CN113632335A - 使用直流链路的变压器隔离响应 - Google Patents

使用直流链路的变压器隔离响应 Download PDF

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CN113632335A CN202080024603.9A CN202080024603A CN113632335A CN 113632335 A CN113632335 A CN 113632335A CN 202080024603 A CN202080024603 A CN 202080024603A CN 113632335 A CN113632335 A CN 113632335A
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Abstract

公开了配电系统的独特的系统、方法、技术和设备。一个示例性实施例是一种交流(AC)配电系统，包括：第一变电站，第一变电站包括第一变压器和保护装置；第一配电网络部分，第一配电网络部分耦接到第一变压器；第二变电站；第二配电网络部分；DC互连系统，DC互连系统耦接在第一配电网络部分和第二配电网络部分之间；以及控制系统。该控制系统被构造成检测第一变压器或输电网络中的故障、将第一配电网络与故障隔离、确定DC互连系统的设定点、以及使用该设定点来操作DC互连系统以便将MVAC的部分从第二配电网络部分传输到第一配电网络部分。

Description

使用直流链路的变压器隔离响应
背景技术
本公开总体上涉及中压交流电(MVAC)配电网络。在配电系统中，冗余变压器容量是必要的，以避免或限制在部件故障后的系统停机时间。某些配电变电站设计有一个冗余变压器(N-1可靠性)或两个冗余变压器(N-2可靠性)并利用其进行操作。为了给出N-1可靠性的示例，配电变电站可包括额定容量相等的两个高压/中压(HV/MV)变压器，由变电站服务的峰值负载低于总变压器容量的60％。如果变电站的一个变压器由于部件故障或线路故障所致而必须被隔离，则可以由其余的变压器来服务变电站的总负载。在一些城市电网中，配电变电站设计可能需要N-2级可靠性。例如，如果可以由额定值相等的两个变压器来服务变电站的负载，则需要在该变电站处安装两个附加的变压器。当一个变压器发生故障且一个变压器正经历维修时，可以由其余的变压器在其标称容量或应急额定容量内来服务变电站的总负载。
现有的MVAC配电网络遭受若干个短处和缺点。对增加容量的需求和对网络弹性要求的增加已造成了重大的挑战。为了增加网络容量，常规方法是建造新的变电站或扩建现有的变电站。建造新的变电站成本高昂，并且在一些城市地区可能不可行。升级现有的变电站需要大量的停机时间来替换现有的变压器和输电线路。为了增加网络弹性，常规方法是通过闭合常开型(NO)联络开关(tie switch)从相邻变电站获得紧急功率支援。如果所需容量从相邻变电站立即可用，则通过闭合NO联络开关，供电恢复(service restoration)过程可能花数十秒。否则，相邻变电站可能花数十分钟才能通过将一些负载传输到其他馈电线来使所需容量可用。鉴于本领域中的这些和其他短处，非常需要本文中所公开的独特的设备、方法、系统和技术。
图示性实施例的公开
为了清楚、简洁和确切地描述本公开的非限制性示例性实施例、制作和使用其的方式和过程，并且为了使得能够实践、制作和使用它们，现在将参考某些示例性实施例(包括图中所图示的那些示例性实施例)，并且将使用特定语言来描述它们。然而，应理解，并未由此产生对本公开的范围的限制，并且本公开包括并保护如受益于本公开的本领域技术人员将想到的示例性实施例的这种变更、修改和进一步应用。
发明内容
本公开的示例性实施例包括用于中压交流电配电网络中的故障响应的独特的系统、方法、技术和设备。本公开的进一步实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处应从以下描述和附图变得显而易见。
附图说明
图1至图2图示了示例性中压交流电配电网络。
图3至图5图示了用于故障响应的示例性过程。
具体实施方式
