CN109327051B - 交直流配电网设计参数确定方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种交直流配电网设计参数确定方法及装置，该方法包括：根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型；获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求；从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数；将待选参数输入配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求；将符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数。本申请可以确定交直流配电网的设计参数，为交直流配电网的设计提供依据。
Description
技术领域
本申请涉及柔性直流配电网技术领域，尤其涉及一种基于柔性变电站的交直流配电网设计参数确定方法及装置。
背景技术
本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
柔性变电站是以电力电子广泛应用为特征的综合能源应用系统中的关键节点，其以多功能、多端口交直流电力电子智能变压器为核心，具有潮流柔性控制、可再生能源“即插即用”、交直流分级供电、负荷控制、无功电压灵活控制、高度智能集成等优点。
基于柔性变电站的交直流配电网是以柔性变电站为核心，实现交直流高度融合、多电压等级协调互动、高度智能化的配用电网络。基于柔性变电站的交直流配电网可以把大功率电力电子技术和配电自动化技术结合起来，以用户对电力的可靠性和电能质量要求为依据，为用户配置所需的定制化、差异化电力，满足多元负荷用电要求。
但是，目前基于柔性变电站的交直流配电网在科研、设计、设备制造、工程建设和调试等方面都是刚刚起步，没有历史经验及资料可供参考，如何确定基于柔性变电站的交直流配电网的设计参数成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种交直流配电网设计参数确定方法，用以确定交直流配电网的设计参数，为交直流配电网的设计提供依据，该方法包括：
根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型；获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求；从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数；将待选参数输入配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求；将符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数。
本申请实施例还提供一种交直流配电网设计参数确定装置，用以确定交直流配电网的设计参数，为交直流配电网的设计提供依据，该装置包括：
模型建立模块，用于根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型；获取模块，用于获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求；筛选模块，用于从获取模块获取的历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数；验证模块，用于将筛选模块筛选出的待选参数输入模型建立模块建立的配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求；确定模块，用于将验证模块验证的符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数。
本申请实施例中，在获取的设计要求之后，利用建立的配电网模型来验证历史设计参数是否符合设计要求，将符合设计要求的历史设计参数作为交直流配电网的设计参数，为交直流配电网的设计提供了参数依据，推进了交直流配电网设计的通用性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本申请实施例提供的一种交直流配电网设计参数确定方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种交直流配电网设计参数确定装置的结构图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本申请实施例做进一步详细说明。在此，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。
需要说明的是，本申请应用在已规划好所需使用的设备种类及设备所处位置的交直流配电网中。也就是说，本申请的应用场景是交直流配电网所使用的设备种类以及设备之间的连接关系已经确定，但是设备的具体规格及设备与设备之间采用的连接方式等设计参数尚未确定。
为了确定交直流配电网的设计参数，本申请实施例提供了一种基于柔性变电站的交直流配电网设计参数确定方法，如图1所示，该方法包括步骤101至步骤105：
步骤101、根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型。
步骤102、获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求。
其中，历史设计参数包括历史中压等级、历史低压等级、历史配电网运行方式，以及不同阀片数量的避雷器的最大能量。
设计要求包括用户对于配电网的要求，以及电力系统规定的配电网的设计标准。示例性的，用户对于配电网的要求包括用户期望得到的电压大小以及电流大小等；电力系统规定的配电网的设计标准包括配电网中设备所能承受的最大短路电流要求、设备的抗雷电性能等。
