器拒动时间内(第一设定时间到第二设定时间的时间段内)，即未成功切除所述故障的故障持续时间，该时间的额外增加会使得mov能耗增加，为了降低mov能耗，本实施例在该时间段内降低可控串补电路的提升系数，进而降低可控串补电路的容抗，进而降低了 mov的能耗。
[0051]可以通过调节所述可控串补电路的晶闸管调节所述可控串补电路的提升系数。晶闸管具有快速动作的能力，其动作时间为μ s量级，因此，可以通过调节所述晶闸管来实现整个串补电路提升系数的快速调节。在故障切除后，同样可以通过调节所述晶闸管以快速恢复初始提升系数，不会对电力系统安全稳定运行产生不利影响。
[0052]由于所述控制方法降低了 mov的能耗，所述可控串补电路可以采用容量较小的mov,降低了可控串补电路的制作成本。
[0053]应用举例:
[0054]所述控制方法可用于500kv及以上的超、特高压交流输电线路的可控串补电路的控制。输电线路送端装设20%的固定串补，受端装设10%的固定串补 10%的可控串补。故障前可控串补的提升系数为2.0。
[0055]在发生区外三相接地故障并且断路器出现单相拒动时，在拒动期间维持当前提升系数2.0不变，或者是将提升系数降低至额定值1.2，其可控部分mov能耗最大分别为99mj和21mj，m0v能耗波形如图4所示。在此例中，若允许区外故障且断路器拒动期间可控串补提升系数降至额定值，则区外故障时mov最大能耗大幅降低了 79%，串补mov过电压保护动作定值及mov设计容量也相应降低，从而大大降低了 mov的造价(mov的造价较高，每mj造价高达数万元)。
[0056]通过上述描述可知，本申请实施例所述控制方法，在区外故障时，且发生断路器拒动时，在拒动期间设置可控串补电路的提升系数降低至额定值，可降低区外故障时最大mov能耗，有助于减小mov的设计容量，降低可控串补电路的设计成本。
[0057]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种可控串补电路的控制方法，其特征在于，在发生区外故障时，所述控制方法包括: 在第一设定时间进行故障切除； 判断所述故障切除是否成功； 如果断路器发生拒动未成功切除所述故障，在第二设定时间由后备保护切除所述故障，并在断路器拒动时间段内，调节可控串补电路的提升系数降低至额定值。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述第一设定时间为所述区外故障发生后0.05s-0.15s的时间段内，包括端点值。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述第二设定时间为所述第一设定时间后0.2s-0.5s的时间段内，包括端点值。
4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，通过调节所述可控串补电路的晶闸管调节所述可控串补电路的提升系数。
5.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法用于超、特高压交流输电线路的可控串补电路的控制。
6.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述可控串补电路在正常运行时的提升系数为1.0-3.0，包括端点值。
【文档编号】h02j3/18gk103779867sq201410057448
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2014年2月20日
【发明者】杜宁, 项祖涛, 班连庚, 宋瑞华, 张媛媛, 韩亚楠, 周佩朋, 杨大业, 马其燕 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院