一种配电网合环控制装置及潮流控制方法与流程

1.本发明涉及一种配电网合环控制装置及潮流控制方法，属于配电网电力设备技术领域。


背景技术：

2.由于考虑短路电流等因素，国内配电网一般采用闭环接线、开环运行的供电方式。在这种供电方式下每一个负荷都是由单一的母线供电，不同母线所带的负荷区域用联络开关隔离，形成供电负荷岛，正常情况下联络开关开断运行。当配电网检修或系统故障时，可通过合环操作实现负荷转移，避免用户停电，提高供电可靠性。由于合环后的电网运行状况对调度员是不透明的，进行合环操作可能会在系统中引起较大的合环潮流，造成一些设备过载，威胁设备的安全运行。同时也可能会引起继电保护动作导致合环操作失败或用户停电。如果保护拒动可能会造成设备损坏或上一级保护动作使停电范围扩大。
3.另一方面，随着光伏、风电等新能源接入电网，电网供电的稳定性也发生了变化，配电网需要更灵活的调度方式来满足需求，存在着不同台区之间电力互相支援的需求。传统方式采用背靠背模式的交直交变化方法，这种方法调节比为1:1，设备容量大，造价高，占地面积大，同时供电损耗也大。
4.有技术提出将输电领域常用的upfc应用于配电网上，在环网或线路中使用，可以对功率进行调节，但是这些技术中，都是将upfc安装在某一台区电源馈线出口处，则一方面upfc不能退出运行，否则该环网所有负荷只有一个电源供电，另一方面upfc也承担了该电源所有的输出电流，容量要求高，体积大，成本高。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种配电网合环控制装置及潮流控制方法。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种配电网合环控制装置，包括：串联变压器、并联变压器、逆变器和整流器；
7.所述串联变压器的副边串联在配电网第一台区和第二台区之间；所述并联变压器的原边接配单网的第一台区；所述并联变压器的副边依次接整流器、逆变器和串联变压器的原边；
8.所述串联变压器副边和原边隔离；所述串联变压器串联入的配电网回路中还包含至少一台串联断路器。
9.进一步的，所述串联变压器的原边接逆变器交流侧的三相输出；所述并联变压器的原边接配电网的第一台区；所述并联变压器的副边接整流器交流测的三相输入；所述整流器与所述逆变器通过直流母线进行连接。
10.进一步的，所述串联变压器的副边或原边并联晶闸管旁路开关。
11.进一步的，所述串联变压器的副边并联旁路断路器。
12.一种配电网合环控制装置的潮流控制方法，其特征在于，包括：
13.采集配电网第一台区电压u1和第二台区电压u2；
14.当第一台区电压u1和第二台区电压u2的电压差有效值低于串联变压器副边额定电压时，允许闭合串联变压器串联回路上所有串联断路器；
15.在所有断路器已经闭合时，控制两台区之间功率互相传送；令第一台区向第二台区传输功功率为正方向，并计算第一台区电压u1的有效值为u1rms，第二台区电压u2有效值为u2rms；
16.当控制由第一台区传送向第二台区的有功p和无功q时，使所述逆变器控制串联变压器副边电流等于：(p+jq)/u1rms/√3，j为虚数单位；
17.当控制第二台区向第一台区传送有功p和无功q时，使所述逆变器控制串联变压器副边电流等于：-(p+jq)/u2rms/√3。
18.进一步的，控制由第一台区流向第二台区的有功p和无功q时，将串联变压器副边电流等效至串联变压器原边进行控制。
19.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
20.一种计算设备，包括，
21.一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
22.本发明所达到的有益效果：
23.本发明针对配电网两台区之间电压差往往很小的特点，发挥串联变压器可以只承受两台区电压差的优势，实现了以较低的容量的设备控制较大的功率流动，具有调节比高、设备成本低，占地面积小的优点。
24.本发明的配电网合环控制装置安装在两台区之间，使设备切除时也不影响电网运行，两台区的电源和负载之间可以按照原有设计进行供电，可靠性高，且设备至承担两台区之间功率交互部分的电流，进一步降低了设备容量，降低设备成本，提高经济性。
附图说明
25.图1为本发明具有高调节比的合环控制装置在10kv配电网中的一种典型应用拓扑；
26.图2为本发明配电网合环控制装置潮流控制方法；
27.图1和图2中，1、串联变压器；1-1、串联变压器副边；1-2、串联变压器原边；2、逆变器；3、整流器；4、并联变压器；5-1、第一串联断路器；5-2、第二串联断路器；6、晶闸管旁路开关；7、旁路断路器。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
29.在一个具体的实施例1中，如图1所示，一种配电网合环控制装置，包含副边1-1串
联在10kv配电网第一台区和第二台区之间的串联变压器1，串联变压器副边电压为1200v，串联变压器原边1-2额定电压为380v，接逆变器2，串联变压器1采用星三角接法，所述串联变压器副边1-1和原边1-2隔离。
30.所述串联变压器1串联入配电网回路中还包含至少一台串联断路器，此处设为两台，第一串联断路器5-1串联在第一台区侧，第二串联断路器5-2串联在第二台区侧。