需要说明的是，本申请实施例中提到的中压及低压均依据电力系统对电压的划分来确定的，在一般情况下，1000伏特(V)以下为低压，1000V以上为中压。电压等级依据电压的大小划分，示例性的，将0～220V作为一个低压等级，220V～380V作为一个低压等级等。
步骤103、从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数。
本步骤为初步筛选过程，初步判断待选参数是否符合设计要求。
可选的，设计要求包括配电网的电压等级要求。
如果配电网的电压等级要求为中压，则从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选电压等级的过程包括：
获取负荷容量、每个历史中压等级的直流电压偏差，及供电区域中电缆的载流量；之后，根据直流电压偏差确定每个历史中压等级的输送距离，根据电缆的载流量确定每个历史中压等级的输送容量；将输送距离大于或等于输送距离要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史中压等级确定为待选中压等级。
其中，负荷容量为用户的用电负荷。直流电压偏差用于反映线路损耗。在一般情况下，输送距离越大，线路损耗越大，因此，输送距离和直流电压偏差的关系很大，因此，获取较为准确的直流电压偏差也就尤为关键。
此外，在中压等级的确定过程中，交直流电压之间的匹配程度也是考虑的因素之一，如果交流电压与直流电压之间的差距过大，会导致对于换流设备等配电网相关设备的要求过高，使得配电网相关设备的制造难度较大，阻碍配电网的推广。也就是说，在中压等级的确定过程中，还需要考虑换流设备等配电网相关设备的制造能力，在满足要求的设计要求的前提下，尽可能选用制造难度较低，产量较大的设备。
具体的，可以使用不同分值表示配电网所使用的相关设备的不同制造难度，同时，使用不同分值表示不同中压等级的输送距离、输送容量，之后为中压等级确定过程中所考虑的因素设置不同的权重，利用权重表示不同因素在确定中压等级时的重要程度，之后根据每个考虑因素的分值及权重确定不同中压等级的得分，优选得分较高的中压等级作为待选中压等级。
可选的，如果配电网的电压等级要求为低压，则从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选低压等级的过程包括：
获取负荷容量、供电区域中电缆的载流量以及用户设备的接入电压等级要求；根据电缆的载流量确定每个历史低压等级的输送容量；将大于或等于用户设备的接入电压等级要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史低压等级确定为待选低压等级。
在本申请实施例中，在确定中压电压等级时，既需要考虑用户所需的电压等级，又需要考虑供电过程中电网的线路损耗等，综合根据上述输送距离、输送容量等因素确定中压电压等级。在确定低压电压等级时，由于低压电压等级较容易达到，因此，主要考虑用户设备的接入电压等级要求，使配电网的低压等级满足用户设备所需的接入电压。
此外，设计要求还包括避雷器吸收的最大能量要求。
从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数，包括：根据配电网模型及设计要求，确定配电网中各个观测点的运行的最高电压，根据最高电压确定配电网的持续运行电压；根据荷电率及持续运行电压确定避雷器的参考电压，根据压比及持续运行电压确定避雷器的残压；根据避雷器的参考电压和残压确定避雷器的最大能量；将满足避雷器最大能量的阀片数量确定为避雷器的阀片数量。
可选的，避雷器的荷电率可以采用45％～75％，压比可以采用1.6～2.0。
需要说明的是，现有技术已提供了避雷器的参考电压和残压的计算方法，对于其详细的计算方法，在此不再赘述。
另外，在本申请实施例中，历史设计参数还包括设备之间的接线方式和配电网的运行方式。
具体的，接线方式包括：
柔性变电站的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。
柔性变电站专用电源线的进线开关宜采用断路器或负荷开关-熔断器组合电气。当进线无继电保护和自动装置要求且无须带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。
柔性变电站的非专用电源线的进线侧，应装设断路器或负荷开关-熔断器组合电气。
柔性变电站母线的分段开关宜采用断路器。
在高压固定式配电装置中采用负荷开关-熔断器组合电器时，应在电源侧装设隔离开关。
接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关。
当低压母线为双电源、变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线开关的两侧，宜装设隔离开关或隔离触头。
有防止不同电源并联运行要求时，来自不同电源的进线低压断路器与母线分段的低压断路器之间应设防止不同电源并联的电气联锁。
配电网的运行方式按照不同标准划分可分为不同种类，具体如下所示：
按功率传输方向课分为功率正向传输和功率倒送。
按运行电压分为全电压运行和降压运行。降压运行的电压范围视不同的工程要求而定。
按运行接线方式可分为双极(或多单元)运行接线方式、单极金属回线(或单单元)运行接线方式，以及单极大地回路运行接线方式。其中，双极(或多单元)运行接线方式还包括通过站内地网临时接地运行，单极大地回路运行接线方式还包括双极线并联大地返回运行。
此外，对于多个换流器串联或并联的直流输电系统还包括各个换流器独立运行的接线方式。
在确定上述设备之间的接线方式和配电网的运行方式时，可以分别按照上述接线方式或配电网的运行方式修改配电网模型，进而确定上述参数是否符合设计要求。
步骤104、将待选参数输入配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求。
