一种合环转供电的调相调压装置、系统及方法与流程

本发明涉及合环转供电领域，具体的涉及一种合环转供电的调相调压装置、系统及方法。

背景技术：

我国配电网经过长期的发展，普遍形成了“闭环设计，开环运行”的供电模式，即分布于配电线路上的众多负荷由单一电源供电，不同线路采用常开的联络开关进行连接。在线路检修和倒负荷时，若采取先停电后转电的倒闸操作会造成短时的停电，无法满足高科技产业、金融中心等重要用户对电力供应的严苛需求，必须采用不停电的合环转供电模式。目前的配电网合环转供电存在下述几个方面的突出问题：

a)跨220kv片网的10kv侧母线因为无法满足可靠性所以一般禁止进行合环转供电操作；

b)合环电流计算不准，因此调度人员尽可能不进行合环转供电操作。

c)合环电流计算结果严重依赖于配电网等值阻抗模型的准确性；

d)合环电流计算过于复杂，没有一套完整可靠的网络简化方法；

e)合环转供电操作有时候需要采取一些调控策略以保证系统安全；

f)在合环电流计算的支持下，仍有合环转供电失败的事件发生。

对于如附图4所示的电网，因为负载状况、线路阻抗参数等原因，户外联络开关两端电源存在幅值和相位差异，这种幅值差和相位差在联络开关合环瞬间会产生冲击电流，合环之后会产生环流，会导致合环转供电失败，目前缺少一种提高配电网合环转供电可靠性、为重要用户负荷提供不停电电源的合环转供电设备和方法。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种提高配电网合环转供电可靠性、为重要用户负荷提供不停电电源的合环转供电调相调压装置、系统及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种合环转供电调相调压装置，与变电站内的变压器低压侧母线相连，包括：若干与变压器对应的mmc换流器、以及连接若干mmc换流器的直流母线，所述mmc换流器的输入端分别与对应的变压器低压侧母线相连，mmc换流器直流侧的正极输出端皆与直流母线正极相连，mmc换流器直流侧的负极输出端皆与直流母线负极相连，mmc换流器装置包括a相换流器阀组、b相换流器阀组和c相换流器阀组，所述a相换流器阀组、b相换流器阀组和c相换流器阀组皆包括两个串联的阀组子单元，所述阀组子单元包括若干串联的半桥单元，每个阀组子单元内半桥单元的数量相等，换流器每相阀组子单元的公共端与变压器低压侧母线相连。

进一步的，所述mmc换流器内同相的阀组子单元之间皆设置有两个串联的电抗器，所述mmc换流器与变压器低压侧母线的连接点为两个电抗器的公共端。

进一步的，所述半桥单元包括两个串联的开关器件、以及与两个开关器件并联的直流电容。

一种合环转供电调相调压系统，包括第一变电站和第二变电站，第一变电站/第二变电站皆包括变压器、以及通过变压器低压侧母线与变压器相连的三相负载，其特征在于：所述第一变电站还包括连接多个变压器的调相调压装置，所述第一变电站的负载与第二变电站的支路通过户外联络开关相连。

进一步的，所述变压器低压侧母线与三相负载、调相调压装置之间分别设置有断路器。

进一步的，所述户外联络开关的两侧皆设置有电压采样装置，所述电压采样装置通过信号检测装置与调相调压装置通信连接。

一种合环转供电调相调压控制方法，包括以下步骤：

s1、当需要合环转供电时刻，信号检测装置采集户外联络开关qf两端的电压瞬时值信号，计算出联络开关两端的幅值差和相位差，把电参量信号送到调相调压换流器装置；

s2、调相调压换流器装置根据相位差参量调整需要合环转供电馈线支路的母线有功功率潮流，通过调整有功潮流来调整母线电压相位，调整到馈线电压与第二变电站的变压器低压侧母线相位一致；转移的有功潮流通过调相调压换流器装置送到其他主变压器低压侧母线，由其他主变压器负担；

s3、调相调压换流器装置根据幅值差参量调整需要合环转供电馈线支路的母线电压幅值，调整到馈线电压与第二变电站的变压器低压侧母线幅值一致；再投入户外联络开关qf，断开馈线支路负荷开关qf1n，完成合环转供电；

s4、调相调压换流器装置逐渐停止有功功率调节，恢复到无功补偿运行模式。

本发明的有益效果：

本发明通过调相调压换流器装置实时改变变压器低压侧母线的幅值、相位，保证户外联络开关在两侧电源电压瞬时值完全相等的时刻闭合，所以合环转供电过程中不会产生合环冲击电流和环流，通过调相调压换流器装置对相位和幅值的调整，实现所有负荷馈线合环转供电。解决了现有技术存在的户外联络开关两端电源存在幅值和相位差异对合环转供电带来的影响。避免现有的合环转供电方式合环电流、潮流不可控等问题，保证合环转供电的安全可靠，能够为重要用户负荷提供不停电电源。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明；

图1为本发明mmc换流器的结构原理图；

图2为本发明调相调压换流器装置在变电站内连线示意图；

图3为本发明合环转供电调相调压系统的连线示意图；

图4为常规电网系统中合环转供电的连接示意图。

具体实施方式

如图1-图2所示为本发明的一种调相调压换流器装置，与变压器低压侧母线相连，包括：两端结构完全相同的若干mmc换流器1，mmc换流器1的数量与变电站的变压器数量一致，每个变压器对应一个mmc换流器1，每个mmc换流器1的输入端与对应的变压器低压侧母线相连,所有mmc换流器11的输出端皆与直流母线相连，如图2所示，变电站中设置有第一变压器、第二变压器和第三变压器，每个变压器的低压侧母线与对应的mmc换流器1相连，三个mmc换流器1的直流输出端皆与直流母线相连。