参考图1，图示了示例性中压交流电(MVAC)配电网络100，其被构造成从输电网络101接收高压交流(HVAC)功率并且通过馈电线路向耦接到馈电线路的中压负载或中压/低压(MV/LV)变电站提供MVAC。仅举一个例子，网络100可以是城市配电网络。应了解，对于某些应用，中压是指大于或等于1kV且小于100kV的电压，高压是指大于或等于100kV的电压，并且低压是指小于1kV的电压。对于某些其他应用，中压是指大于或等于1kV且小于或等于72kV的电压，高压是指大于72kV的电压，并且低压是指小于1kV的电压。还应了解，网络100的拓扑是出于解释的目的而图示的，且并不旨在作为对本公开的限制。例如，仅举几个例子，网络100可包括更多或更少的变电站、馈电线路、保护装置、联络开关、变压器或DC互连系统。虽然用单线图来图示网络100，但网络100可被构造成传送单相或多相功率。
网络100包括高压/中压(HV/MV)变电站110、120和130，每个变电站被构造成从输电网络101接收HVAC并向一个或多个配电网络部分141、143、151、153、161和163提供MVAC。网络100的每个变电站包括两个变压器、多个保护装置、母线部分、联络开关、以及变电站控制器。
变电站110包括变压器111和113、包括装置117和119在内的多个保护装置、变电站控制器115、中压母线114和116、以及联络开关112。每个变压器111、113被构造成从网络101接收HVAC、将HVAC的电压降压到中压、以及输出MVAC。所述多个保护装置被构造成中断或防止电流流动。例如，可断开保护装置117以将变压器111与配电网络部分141隔离，并且可断开保护装置119以将变压器113与配电网络部分143隔离。仅举一个例子，每个保护装置和联络开关112可包括断路器和智能电子装置。
变电站控制器115被构造成与变电站110的所述多个保护装置、联络开关112、变电站120和DC互连系统170通信。在某些实施例中，变电站控制器115与中央控制器(诸如配电管理系统(DMS)或监督控制和数据采集系统(SCADA))通信。变电站控制器115通过通信信道103与变电站120通信，并且通过通信信道175与DC互连系统170通信。通信信道103和175可以是有线的或无线的，并且可使用诸如IEC 61850标准通信协议之类的通信协议。应了解，变电站110的任何或所有前述特征也可存在于本文中所公开的其他变电站中。
变电站120包括变压器121和123、包括装置127和129在内的多个保护装置、中压母线124和126、联络开关122、以及变电站控制器125。每个变压器121、123被构造成从网络101接收HVAC、将HVAC的电压降压到中压、以及输出MVAC。变电站控制器125被构造成与变电站120的所述多个保护装置、联络开关122和155、变电站110和130、以及DC互连系统170和180通信。变电站控制器125通过通信信道103和105与变电站110和130通信、通过通信信道177与DC互连系统170通信、以及通过通信信道185与DC互连系统180通信。通信信道105、177或185可以是有线的或无线的，并且可使用诸如IEC 61850标准通信协议之类的通信协议。
变电站130包括变压器131和133、包括装置137和139在内的多个保护装置、中压母线134和136、联络开关132、以及变电站控制器135。每个变压器131、133被构造成从网络101接收HVAC、将HVAC的电压降压到中压、以及输出MVAC。变电站控制器135被构造成与变电站130的所述多个保护装置、联络开关132、变电站120和DC互连系统180通信。变电站控制器135通过通信信道105与变电站120通信，并且通过通信信道187与DC互连系统180通信。通信信道187可以是有线的或无线的，并且可使用诸如IEC 61850标准通信协议之类的通信协议。
每个变电站的每个变压器耦接到配电网络部分。变压器111耦接到配电网络部分141。变压器113耦接到配电网络部分143。变压器121耦接到配电网络部分151。变压器123耦接到配电网络部分153。变压器131耦接到配电网络部分161。变压器133耦接到配电网络部分163。通过闭合联络开关或通过操作的DC互连系统，变压器可耦接到不止一个配电网络部分。