可选的，将待选参数输入配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求，包括：按照预设规则，在配电网模型中添加故障逻辑以及观测点；将待选参数输入配电网模型，验证在配电网故障的情况下，待选参数是否符合设计要求。其中，预设规则用于指示添加故障逻辑的时间、所要添加的故障逻辑的类型以及观测点位置。
添加故障逻辑的时间根据故障发生时间来确定，例如，针对电压过零点故障而言，该故障的发生时间是零点之后，则在零点之后再配电网模型中添加故障逻辑；针对电压峰值故障而言，则将电压达到峰值的时间作为添加故障逻辑的时间，以使配电网模型按照实际情况模拟该故障发生时的情况。
可选的，配电网故障包括交流相间短路故障、直流侧短路故障以及接地短路故障等。其中，交流相间短路故障包括联接(换流)变网侧两相短路故障、联接(换流)变网侧三相短路故障、联接(换流)变阀侧两相短路故障、联接(换流)变阀侧三相短路故障、桥臂电抗器阀侧两相短路故障和桥臂电抗器阀侧三相短路故障等；直流侧短路故障包括正负极间短路故障；接地短路故障包括联接(换流)变阀侧单相接地故障和上、下桥臂电抗器阀侧单相接地故障等。
在将故障逻辑添加至配电网模型之后，可以在观测点得到故障状态下配电网的仿真波形曲线，如果该仿真波形曲线与预设的合格配电网的仿真波形曲线数据相符，则确定配电网可以承受该故障，待选参数符合设计要求；如果得到的仿真波形曲线与预设的合格配电网的仿真波形曲线数据不相符，则配电网可能难以承受该故障，待选参数不符合设计要求。需要说明的是，如果仿真时间较短，则应将仿真波形曲线整体放大或局部放大之后进行比对。
步骤105、将符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数。
本申请实施例中，在获取的设计要求之后，利用建立的配电网模型来验证历史设计参数是否符合设计要求，将符合设计要求的历史设计参数作为交直流配电网的设计参数，为交直流配电网的设计提供了参数依据，推进了交直流配电网设计的通用性。
本申请还提供一种交直流配电网设计参数确定装置，如图2所示，该装置包括模型建立模块201、获取模块202、筛选模块203、验证模块204和确定模块205。
其中，模型建立模块201，用于根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型。
获取模块202，用于获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求。
筛选模块203，用于从获取模块202获取的历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数。
验证模块204，用于将筛选模块203筛选出的待选参数输入模型建立模块201建立的配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求。
确定模块205，用于将验证模块204验证的符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数。
可选的，历史设计参数包括历史中压等级、历史低压等级、历史配电网运行方式，以及不同阀片数量的避雷器的最大能量。设计要求包括配电网的电压等级要求以及避雷器吸收的最大能量要求。
可选的，如果配电网的电压等级要求为中压，则筛选模块203，用于：
获取负荷容量、每个历史中压等级的直流电压偏差，及供电区域中电缆的载流量；
根据直流电压偏差确定每个历史中压等级的输送距离，根据电缆的载流量确定每个历史中压等级的输送容量；
将输送距离大于或等于输送距离要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史中压等级确定为待选中压等级。
可选的，如果配电网的电压等级要求为低压，则筛选模块203，用于：
获取负荷容量、供电区域中电缆的载流量以及用户设备的接入电压等级要求；
根据电缆的载流量确定每个历史低压等级的输送容量；
将大于或等于用户设备的接入电压等级要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史低压等级确定为待选低压等级。
可选的，筛选模块203，用于：
根据配电网模型及设计要求，确定配电网中各个观测点的运行的最高电压，根据最高电压确定配电网的持续运行电压；
根据荷电率及持续运行电压确定避雷器的参考电压，根据压比及持续运行电压确定避雷器的残压；
根据避雷器的参考电压和残压确定避雷器的最大能量；
将满足避雷器最大能量的阀片数量确定为避雷器的阀片数量。
可选的，验证模块204，用于：
按照预设规则，在配电网模型中添加故障逻辑以及观测点，预设规则用于指示添加故障逻辑的时间、所要添加的故障逻辑的类型以及观测点位置；
将待选参数输入配电网模型，验证在配电网故障的情况下，待选参数是否符合设计要求。
本申请实施例中，在获取的设计要求之后，利用建立的配电网模型来验证历史设计参数是否符合设计要求，将符合设计要求的历史设计参数作为交直流配电网的设计参数，为交直流配电网的设计提供了参数依据，推进了交直流配电网设计的通用性。
本申请实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现交直流配电网设计参数确定方法。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有执行交直流配电网设计参数确定方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
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。
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。
以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种交直流配电网设计参数确定方法，其特征在于，所述方法包括：
