图1 可控串补装置的电气接线图

2.1.2 电容器组
　　电容器组是可控串补装置的主要设备,它由一定数量的电容器单元串并联组成。在碧成220kV可控串补工程中，采用的是西安ABB公司的内熔丝结构电容器，每相串联电容器组由72台单元串联电容器组成，电气上接成H型。H型的4个臂分别由18个电容器单元以3串6并的方式连接。
2.1.3 阀组
　　碧成可控串补的阀由26层晶闸管阀层组成，每层晶闸管阀层由反并联的晶闸管对、触发和检测板（TE板）、阻容吸收回路、直流均压电阻等组成。晶闸管采用光电触发和监控系统，用光传输代替高、低电位之间的电信号传输，使得阀上的高压部分和触发、监控部分实现了电位有效隔离，并提高了抗干扰性能。阀监控系统对阀上的各晶闸管及高电位电子单元运行状态进行监控，以确保高压阀的正常运行。
2.1.4 MOV限压器
　　当带串联补偿装置的线路发生故障时，系统短路电流要流过串联电容器组。MOV限压器是电容器组的基本过电压保护设备。通过不同故障类型的计算，碧成可控串补的MOV容量约为20MJ/相。为了解决MOV限压器在动作时流过各阀片柱的均流问题，采用了具有专利的配片技术，使MOV各柱间电流不平衡系数小于5％，两组MOV之间的不平衡系数小于5‰，并且采用了既可有效提高压力释放能力，又能提高散热能力的特殊结构。
2.1.5 火花间隙
　　为了在内部故障时保护MOV不致过负荷，碧成可控串补系统采用了带间隙的MOV保护，当MOV限压器的能量或温度达到整定值或监测到一个特殊故障时，MOV限压器可以被并联的强制触发的火花间隙所旁路。采用性能良好的触发间隙加MOV的保护方案，不仅限制了电容器组上的过电压，而且能够降低对MOV能量吸收能力的需要。碧成可控串补系统的强制性触发间隙由闪络间隙和续流间隙构成，特殊设计的触发和同步电路，双重化的触发控制系统，使闪络间隙具有精确的击穿电压和较高的可靠性。
2.1.6 阻尼装置
　　旁路间隙或旁路断路器动作后，串联电容器组将对其放电，放电电流为高频高幅值振荡电流，对旁路间隙或旁路断路器的安全运行威胁很大，必须配置阻尼装置以抑制放电电流。碧成可控串补系统基于电抗器串电阻器的阻尼回路设计，采用串联无感陶瓷电阻片。阻尼电阻的存在使得放电电流迅速衰减，降低了电容器熔丝的要求，也减轻了电容器组、间隙和旁路断路器的负担。
2.1.7 旁路断路器
　　旁路断路器安装在对地绝缘的支柱上，当系统区内发生故障时，旁路断路器合闸旁路掉火花间隙中的电流，从而保护MOV及旁路间隙。旁路断路器还用于投切串联电容器组。
2.1.8 水冷系统
　　碧成可控串补装置的水冷系统是为满足阀的需要而设计的封闭式纯水冷却系统。水冷系统主体设备分循环冷却水系统（室内部分）、室外冷却器和控制及保护系统（含在线检测仪表）3大部分。系统中各机电单元及在线仪表由可编程序控制器(PLC)控制单元监控运行，现场通过OP操作面板实现人机对话。水冷系统容量为230(1＋10％)kW，主循环泵采用一用一备的配置方式互为备用。
2.2 碧成可控串补控制系统
　　碧成可控串补控制系统主要包括：平台测量电源系统、数据采集系统、控制保护系统、调节及阀触发系统、当地和后台监控系统。除了部分输出单元以外，控制系统包含2套完全独立的测量控制保护和调节系统，双冗余配置，以保证高可靠性。
　　（1） 数据采集系统。平台户外箱、母线电压箱、激光送能电源箱和数据汇总板组成可控串补装置的数据采集部分。通过串补平台上的光电流传感器完成信号采集，再将平台上的被测模拟量集中转换为数字量后通过光纤将数字信息统一发送到平台下。平台户外箱可以同时对超高压输电系统平台上的多路（最多12路）模拟量进行测量。平台测量电源由TA取能和激光送能并联提供。
　　（2） 调节及阀触发系统。调节系统包括采样、计算、比较和调节等环节，根据各种控制目的（如系统稳定控制、恒功率控制、恒阻抗控制等）得到可控串补的命令阻抗值，再从阻抗时间对照表中查得该阻抗值对应的触发延迟时间。命令阻抗值要求是正整数值，它是以时间基准脉冲个数的形式写入CPLD的，在线路电流过零时刻起开始计量时间基准脉冲的个数，当达到调节阻抗数值时输出阀触发脉冲，并在电容电压过零时刻到来时结束阀触发脉冲的输出。阀触发系统对来自调节系统的触发信号进行编码、译码并转成光信号，然后发射到相应的高压晶闸管控制极上。碧成可控串补控制系统能够快速、平滑地进行容抗调节，调节误差较小，调节过程中系统稳定运行，对系统稳定无不良影响，并且通过阻尼控制能够快速、有效地平息系统低频振荡。
　　（3） 控制保护系统。控制保护系统的主要作用是检测运行中各种对装置不利的故障情况，正确动作相关保护，及时准确地隔离或切除故障，保证装置的安全与稳定运行，并配合线路保护来保护系统其他设备。碧成可控串补控制系统的保护大致可分为MOV保护、电容器保护、平台保护3大类，包括电容器不平衡保护、电容器过负荷保护、MOV过电流保护、MOV短时能量保护、MOV温度保护、平台闪络保护、线路电流监视保护、阀不对称点火保护、阀裕度不足保护和旁路断路器失灵保护。
　　（4） 当地和后台监控系统。通信网络系统负责在上级调度、站控系统和底层保护、调节、控制系统之间建立起稳定、可靠、安全、高效的信息交换通路。为保证数据通信的高容量、高可靠性，提高通信的抗干扰性、实时性。碧成可控串补系统当地层与站控层系统采用双机、双网通信结构设计，通信采用10M/100M总线型以太网；当地层与底控层的通信主要采用工业现场总线CAN总线和光485/232通信方式；系统通信单元可以实现保护、调节、控制、测量、阀控、水冷等各个系统状态和测量数据的传输，并与站控层通信实现遥测、遥信、遥调、遥控功能；另外采用“五防”也提高了串补遥控的可靠性和安全性。录波和回放系统是当地和后台监控系统的重要组成部分。TFR-数字暂态事故记录系统能够在故障发生或需要时及时记录各个电气量的变化情况，传输、存储和显示录波数据及相关内容，以备查询分析故障事件、系统状态，其回放部分能够将原有的录波数据重新回放，也能够编辑波形并回放。显示软件的功能是打开历史数据，绘出波形图，并具有计算、图像缩放、滚动、标尺、打印等功能。显示界面具有Windows风格，界面友好易操作。

3 结束语

　　甘肃碧成可控串补工程的顺利投运，标志着我国具有自主知识产权的高压/超高压灵活交流输电技术进入工程实用化阶段，填补了国内空白。我国也一举成为继美国、德国和瑞典之后第4个可以制造可控串补的国家。甘肃可控串补工程是世界上第8个可控串补工程，也是全可控串补度最大的工程和第1个常规与可控混合型串补工程。该工程的投运标志着我国同时实现了可控串补和常规串补的国产化，对推动电力行业技术进步，提高我国输电线路的输送能力，促进电力电子技术的应用和发展具有重要意义。