每个配电网络部分包括多个母线、保护装置、馈电线路和负载。例如，配电网络部分141包括母线144、保护装置142、馈电线路148和负载146。每个配电网络部分可通过联络开关选择性地耦接到另一个配电网络部分。配电网络部分141可通过联络开关112耦接到配电网络部分143。配电网络部分151可通过联络开关122和155中的一个或多个耦接到配电网络部分153。配电网络部分161可通过联络开关132耦接到配电网络部分163。配电网络部分161可通过联络开关156和167耦接到配电网络部分153。在某些实施例中，一个或多个负载可由中压/低压(MV/LV)变电站代替。
DC互连系统170包括AC/AC功率变流器171和变流器控制器173(也称为DC互连系统控制器)。仅举几个例子，DC互连系统170还可包括一个或多个变压器和联络开关。AC/AC功率变流器171被构造成在配电网络部分143和151之间传送MVAC。AC/AC功率变流器171可被构造成背靠背变流器，其中两个AC/DC功率变流器定位成彼此接近并通过DC总线耦接。AC/AC功率变流器171也可被构造成点到点系统，其中两个AC/DC功率变流器定位成彼此远离并耦接到配电线路。在某些实施例中，AC/AC功率变流器171代替了现有的联络开关。在其他实施例中，AC/AC功率变流器171构成了配电网络部分143和配电网络部分151之间的新连接件。变流器控制器173被构造成使用从中央控制器接收到的指令(诸如，设定点)抑或至少部分地基于本地测量值的指令(诸如，输入电压和电流)来操作AC/AC变流器171。仅举几个例子，控制器173可被构造成从耦接到邻近于系统170的母线的DC链路电压传感器、电流传感器和电压传感器来接收测量值。应了解，DC互连系统170的任何或所有前述特征也可存在于本文中所公开的其他DC互连系统中。
DC互连系统180包括AC/AC功率变流器181和变流器控制器183。AC/AC功率变流器181被构造成在配电网络部分153和161之间传送MVAC。
网络100的控制系统(包括变电站控制器、变流器控制器和任何中央控制器)被构造成操作网络100的可控装置以便增加网络100的功率容量和弹性。仅举几个例子，可控装置可包括AC/AC功率变流器、保护继电器、保护装置、电容器组和电压调节器。
网络100的控制系统操作网络100的DC互连系统，以便使得能够通过与相邻变电站共享变压器容量来增加网络100的功率容量。变电站当中使用DC互连系统进行的功率共享为每个变电站提供了附加的变压器容量(实际上为一个或多个冗余变压器)。在变压器故障或输电线路故障之后，该附加的变压器容量可用于配电网络的健康部分的快速供电恢复，由此增加网络弹性。
通过使用DC互连系统在变电站之间传输变压器容量，可以将附加负载添加到网络100。例如，如果DC互连系统170的容量是变电站110的变压器容量的15％，则变电站110的负载服务能力可从总变压器容量的60％增加到总变压器容量的75％。
在正常操作条件下，DC互连系统可积极参与配电系统经济调度或以静态同步补偿模式操作。在一种正常操作模式中，向配电网络部分151和153的负载的总功率供给由变压器121、变压器123和相邻变电站通过DC互连系统170和180的可控功率流共享。在第二种正常操作模式中，由变压器121和123来服务配电网络部分151和153的负载，并且DC互连系统170和180的可用容量被用作旋转备用(spinning reserve)。
在故障响应模式(其中变电站120的一个变压器经历故障并被隔离)中，可以通过使用变电站120的其余的变压器传输功率并通过DC互连系统170和180由来自相邻变电站的可控功率供给来全面服务配电网络部分151和153的负载。应了解，网络100的任何或所有前述特征也可存在于本文中所公开的其他MVAC配电网络中。
参考图2，图示了示例性MVAC配电网络200，其被构造成从输电网络201接收HVAC功率并且通过馈电线路向耦接到馈电线路的中压负载或MV/LV变电站提供MVAC。应了解，网络200的拓扑是出于解释的目的而图示的，且并不旨在作为对本公开的限制。虽然用单线图来图示网络200，但网络200可被构造成传送单相或多相功率。
