一种可控串联补偿晶闸管的电子触发系统

1、中国专利奖金奖项目一种可控串联补偿晶闸管的电子触发系统专利号：200510064688.0发明人：任孟干、汤广福、武守远、蓝元良、燕翚、柴斌专利权人：中国电力科学研究院一、创造构思过程和背景随着大功率电力电子技术的成熟和电力系统发展的需要，越来越多的电力电子设备应用到电力系统中来。近年来，由于长距离、大容量输电线路运行安全性的需要和新建输电走廊的难度变大，柔性交流输电技术（FACTs）得到越来越多的应用。其中，应用最广、最成熟的技术是可控串联补偿技术（TCSC）。晶闸管阀的电子触发系统（TETS）是可控串联补偿技术的核心技术，该技术的优劣直接决定了可控串联补偿技术的优劣。可控串联补偿晶闸管阀一

2、般都位于高电位，对地绝缘电压等级均在220kV或500kV，因此采用常规的控制方法已经不能满足实际要求。与传统控制对象相比，主要的技术难点有：1）由于晶闸管阀电子触发系统位于高电位，与处于地面的系统不同，必须解决晶闸管阀电子触发系统的能源问题；2）晶闸管阀电子触发系统位于高电位侧，其所处电磁环境比较恶劣，一方面输电线路的大电流、高场强会对电子触发系统造成较大的电磁干扰，另一方面，晶闸管阀快速开关过程也会产生大量的强电磁干扰，因此必须解决晶闸管阀电子触发系统的抗干扰设计问题；3）晶闸管阀电子触发系统与地面设备间的通讯问题；4）晶闸管阀触发与实时检测的控制策略。这些技术难点决定了晶闸管阀电子触发系

3、统的开发具有巨大的技术难度。本专利项目的构思初衷正是为了解决上述技术问题，开发出一种可控串联补偿晶闸管电子触发系统（TETS），此系统应具备： 1）电压、电流高电位混合取能功能；2）晶闸管阀触发功能；3）晶闸管阀检测功能；4）信号的光电、电光转换功能；5）晶闸管阀后备触发功能；6）晶闸管阀电子触发系统电源监视功能。通过这些功能的有机结合，很好地实现对晶闸管阀的触发和检测。二、创新点本专利针对以上技术难题所采用的技术方案为“可控串联补偿晶闸管阀电子触发系统（TETS）”，具有以下优势效果：1、用光信号实现晶闸管阀的触发与检测；2、在高电位侧实现电压、电流混合取能，提高了系统的安全性和可靠性；3、

4、采用低功耗设计方法，尽量减少了对混合取能回路的功率要求；4、该系统包含了晶闸管阀的后备触发功能，避免了晶闸管阀电压击穿性损坏；5、电路实现简单，抗干扰能力强；6、成本低、器件易于选取。目前，在国内外市场上有多种晶闸管触发系统，但尚未见到与本发明相同的技术。可控串联补偿晶闸管阀电子触发系统（TETS）与目前已有几种触发系统相比，优点主要表现在：（1）应用场合的电压等级更高，200KV及以上；（2）取能方式更灵活可靠，采用电压电流混合取能方式；（3）抗干扰措施更全面；（4）独特的自纠错功能。总的来说，本发明的可控串联补偿晶闸管阀电子触发系统（TETS）工作在220kV或500kV的电压等级上，具有

5、工作可靠、稳定性高、抗干扰能力强的优点，很好地解决了柔性交流输电技术FACTs（Flexible Alternate Current Transmissions）在电力系统中应用的瓶颈问题，具有重要意义。中国电机工程学会主持的项目鉴定会对该专利技术的评价为：在可控串补用大功率晶闸管阀串联技术以及晶闸管阀TE板的取能和自纠错设计技术方面，达到国际领先水平。对于运用该专利技术的“伊冯500KV可控串补装置的研制及工程实施”项目的评价是：目前世界上可控串补度最高、串补容量最大、额定提升系数最大、阀额定电压最高、运行控制灵活的可控串补装置，整体技术水平达到国际领先。三、专利技术的实施、运用及效益（一）

6、实施和运用此项专利技术到目前为止已得到了很好的实施。中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司所承担的500kV伊冯可控串补工程就采用了该项技术，运行状况一直良好。采用该项专利技术的可控串补工程项目获奖情况如下表：获奖项目名称获奖时间奖项名称奖励等级授奖部门（单位）输电线路固定串补/可控串补装置2006国家电网公司科技进步奖一等奖中国电机工程学会输电线路固定串补/可控串补装置2006中国电力科学技术奖一等奖中国电机工程学会输电线路固定串补/可控串补装置2007“中国铝业杯”中央企业青年创新奖金奖中央企业青年联合会灵活交流输电装置试验方法研究和成套试验装备研制2008中国电力科学技术奖一等奖中国电机

7、工程学会输电系统中灵活交流输电（可控串补）关键技术和推广应用2008国家科学技术进步奖一等奖国家科学技术奖励委员会（二）效益 经济效益。具体情况如下表：科研开发投资1050万元科研开发收益 170万元实施效益时 间项 目累 计年 均产量20.5新增销售额（万元）40001000新增利润（万元）960240未计入新增利润折合人民币（万元）20050增收（节支）总额（万元）1330实施后年均增收（节支）金额（万元）332.5实施后年均投资收益率%6.59实施日期2005年 12月 1日统计截止日期2008年12月底2006年11月，签订伊冯可控串补工程，项目总金额23617万元，该串补于2007年

8、10月成功投运。根据东北电网公司的反馈信息，500KV伊冯可控串联电容补偿装置在2007年度的经济效益状况为：新增产值4.4亿元，新增利税7000万元，年增收节支总额2.2亿元。社会效益。2007年投运的伊冯500kV可控串补工程使伊冯双回378km线路的极限供电能力得到了大幅度提高（每回线加装两套串补，分别为30固定部分15可控部分），其极限输送能力由1460MW提高到2500MW，相当于增加了1回500KV线路的输送能力。伊冯500kV可控串补工程使东北电网有限公司少建一条约380km的500千伏线路，节省基建投资约3亿元人民币。按照本装置年平均运行时间为5500小时计算，电网输电利润为0.08元/千瓦时计算，年度新增产值4亿多元。同时，该工程减少了输电走廊面积1500公顷，减少了大兴安岭原始森林砍伐约750公顷，有效保护了中国大兴安岭原始生态资源。四、企业知识产权工作情况中国电力科学研究院中电普瑞科技有限公司成立