一種可控串聯(lián)補(bǔ)償晶閘管的電子觸發(fā)系統(tǒng)

1、中國專利獎(jiǎng)金獎(jiǎng)項(xiàng)目一種可控串聯(lián)補(bǔ)償晶閘管的電子觸發(fā)系統(tǒng)專利號(hào)：200510064688.0發(fā)明人：任孟干、湯廣福、武守遠(yuǎn)、藍(lán)元良、燕翚、柴斌專利權(quán)人：中國電力科學(xué)研究院一、創(chuàng)造構(gòu)思過程和背景隨著大功率電力電子技術(shù)的成熟和電力系統(tǒng)發(fā)展的需要，越來越多的電力電子設(shè)備應(yīng)用到電力系統(tǒng)中來。近年來，由于長距離、大容量輸電線路運(yùn)行安全性的需要和新建輸電走廊的難度變大，柔性交流輸電技術(shù)（FACTs）得到越來越多的應(yīng)用。其中，應(yīng)用最廣、最成熟的技術(shù)是可控串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)（TCSC）。晶閘管閥的電子觸發(fā)系統(tǒng)（TETS）是可控串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)的核心技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)劣直接決定了可控串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)劣?？煽卮?lián)補(bǔ)償晶閘管閥一

2、般都位于高電位，對(duì)地絕緣電壓等級(jí)均在220kV或500kV，因此采用常規(guī)的控制方法已經(jīng)不能滿足實(shí)際要求。與傳統(tǒng)控制對(duì)象相比，主要的技術(shù)難點(diǎn)有：1）由于晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)位于高電位，與處于地面的系統(tǒng)不同，必須解決晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)的能源問題；2）晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)位于高電位側(cè)，其所處電磁環(huán)境比較惡劣，一方面輸電線路的大電流、高場(chǎng)強(qiáng)會(huì)對(duì)電子觸發(fā)系統(tǒng)造成較大的電磁干擾，另一方面，晶閘管閥快速開關(guān)過程也會(huì)產(chǎn)生大量的強(qiáng)電磁干擾，因此必須解決晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)問題；3）晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)與地面設(shè)備間的通訊問題；4）晶閘管閥觸發(fā)與實(shí)時(shí)檢測(cè)的控制策略。這些技術(shù)難點(diǎn)決定了晶閘管閥電子觸發(fā)系

3、統(tǒng)的開發(fā)具有巨大的技術(shù)難度。本專利項(xiàng)目的構(gòu)思初衷正是為了解決上述技術(shù)問題，開發(fā)出一種可控串聯(lián)補(bǔ)償晶閘管電子觸發(fā)系統(tǒng)（TETS），此系統(tǒng)應(yīng)具備： 1）電壓、電流高電位混合取能功能；2）晶閘管閥觸發(fā)功能；3）晶閘管閥檢測(cè)功能；4）信號(hào)的光電、電光轉(zhuǎn)換功能；5）晶閘管閥后備觸發(fā)功能；6）晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)電源監(jiān)視功能。通過這些功能的有機(jī)結(jié)合，很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管閥的觸發(fā)和檢測(cè)。二、創(chuàng)新點(diǎn)本專利針對(duì)以上技術(shù)難題所采用的技術(shù)方案為“可控串聯(lián)補(bǔ)償晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)（TETS）”，具有以下優(yōu)勢(shì)效果：1、用光信號(hào)實(shí)現(xiàn)晶閘管閥的觸發(fā)與檢測(cè)；2、在高電位側(cè)實(shí)現(xiàn)電壓、電流混合取能，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性；3、

4、采用低功耗設(shè)計(jì)方法，盡量減少了對(duì)混合取能回路的功率要求；4、該系統(tǒng)包含了晶閘管閥的后備觸發(fā)功能，避免了晶閘管閥電壓擊穿性損壞；5、電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)；6、成本低、器件易于選取。目前，在國內(nèi)外市場(chǎng)上有多種晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)，但尚未見到與本發(fā)明相同的技術(shù)。可控串聯(lián)補(bǔ)償晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)（TETS）與目前已有幾種觸發(fā)系統(tǒng)相比，優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：（1）應(yīng)用場(chǎng)合的電壓等級(jí)更高，200KV及以上；（2）取能方式更靈活可靠，采用電壓電流混合取能方式；（3）抗干擾措施更全面；（4）獨(dú)特的自糾錯(cuò)功能。總的來說，本發(fā)明的可控串聯(lián)補(bǔ)償晶閘管閥電子觸發(fā)系統(tǒng)（TETS）工作在220kV或500kV的電壓等級(jí)上，具有