网络200包括HV/MV变电站210、220和230，所述HV/MV变电站被构造成从输电网络201接收HVAC并向配电网络部分241、243、251、253、261和263提供MVAC。每个变电站包括两个变压器、多个保护装置、联络开关、母线、以及变电站控制器。
变电站210包括变压器211和213、包括装置217和219在内的多个保护装置、母线214和216、联络开关212、以及变电站控制器215。每个变压器211、213被构造成从网络201接收HVAC、将HVAC的电压降压到中压、以及输出MVAC。变电站控制器215被构造成与变电站210的多个保护装置、变电站220、联络开关212、DC互连系统270、DC互连系统290、以及DMS控制器208通信。变电站控制器215通过通信信道203与变电站220通信；分别通过通信信道275和292与DC互连系统270和290通信；并且通过通信信道206与DMS控制器208通信。通信信道203、206、275或292可以是有线或无线的，并且可使用诸如IEC 61850标准通信协议之类的通信协议。应了解，变电站210的任何或所有前述特征也可存在于本文中所公开的其他变电站中。
变电站220包括变压器221和223、包括装置227和229在内的多个保护装置、母线224和226、联络开关222、以及变电站控制器225。每个变压器221、223被构造成从网络201接收HVAC、将HVAC的电压降压到中压、以及输出MVAC。变电站控制器225被构造成与变电站220的多个保护装置、变电站210、变电站230、联络开关222、联络开关255、DC互连系统270、DC互连系统280、以及DMS控制器208通信。变电站控制器225通过通信信道203和205与变电站210和230通信；通过通信信道277与DC互连系统270通信；通过通信信道285与DC互连系统280通信；并且通过通信信道207与DMS控制器208通信。通信信道205、207、277或285可以是有线或无线的，并且可使用诸如IEC 61850标准通信协议之类的通信协议。
变电站230包括变压器231和233、包括装置237和239在内的多个保护装置、母线234和236、联络开关232、以及变电站控制器235。每个变压器231、233被构造成从网络201接收HVAC、将HVAC的电压降压到中压、以及输出MVAC。变电站控制器235被构造成与变电站230的所述多个保护装置、变电站220、联络开关232、DC互连系统280和DC互连系统294通信。变电站控制器235通过通信信道205与变电站220通信；分别通过通信信道287和296与DC互连系统280和294通信；并且通过通信信道209与DMS控制器208通信。通信信道287、209和296可以是有线或无线的，并且可使用诸如IEC 61850标准通信协议之类的通信协议。
每个变电站的每个变压器通过一个或多个常闭型保护装置耦接到配电网络部分。变压器211耦接到配电网络部分241。变压器213耦接到配电网络部分243。变压器221耦接到配电网络部分251。变压器223耦接到配电网络部分253。变压器231耦接到配电网络部分261。变压器233耦接到配电网络部分263。
每个配电网络部分包括多个母线、保护装置和负载。例如，配电网络部分241包括母线244、保护装置242、馈电线路248和负载246。每个配电网络部分可通过联络开关选择性地耦接到另一个配电网络部分。配电网络部分241可通过联络开关212耦接到配电网络部分243。配电网络部分251可通过联络开关222和255中的一个或多个耦接到配电网络部分253。配电网络部分261可通过联络开关232耦接到配电网络部分263。