31.所述逆变器2功率为630kva，交流侧额定为380v，直流侧电压为750v，由一台整流器3供电。
32.整流器3容量为630kva，交流侧额定为380v，其输入交流侧由接入合环控制装置所在配电网第一台区的并联变压器4供电，并联变压器4为10kv/380v的降压变压器，采用星三角接法。
33.所述串联变压器副边1-1或原边1-2并联晶闸管旁路开关6，用于故障时快速旁路串联变压器1。晶闸管旁路开关6的反应时间快，可以在检测到一侧电网故障时迅速将串联变压器1旁路，降低串联变压器1承受过高电压的风险。
34.所述串联变压器副边1-1并联旁路断路器7，用于将串联变压器1完全旁路，两电网直接互联。
35.该配电网合环控制装置潮流控制时采用如图2所示的控制方法：
36.所述配电网合环控制装置采集配电网第一台区u1和第二台区电压u2，以串联变压器副边1-1电流为控制对象；当所述第一台区和第二台区电压差有效值高于串联变压器副边1-1额定电压时，不允许闭合串联变压器1串联回路上所有断路器5-1、5-2；
37.当第一台区和第二台区电压差有效值低于串联变压器副边1-1额定电压，已经断路器5-1和断路器5-2已经闭合时，控制由第一台区流向第二台区的有功p和无功q时，计算第一台区电压u1有效值为u1rms，使所述逆变器2控制串联变压器副边1-1电流等于：(p+jq)/u1rms/1.732。
38.逆变器2输出指定的电流已经是成熟的现有技术，此处不再赘述。并且很明显，逆变器2的输出电流应在其的允许输出电流范围内。
39.本实施例中，也可将串联变压器副边1-1电流等效至串联变压器原边1-2进行控制，本实施例中变比为1200v:380v，值约为3.15，同时由于串联变压器采用星三角连接，输出电流角度还需要旋转30度，因此需要控制串联变压器原边1-2电流为串联变压器原边1-1参考电流参考值乘以变比，并按星三角接法旋转30度。
40.所述整流器3控制目标为维持直流侧电压稳定在750v附近。
41.以本实施例中控制串联变压器副边电流为(p+jq)/u1rms/1.732为例，从第一台区流向第二台区的有功功率和无功功率分别为p和q，而逆变器的输出功率为1200v
×
(p+jq)/u1，在10kv配电网中，u1有效值一般为10kv，因此可知，逆变器的输出功率远小于其传输功率p+jq，从而实现了高调节比。
42.相应的本发明还提供一种配电网合环控制装置的潮流控制方法，包括：
43.采集配电网第一台区电压u1和第二台区电压u2；
44.当第一台区电压u1和第二台区电压u2的电压差有效值低于串联变压器副边额定电压时，允许闭合串联变压器串联回路上所有串联断路器；
45.在所有断路器已经闭合时，控制两台区之间功率互相传送；令第一台区向第二台
区传输功功率为正方向，并计算第一台区电压u1的有效值为u1rms，第二台区电压u2有效值为u2rms；
46.当控制由第一台区传送向第二台区的有功p和无功q时，使所述逆变器控制串联变压器副边电流等于：(p+jq)/u1rms/√3，j为虚数单位；
47.当控制第二台区向第一台区传送有功p和无功q时，使所述逆变器控制串联变压器副边电流等于：-(p+jq)/u2rms/√3。
48.进一步的，控制由第一台区流向第二台区的有功p和无功q时，将串联变压器副边电流等效至串联变压器原边进行控制。
49.相应的本发明还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
50.相应的本发明还提供一种计算设备，包括，
51.一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
52.本发明的拓扑结构与传统dvr、upfc等相似，但本实施例将该拓扑应用于配电网潮流控制场合，解决配电网潮流控制设备成本高、占地面积大的问题。本实施例针对配电网两台区之间电压差往往很小的特点，发挥串联变压器可以只承受两台区电压差的优势，实现了以较低的容量的设备控制较大的功率流动，具有调节比高、设备成本低，占地面积小的优点。本实施例中合环控制装置安装在两台区之间，使设备切除时也不影响电网运行，两台区的电源和负载之间可以按照原有设计进行供电，可靠性高，且设备至承担两台区之间功率交互部分的电流，进一步降低了设备容量，降低设备成本，提高经济性。本实施例还提出使用晶闸管旁路开关，可以在电网故障时快速旁路串联变压器，可以保护设备不受损坏。
53.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
54.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
55.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
56.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计
算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
57.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。