5、工作可靠、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了柔性交流輸電技術(shù)FACTs（Flexible Alternate Current Transmissions）在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的瓶頸問題，具有重要意義。中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)主持的項(xiàng)目鑒定會(huì)對(duì)該專利技術(shù)的評(píng)價(jià)為：在可控串補(bǔ)用大功率晶閘管閥串聯(lián)技術(shù)以及晶閘管閥TE板的取能和自糾錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)方面，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。對(duì)于運(yùn)用該專利技術(shù)的“伊馮500KV可控串補(bǔ)裝置的研制及工程實(shí)施”項(xiàng)目的評(píng)價(jià)是：目前世界上可控串補(bǔ)度最高、串補(bǔ)容量最大、額定提升系數(shù)最大、閥額定電壓最高、運(yùn)行控制靈活的可控串補(bǔ)裝置，整體技術(shù)水平達(dá)到國際領(lǐng)先。三、專利技術(shù)的實(shí)施、運(yùn)用及效益（一）

6、實(shí)施和運(yùn)用此項(xiàng)專利技術(shù)到目前為止已得到了很好的實(shí)施。中國電力科學(xué)研究院中電普瑞科技有限公司所承擔(dān)的500kV伊馮可控串補(bǔ)工程就采用了該項(xiàng)技術(shù)，運(yùn)行狀況一直良好。采用該項(xiàng)專利技術(shù)的可控串補(bǔ)工程項(xiàng)目獲獎(jiǎng)情況如下表：獲獎(jiǎng)項(xiàng)目名稱獲獎(jiǎng)時(shí)間獎(jiǎng)項(xiàng)名稱獎(jiǎng)勵(lì)等級(jí)授獎(jiǎng)部門（單位）輸電線路固定串補(bǔ)/可控串補(bǔ)裝置2006國家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)輸電線路固定串補(bǔ)/可控串補(bǔ)裝置2006中國電力科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)中國電機(jī)工程學(xué)會(huì)輸電線路固定串補(bǔ)/可控串補(bǔ)裝置2007“中國鋁業(yè)杯”中央企業(yè)青年創(chuàng)新獎(jiǎng)金獎(jiǎng)中央企業(yè)青年聯(lián)合會(huì)靈活交流輸電裝置試驗(yàn)方法研究和成套試驗(yàn)裝備研制2008中國電力科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)中國電機(jī)

7、工程學(xué)會(huì)輸電系統(tǒng)中靈活交流輸電（可控串補(bǔ)）關(guān)鍵技術(shù)和推廣應(yīng)用2008國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)國家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)委員會(huì)（二）效益 經(jīng)濟(jì)效益。具體情況如下表：科研開發(fā)投資1050萬元科研開發(fā)收益 170萬元實(shí)施效益時(shí) 間項(xiàng) 目累 計(jì)年 均產(chǎn)量20.5新增銷售額（萬元）40001000新增利潤（萬元）960240未計(jì)入新增利潤折合人民幣（萬元）20050增收（節(jié)支）總額（萬元）1330實(shí)施后年均增收（節(jié)支）金額（萬元）332.5實(shí)施后年均投資收益率%6.59實(shí)施日期2005年 12月 1日統(tǒng)計(jì)截止日期2008年12月底2006年11月，簽訂伊馮可控串補(bǔ)工程，項(xiàng)目總金額23617萬元，該串補(bǔ)于2007年

8、10月成功投運(yùn)。根據(jù)東北電網(wǎng)公司的反饋信息，500KV伊馮可控串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置在2007年度的經(jīng)濟(jì)效益狀況為：新增產(chǎn)值4.4億元，新增利稅7000萬元，年增收節(jié)支總額2.2億元。社會(huì)效益。2007年投運(yùn)的伊馮500kV可控串補(bǔ)工程使伊馮雙回378km線路的極限供電能力得到了大幅度提高（每回線加裝兩套串補(bǔ)，分別為30固定部分15可控部分），其極限輸送能力由1460MW提高到2500MW，相當(dāng)于增加了1回500KV線路的輸送能力。伊馮500kV可控串補(bǔ)工程使東北電網(wǎng)有限公司少建一條約380km的500千伏線路，節(jié)省基建投資約3億元人民幣。按照本裝置年平均運(yùn)行時(shí)間為5500小時(shí)計(jì)算，電網(wǎng)輸電利潤為0.08元/千瓦時(shí)計(jì)算，年度新增產(chǎn)值4億多元。同時(shí)，該工程減少了輸電走廊面積1500公頃，減少了大興安嶺原始森林砍伐約750公頃，有效保護(hù)了中國大興安嶺原始生態(tài)資源。四、企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)工作情況中國電力科學(xué)研究院中電普瑞科技有限公司成立