根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型；
获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求；
从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数；
将待选参数输入配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求；
将符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数；
其中，历史设计参数包括历史中压等级、历史低压等级、历史配电网运行方式，以及不同阀片数量的避雷器的最大能量；设计要求包括配电网的电压等级要求以及避雷器吸收的最大能量要求；
从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数，包括：根据配电网模型及设计要求，确定配电网中各个观测点的运行的最高电压，根据最高电压确定配电网的持续运行电压；根据荷电率及持续运行电压确定避雷器的参考电压，根据压比及持续运行电压确定避雷器的残压；根据避雷器的参考电压和残压确定避雷器的最大能量；将满足避雷器最大能量的阀片数量确定为避雷器的阀片数量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果配电网的电压等级要求为中压，则从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数，包括：
获取负荷容量、每个历史中压等级的直流电压偏差，及供电区域中电缆的载流量；
根据直流电压偏差确定每个历史中压等级的输送距离，根据电缆的载流量确定每个历史中压等级的输送容量；
将输送距离大于或等于输送距离要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史中压等级确定为待选中压等级。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果配电网的电压等级要求为低压，则从历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数，包括：
获取负荷容量、供电区域中电缆的载流量以及用户设备的接入电压等级要求；
根据电缆的载流量确定每个历史低压等级的输送容量；
将大于或等于用户设备的接入电压等级要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史低压等级确定为待选低压等级。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将待选参数输入配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求，包括：
按照预设规则，在配电网模型中添加故障逻辑以及观测点，预设规则用于指示添加故障逻辑的时间、所要添加的故障逻辑的类型以及观测点位置；
将待选参数输入配电网模型，验证在配电网故障的情况下，待选参数是否符合设计要求。
5.一种交直流配电网设计参数确定装置，其特征在于，所述装置包括：
模型建立模块，用于根据配电网中设备与设备之间连接关系，建立配电网模型；
获取模块，用于获取配电网设计中历史设计参数，以及待设计配电网的设计要求；
筛选模块，用于从获取模块获取的历史设计参数中筛选符合设计要求的参数，作为待选参数；
验证模块，用于将筛选模块筛选出的待选参数输入模型建立模块建立的配电网模型，验证待选参数是否符合设计要求；
确定模块，用于将验证模块验证的符合设计要求的待选参数确定为交直流配电网的设计参数；
其中，历史设计参数包括历史中压等级、历史低压等级、历史配电网运行方式，以及不同阀片数量的避雷器的最大能量；设计要求包括配电网的电压等级要求以及避雷器吸收的最大能量要求；
筛选模块，用于：根据配电网模型及设计要求，确定配电网中各个观测点的运行的最高电压，根据最高电压确定配电网的持续运行电压；根据荷电率及持续运行电压确定避雷器的参考电压，根据压比及持续运行电压确定避雷器的残压；根据避雷器的参考电压和残压确定避雷器的最大能量；将满足避雷器最大能量的阀片数量确定为避雷器的阀片数量。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
如果配电网的电压等级要求为中压，则筛选模块，用于：
获取负荷容量、每个历史中压等级的直流电压偏差，及供电区域中电缆的载流量；
根据直流电压偏差确定每个历史中压等级的输送距离，根据电缆的载流量确定每个历史中压等级的输送容量；
将输送距离大于或等于输送距离要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史中压等级确定为待选中压等级；
如果配电网的电压等级要求为低压，则筛选模块，用于：
获取负荷容量、供电区域中电缆的载流量以及用户设备的接入电压等级要求；
根据电缆的载流量确定每个历史低压等级的输送容量；
将大于或等于用户设备的接入电压等级要求，且输送容量大于或等于负荷容量的历史低压等级确定为待选低压等级。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，验证模块，用于：
按照预设规则，在配电网模型中添加故障逻辑以及观测点，预设规则用于指示添加故障逻辑的时间、所要添加的故障逻辑的类型以及观测点位置；
将待选参数输入配电网模型，验证在配电网故障的情况下，待选参数是否符合设计要求。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至4任一所述方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至4任一所述方法的计算机程序。
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