其中，mmc换流器1包括a相换流器阀组、b相换流器阀组和c相换流器阀组，mmc换流器1的a相换流器阀组、b相换流器阀组和c相换流器阀组与第二换流器2的a相换流器阀组、b相换流器阀组和c相换流器阀组互相并联，a相换流器阀组、b相换流器阀组和c相换流器阀组皆包括两个串联的阀组子单元，阀组子单元包括若干串联的半桥单元2，每个阀组子单元内半桥单元2的数量相等，半桥单元2的数量根据实际现场需求做相应的调整，不做限定；mmc换流器1每相阀组子单元的公共端与变压器低压侧母线相连，mmc换流器1直流侧的正极输出端皆与直流母线正极相连，mmc换流器1直流侧的负极输出端皆与直流母线负极相连。

下面以实际的调相调压换流器装置对本发明作进一步的说明，如图1所示，mmc换流器1中a相换流器阀组包括位于换流器一端的半桥单元1au1、半桥单元1au2、半桥单元1au2u，以及另一端的半桥单元1al1、半桥单元1al2、半桥单元1al2u，同一相的半桥单元彼此串联；b相换流器阀组包括位于换流器一端的半桥单元1bu1、半桥单元1bu2、半桥单元1bu2u，以及另一端的半桥单元1bl1、半桥单元1bl2、半桥单元1bl2u，同一相的半桥单元彼此串联；c相换流器阀组包括位于换流器一端的半桥单元1cu1、半桥单元1cu2、半桥单元1cu2u，以及另一端的半桥单元1cl1、半桥单元1cl2、半桥单元1cl2u，同一相的半桥单元彼此串联。

其中，将中间的两个半桥单元1au2u和1al1的公共端作为与变压器低压侧母线a相的连接点，半桥单元1bu2u和1bl1的公共端作为与变压器低压侧母线b相的连接点，半桥单元1cu2u和1cl1的公共端作为与变压器低压侧母线c相的连接点，上述连接点与半桥单元之间都串联有缓冲电感，即电抗器3；半桥单元1au1、1bu1、1cu1三个半桥单元的正极作为mmc换流器1直流侧的正极输出端与直流母线正极相连，1al2u、1bl2u、1cl2u三个半桥单元的负极作为mmc换流器1直流侧的负极输出端与直流母线负极相连。

其中，半桥单元2包括两个串联的开关器件、以及与两个开关器件并联的直流电容。

本发明还包括一种应用上述调相调压换流器装置的合环转供电调相调压系统，包括第一变电站和第二变电站，第一变电站/第二变电站皆包括变压器、以及通过变压器低压侧母线与变压器相连的三相负载，其特征在于：所述第一变电站还包括连接多个变压器的调相调压装置，所述第一变电站的负载与第二变电站的支路通过户外联络开关相连。

如图3所示，负载1通过断路器qf12与第一变电站的第一变压器的10kv-1段变压器低压侧母线相连；负载2通过断路器qf11与第一变电站的10kv-1段变压器低压侧母线相连；负载3通过断路器qf13与第一变电站的10kv-2段变压器低压侧母线相连，10kv-1段变压器的低压侧母线与对应的mmc换流器1相连，10kv-2段变压器低压侧母线与对应的mmc换流器1相连，两个mmc换流器1皆连接同一条直流母线。

负载4通过断路器qf21与第二变电站的10kv段变压器低压侧母线相连，负载5通过断路器qf22与第二变电站的10kv段变压器低压侧母线相连，负载6通过断路器qf23与第二变电站的10kv段变压器低压侧母线相连。

其中，负载3通过户外联络开关qf与断路器qf21所在支路相连，在户外联络开关qf的两侧都设置有电压采样装置，电压采样装置与调相调压换流器装置通信连接，以用于监测两端的电压数据。

本发明还包括一种应用上述调相调压换流器装置和系统的合环转供电调相调压控制方法，步骤如下：

s1、当需要合环转供电时刻，信号检测装置采集户外联络开关qf两端的电压瞬时值信号，计算出联络开关两端的幅值差和相位差，把电参量信号送到调相调压换流器装置；

s2、调相调压换流器装置根据相位差参量调整需要合环转供电馈线支路的母线有功功率潮流，通过调整有功潮流来调整母线电压相位，调整到馈线电压与第二变电站的变压器低压侧母线相位一致；转移的有功潮流通过调相调压换流器装置送到其他主变压器低压侧母线，由其他主变压器负担；

s3、调相调压换流器装置根据幅值差参量调整需要合环转供电馈线支路的母线电压幅值，调整到馈线电压与第二变电站的变压器低压侧母线幅值一致；再投入户外联络开关qf，断开馈线支路负荷开关qf1n，完成合环转供电；

s4、调相调压换流器装置逐渐停止有功功率调节，恢复到无功补偿运行模式。

本发明通过调相调压换流器装置实时改变变压器低压侧母线的幅值、相位，保证户外联络开关在两侧电源电压瞬时值完全相等的时刻闭合，所以合环转供电过程中不会产生合环冲击电流和环流，通过调相调压换流器装置对相位和幅值的调整，实现所有负荷馈线合环转供电。解决了现有技术存在的户外联络开关两端电源存在幅值和相位差异对合环转供电带来的影响。避免现有的合环转供电方式合环电流、潮流不可控等问题，保证合环转供电的安全可靠，能够为重要用户负荷提供不停电电源。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。