网络200的DC互连系统中的每一个通过DC配电网络202耦接。DC互连系统270和280各自包括AC/AC功率变流器，该AC/AC功率变流器包括两个AC/DC功率变流器之间的DC链路。例如，DC互连系统270的AC/AC功率变流器包括通过DC链路278耦接的AC/DC功率变流器271和279。仅举几个例子，DC链路278可以是总线或DC配电线路。每个DC互连系统的DC链路耦接到DC配电网络202。每个AC/DC功率变流器被构造成接收MVAC、将MVAC变流为中压直流电(MVDC)、以及将MVDC输出到DC链路。每个AC/DC功率变流器还被构造成从DC链路接收MVDC、将MVDC变流为MVAC、以及输出MVAC。DC互连系统270还包括被构造成操作AC/DC功率变流器271和279的变流器控制器273。DC互连系统280包括AC/AC功率变流器281和变流器控制器283。在某些实施例中，网络200包括耦接到网络202的可再生能源或能量存储系统。例如，网络200可包括耦接到网络202的太阳能电池阵列或电池组。
DC互连系统290和294各自包括单个AC/DC功率变流器和被构造成操作该AC/DC功率变流器的变流器控制器。DC互连系统290包括AC/DC功率变流器291和变流器控制器293。AC/DC功率变流器291被构造成从配电网络部分241接收MVAC、将MVAC变流为MVDC、以及将MVDC输出到网络202。AC/DC功率变流器291还被构造成从网络202接收MVDC、将MVDC变流为MVAC、以及将MVAC输出到配电网络部分241。变流器控制器293被构造成操作AC/DC功率变流器291。DC互连系统294的AC/DC功率变流器295被构造成从配电网络部分263接收MVAC、将MVAC变流为MVDC、以及将MVDC输出到网络202。AC/DC功率变流器295还被构造成从网络202接收MVDC、将MVDC变流为MVAC、以及将MVAC输出到配电网络部分263。变流器控制器297被构造成操作AC/DC功率变流器295。
DMS控制器208被构造成协调网络200的DC互连系统的操作，包括确定每个功率变流器的设定点。在故障响应模式期间，每个DC互连系统的变流器控制器可最初独立地操作以向配电网络的被隔离的健康部分提供紧急功率支援或供电恢复。在供电恢复之后，DMS控制器208被构造成确定每个功率变流器的设定点并将设定点传送到每个DC互连系统以供实施。仅举几个例子，DMS控制器208可使用保护装置开关状态、以及用于馈电线路、变压器和AC/AC功率变流器的功率流数据来生成设定点。可通过考虑所需的功率支援和净空可用性(headroom availability)来生成设定点。
由DMS控制器208使用网络202协调功率传输增加了网络200的可靠性。例如，因为网络200的三个变电站中的每一个包括冗余变压器，因此网络200实际上具有N-3可靠性。可使用备用变压器容量来服务附加的负载区域，同时保持所需的N-1或N-2可靠性要求。在网络200需要N-1可靠性的情况下，通过两个变压器(相当于建造第四个变电站)来增加配电网络的负载服务能力。
参考图3，图示了用于对MVAC配电网络中的变压器故障作出响应的示例性过程300，该MVAC配电网络包括变电站、配电网络部分、以及一个或多个DC互连系统。过程300由网络控制系统来实施，该网络控制系统可包括集中化控制器、一个或多个变电站控制器、以及一个或多个变流器控制器。应进一步了解，对过程300的若干种变化和修改被设想，包括例如省略过程300的一个或多个方面、添加进一步的条件句(conditional)和操作、由除下文所识别的控制器之外的控制器来执行操作或条件句、和/或将操作和条件句重新组织或分离成单独的过程。
过程300开始于操作301，在该操作中，第一变电站的变电站控制器检测第一变电站的变压器中的变压器故障。仅举几个例子，故障可以是短路故障或高阻抗故障。在其他示例中，仅举一个例子，可由继电器检测变压器故障。
过程300进行到操作303，在该操作中，变电站控制器操作第一变电站的一个或多个保护装置以将故障变压器与耦接到故障变压器的健康配电网络部分(也称为健康部分)隔离。在某些实施例中，变电站控制器可操作多个保护装置，以有效地操作多个健康配电网络部分而免受故障变压器的影响。
