一种混合式柔性合环可控移相器及稳态潮流控制方法与流程

本发明涉及配电网柔性开关，尤其是涉及一种混合式柔性合环可控移相器及稳态潮流控制方法。

背景技术：

1、由于配电网源、荷存在地理上分布不均匀，已建成中高压输电线存在利用率不足或负荷过大情况，同时由于分布式能源比例增加，新能源消纳能力不足，配电网迫切需要有效可靠潮流调节及配线互联设备。

2、在功能需求之外，柔性互联设备还存在经济性需求、控制策略优化需求及故障保护需求。统一潮流控制器(upfc)作为串并联型柔性交流输电装置(facts)，兼具并联型和串联型柔性交流输电装置的优势，能够为电网提供电压控制、无功或有功控制、线路阻抗补偿、潮流调节功能。但大容量电力电子设备的接入存在成本高，损耗大，可靠性低，影响继电保护设备动作及谐波等问题。facts装置另一类代表是电磁式潮流控制器，以多绕组变压器为基础，通过改变多绕组变压器抽头位置，调节串联注入电压幅值及相位，达到调节线路潮流的目的，具有可靠性高、损耗小和成本低等优势，电磁式潮流控制器的代表为sen变压器，其存在调节速度慢，调节精确度低的问题。此外，还存在配电网的源、荷在空间上的不均匀、潮流分布不均衡及新能源大量接入的消纳等问题。因此，本发明提供一种混合式柔性合环可控移相器及稳态潮流控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种混合式柔性合环可控移相器及稳态潮流控制方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供一种混合式柔性合环可控移相器，包括多绕组变压器、电力电子变换器，其中，所述多绕组变压器的主绕组并入馈线，所述多绕组变压器的副边绕组串联接入待互联馈线；

4、所述副边绕组串联接入待互联馈线具体包括：

5、以a相馈线首先串联接入b相副边绕组1，再串联接入c相副边绕组2，最后再通过变压器串联接入电力电子变流器输出电压a相；

6、以b相馈线首先串联接入c相副边绕组1，再串联接入a相副边绕组2，最后再通过变压器串联接入电力电子变流器输出电压b相；

7、以c相馈线首先串联接入a线副边绕组1，再串联接入b相副边绕组2，最后再通过变压器串联接入电力电子变流器输出电压c相。

8、第二方面，本发明提供一种混合式柔性合环可控移相器的稳态潮流控制方法，基于权利要求1中所述的一种混合式柔性合环可控移相器来实现，包括以下步骤：

9、步骤s1、接收到线路的功率指令；

10、步骤s2、当接收到线路的功率指令后，判断所述电力电子变换器的容量是否在所允许的调节范围之内；

11、步骤s3、若所述电力电子变换器的容量不在所允许的调节范围内，采取电力电子变换器与多绕组变压器的协同运行方案，使所述电力电子变换器与所述多绕组变压器同时动作；

12、步骤s4、若所述电力电子变换器的容量在所允许的调节范围内，将所述电力电子变换器与所述多绕组变压器同时动作，将所述电力电子变换器按照线路的功率指令，通过串并联侧的变流器控制策略调节输出串联补偿电压，作为多绕组变压器输出电压的补充，使线路功率与线路功率指令无差，实现无差调节，将线路潮流调节到稳态。

13、进一步地，所述串并联侧的变流器控制策略包括：

14、并联侧变流器采用无功功率模式控制方案；

15、串联侧变流器采用外环、内环双环控制，将线路的功率指令及线路实时潮流差值作为输入，通过调节多绕组变压器分接头位置以调节串联补偿电压，进而调节互联馈线潮流，实现稳态潮流调节。

16、进一步地，所述外环、内环双环控制包括：外环反馈输入待控制量，内环根据外环控制指令实现跟踪，双环均在dq同步旋转坐标系下进行。

17、进一步地，所述协同运行方案包括第一方案、第二方案和第三方案。

18、进一步地，所述第一方案包括：

19、步骤s311、当所述电力电子变换器的容量不在所允许的调节范围内时，将所述多绕组变压器和所述电力电子变换器差时动作；

20、步骤s312、将所述电力电子变换器退出运行；将所述多绕组变压器按照多绕组变压器的控制策略调节多绕组变压器输出电压，以调节线路功率；

21、步骤s313、在所述多绕组变压器调节基础上，当线路功率指令和线路在变压器调节后实际功率之差在所述电力电子变换器的调节范围内时，将所述电力电子变换器投入运行，调节线路功率，实现无差调节。

