一种模块化多电平变流器结构的合环转供电SOP装置及系统的制作方法

本实用新型涉及合环转供电领域，具体的涉及一种模块化多电平变流器结构的合环转供电SOP装置及系统。

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。

对于如图3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。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型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SOP装置、系统及方法。

本实用新型采用的技术方案是：

一种合环转供电SOP装置，用于连接高压母线和合环母线，包括：第一变流器和第二变流器，所述第一变流器的输入端与高压母线相连，第二变流器的输出端与合环母线相连，所述第一变流器/第二变流器皆包括A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变流器阀组，第一变流器的A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变流器阀组与第二变流器的A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变流器阀组互相并联，所述A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变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，第一变流器每相阀组子单元的公共端与高压母线相连，第二变流器每相阀组子单元的公共端与合环母线相连。

进一步的，所述第一变流器/第二变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，所述第一变流器与高压母线的连接点为两个电抗器的公共端，所述第二变流器与合环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。

一种应用上述SOP装置的合环转供电系统，包括第一变电站和第二变电站，第一变电站/第二变电站皆包括高压母线、以及分别与高压母线相连的三相负载，其特征在于：所述第一变电站还包括合环母线、设置在高压母线和合环母线之间的SOP装置，所述第一变电站的负载分别通过合环开关与合环母线相连，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，所述高压母线与三相负载之间、合环母线与SOP装置之间皆设置有断路器。

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，所述电压采样装置与SOP装置通信连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过SOP装置实时改变输出电压的幅值、相位、频率，合环母线经过合环开关与馈线负荷连接，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SOP装置和合环开关配合操作，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

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明；

图1为本实用新型合环转供电SOP装置的原理图；

图2为本实用新型合环转供电系统的连接示意图；

图3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所示为本实用新型的一种合环转供电SOP装置，一端连接连接高压母线，另一端连接合环母线，包括：两端结构完全相同第一变流器1和第二变流器2，第一变流器1的输入端与高压母线相连，第二变流器2的输出端与合环母线相连，第一变流器1/第二变流器2皆包括A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变流器阀组，第一变流器1的A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变流器阀组与第二变流器2的A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变流器阀组互相并联，A相变流器阀组、B相变流器阀组和C相变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3，每个阀组子单元内半桥单元3的数量相等，半桥单元3的数量根据实际现场需求做相应的调整，不做限定；第一变流器1每相阀组子单元的公共端与高压母线相连，第二变流器2每相阀组子单元的公共端与合环母线相连。

第一变流器1/第二变流器2内同相的阀组子单元之间皆设置有两个串联的电抗器4，第一变流器1与高压母线的连接点为两个电抗器4的公共端，第二变流器2与合环母线的连接点为两个电抗器4的公共端。

下面以实际的SOP装置作进一步的说明，如图1所示，第一变流器1和第二变流器2结构相同，第一变流器1中A相变流器阀组包括位于变流器一端的半桥单元31AU1、半桥单元31AU2、半桥单元31AU2U，以及另一端的半桥单元31AL1、半桥单元31AL2、半桥单元31AL2U，同一相的半桥单元3彼此串联；B相变流器阀组包括位于变流器一端的半桥单元31BU1、半桥单元31BU2、半桥单元31BU2U，以及另一端的半桥单元31BL1、半桥单元31BL2、半桥单元31BL2U，同一相的半桥单元3彼此串联；C相变流器阀组包括位于变流器一端的半桥单元31CU1、半桥单元31CU2、半桥单元31CU2U，以及另一端的半桥单元31CL1、半桥单元31CL2、半桥单元31CL2U，同一相的半桥单元3彼此串联，第二变流器2与第一变流器1结构相同，不再重复描述，第一变流器1的三相变流器阀组与第二变流器2的三相变流器阀组互相并联。

其中，将中间的两个半桥单元31AL2U和1AL1的公共端作为与高压母线A相的连接点，半桥单元31BU2U和1BL1的公共端作为与高压母线B相的连接点，半桥单元31CU2U和1CL1的公共端作为与高压母线C相的连接点，上述连接点与半桥单元3之间都串联有缓冲电感，即电抗器4；第二交流器中三相的连接点作为与合环母线的连接点，本实施例中第一交流器与高压母线相连，作为输入侧，第二变流器2与合环母线相连，作为输出侧。第一变流器1和第二变流器2结构相同，输入侧和输出侧可以根据实际需要相互转换，实现能量双向流动。

其中，半桥单元3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。

本实用新型还包括一种应用上述SOP装置的合环转供电系统，包括第一变电站和第二变电站，第一变电站/第二变电站皆包括高压母线、以及分别与高压母线相连的三相负载支路，第一变电站还包括合环母线、设置在高压母线和合环母线之间的SOP装置，第一变电站的三相负载分别通过合环开关与合环母线相连，第一变电站的三相负载中任意一相负载与第二变电站的任意一相支路通过户外联络开关相连。

如图2所示，负载1通过断路器QF11与第一变电站的10KV段高压母线相连，通过合环开关DL1与合环母线相连；负载2通过断路器QF12与第一变电站的10KV段高压母线相连，通过合环开关DL2与合环母线相连；负载3通过断路器QF13与第一变电站的10KV段高压母线相连，通过合环开关DL3与合环母线相连，SOP装置通过断路器QF1N与第一变电站的10KV高压母线相连。

负载4通过断路器QF21与第二变电站的10KV段高压母线相连，负载5通过断路器QF22与第二变电站的10KV段高压母线相连，负载6通过断路器QF23与第二变电站的10KV段高压母线相连。

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的两侧介设置有电压采样装置，电压采样装置与SOP装置通信连接，以用于监测两端的电压数据。

本系统合环转供电的流程为：

S1、投入负载3所在相的合环开关DL1到合环母线，将SOP装置和合环母线之间的断路器QF1N合闸，此时SOP装置开始充电；SOP装置充电完成后，SOP装置输出交流电压，此时输出的交流电压完全跟踪于变电站1的母线电压，并且负载由与高压母线相连的断路器QF13及SOP装置共同供电；

S2、调整SOP装置的输出电压相位及幅值，把负载3的负荷电流全部转移至SOP装置承担；断开断路器QF13(此时开关QF13电流很小)，由SOP装置单独给负载3供电；

S3、SOP装置采集远端信号，调整装置输出电压与第二变电站的高压母线幅值一致；再投入户外联络开关QF，由SOP装置和与负载3相连的QF21所在支路同时给负载供电；

S4、调整SOP装置的输出电压相位及幅值，把负载3的负荷电流全部转移至与负载3相连的第二变电站的QF21所在支路承担；然后SOP装置封锁脉冲，断开断路器QF1N，断开负荷合环开关DL1(空载断开，无电流)，负载3由第二变电站单独供电，合环转供电过程结束。

本实用新型通过SOP装置实时改变输出电压的幅值、相位、频率，合环母线经过合环开关与馈线负荷连接，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SOP装置和合环开关配合操作，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，具有重要的意义。

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