22、进一步地，所述多绕组变压器的控制策略包括：通过对所述多绕组变压器进行开环调节或者闭环调节来调节分接头位置，实现对串联补偿电压的调整。

23、进一步地，所述开环调节包括：建立多绕组变压器接入后的线路稳态潮流数学模型，当接受到潮流指令后，借助线路稳态潮流数学模型得到抽头调节位置，在一个调节周期内调节串联补偿电压；

24、所述闭环调节包括：通过施加补偿电压扰动观察线路潮流变化趋势，在多个调节周期内逐步调节到正确补偿电压。

25、进一步地，所述第二方案包括：

26、步骤s321、当所述电力电子变换器的容量不在所允许的调节范围内时，将所述多绕组变压器和所述电力电子变换器同时动作，在电力电子变换器的容量未达到调节范围前，将所述电力电子变换器按照容量限幅输出，当调节至其所允许的调节范围内时，电力电子变换器调节到稳态；

27、步骤s322、进行判断所述电力电子变换器的容量是否在所允许的调节范围之内；

28、若不在，则通过变压抽头调节所述多绕组变压器，按照开环控制方法在一个调节周期内，调节所述多绕组变压器输出电压以调节线路功率；将所述电力电子变换器按照容量限幅输出；

29、若在，将所述电力电子变换器按照线路的功率指令，通过串并联侧的变流器控制策略调节输出串联补偿电压，作为所述多绕组变压器输出电压的补充；

30、步骤s323、在所述多绕组变压器调节及所述电力电子变换器限幅输出基础上，当线路功率指令和线路在变压器调节后实际功率之差在电力电子变换器调节范围内时，将所述电力电子变换器投入运行开始调节线路功率，实现无差调节。

31、进一步地，第三方案包括：当所述电力电子变换器的容量不在所允许的调节范围内时，在所述多绕组变压器动作前，先将所述电力电子变换器在容量范围内进行调整，调整至电压阶跃最小的状态时，转入第二方案。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、(1)本发明提供的混合式柔性合环可控移相器能够在满足柔性互联及潮流调节的功能性需求的同时，兼顾经济性需求，并通过相应的电力电子式设备及电磁式设备控制策略及其配合动作逻辑优化其工作状态，实现高效可靠的潮流控制及馈线互联，该混合式柔性合环可控移相器具有控制灵活、响应快速、调节准确的优点，同时由于主要调节功能由多绕组变压器承担，还具有可靠，成本低及体积小的优点。

34、(2)本发明提供了一种混合式柔性合环可控移相器的稳态潮流控制方法，能够解决针对配电网的源、荷在空间上的不均匀及新能源大量接入的问题。

35、(3)本发明提供了基于混合式柔性合环可控移相器的稳态潮流控制方法的第一方案，具体通过电力电子变换器和多绕组变压器不同时动作，当线路潮流指令给出时，先由多绕组变压器进行调节，当调节到电力电子变换器容量允许的可调节范围内时，电力电子变换器投入工作，与多绕组变压器共同动作调节线路潮流到达稳态，具有原理简单，实现难度小的优点。

36、(4)本发明提供了基于混合式柔性合环可控移相器的稳态潮流控制方法的第二方案，采用多绕组变压器开环调节，变压器和电力电子变换器同时动作，未达到调节范围前，电力电子变换器按照容量限幅输出，设备多绕组变压器进行调节，当调节到电力电子变换器容量允许的可调节范围内时，电力电子变换器最终调节到稳态，该方案调节周期短，速度快。

37、(5)本发明提供了基于混合式柔性合环可控移相器的稳态潮流控制方法的第三方案，充分利用电力电子变换器调节能力及其调节过程的连续性，在变压器动作前，电力电子变换器先在容量范围内调整，调整目标为多绕组变压器抽头调节后，电压阶跃最小的状态，在电力电子变换器初调节到达稳态后，电力电子变换器和多绕组变压器同时动作，最终调节到稳态，该方案兼具调节速度快及阶跃冲击小的特点。