过程300进行到操作305，在该操作中，变流器控制器确定设定点并使用紧急设定点来操作DC互连系统以便响应于隔离并在健康部分被断电之前将MVAC功率传输到健康部分，从而有效地提供紧急有功和/或无功功率支援。例如，在故障是短路故障(引起接近DC互连系统的母线上的电压下降)的情况下，变流器控制器可向健康部分提供最大无功功率，同时还响应于测量母线来提供快速增加的有功功率。例如，仅举一个可能的范围，有功功率可在60-100ms之间的时间段内增加。仅举一个例子，最大无功功率可由DC互连系统的额定电流来确定。在其中DC互连系统不能传输足够的功率以满足健康部分的负载需求的某些实施例中，除了操作DC互连系统之外或代替操作DC互连系统的是，控制系统可闭合耦接到健康部分的联络开关。在某些实施例中，由DC互连系统控制器使用由本地传感器生成的测量值来执行操作305，仅举几个例子，所述本地传感器诸如为DC链路电压传感器、测量由DC互连系统接收和输出的电流的电流传感器、以及测量耦接有DC互连系统的母线的电压传感器。在某些实施例中，在操作305期间，操作多个DC互连系统以传输功率。
过程300进行到操作307，在该操作中，具有耦接到健康部分的负载的所有客户继续接收服务，由于从DC互连系统传输了功率而只有较小的干扰。由于DC互连系统在健康部分被断电之前对故障隔离作出了响应，因此健康的隔离部分并未经历总功率中断。例如，通过使用DC互连系统，可在几毫秒内而非在几秒或几分钟内向健康部分提供紧急功率支援。
过程300进行到操作309，在该操作中，变电站控制器或集中化控制器确定每个DC互连系统的设定点。设定点可包括有功功率设定点和无功功率设定点，这些设定点被确定为通过DC互连系统和变压器来平衡功率流并有效地减少功率损耗，从而向健康部分提供功率。最后，过程300进行到操作311，在该操作中，将所确定的设定点发送到变流器控制器，使得使用由操作309确定的设定点来操作DC互连系统。
参考图4，图示了用于对MVAC配电网络中的变压器故障作出响应的示例性过程400，该MVAC配电网络包括变电站、配电网络部分、以及一个或多个DC互连系统。过程400由网络控制系统来实施，该网络控制系统可包括集中化控制器、一个或多个变电站控制器、以及一个或多个变流器控制器。应进一步了解，对过程400的若干种变化和修改被设想，包括例如省略过程400的一个或多个方面、添加进一步的条件句和操作、由除下文所识别的控制器之外的控制器来执行操作或条件句、和/或将操作和条件句重新组织或分离成单独的过程。
过程400开始于操作401，在该操作中，第一变电站的变电站控制器检测第一变电站的变压器中的变压器故障。仅举几个例子，故障可以是短路故障或高阻抗故障。在其他示例中，仅举一个例子，可由继电器检测变压器故障。
过程400进行到操作403，在该操作中，变电站控制器操作第一变电站的一个或多个保护装置以将故障变压器与耦接到故障变压器的健康配电网络部分(也称为健康部分)隔离。在某些实施例中，变电站控制器可操作多个保护装置，以有效地操作多个健康配电网络部分而免受故障变压器的影响。
过程400进行到操作405，在该操作中，变电站控制器闭合常开型联络开关，以有效地通过第一变电站的第二变压器或相邻变电站的变压器将健康部分耦接到电源。
过程400进行到操作407，在该操作中，由于联络开关被闭合，具有耦接到健康部分的负载的所有客户继续接收服务。
过程400进行到操作409，在该操作中，变电站控制器确定向重新连接的健康部分提供功率的变压器正经历过载条件，使得流过变压器的电流超过变压器的额定电流或电流阈值。
过程400进行到操作411，在该操作中，变电站控制器确定一个或多个DC互连系统的设定点，以通过将通过过载变压器的电流减小到小于变压器的额定电流的电流幅值来有效地消除过载。可基于可用变压器和DC互连系统的额定电流来确定设定点。最后，过程400进行到操作413，在该操作中，变电站控制器将所确定的设定点发送到所述一个或多个DC互连系统，然后使用这些设定点来操作所述一个或多个DC互连系统。
参考图5，图示了用于对MVAC配电网络中的变压器故障作出响应的示例性过程500，该MVAC配电网络包括变电站、配电网络部分、以及一个或多个DC互连系统。过程500由网络控制系统来实施，该网络控制系统可包括集中化控制器、一个或多个变电站控制器、以及一个或多个变流器控制器。应进一步了解，对过程500的若干种变化和修改被设想，包括例如省略过程500的一个或多个方面、添加进一步的条件句和操作、由除下文所识别的控制器之外的控制器来执行操作或条件句、和/或将操作和条件句重新组织或分离成单独的过程。
过程500开始于操作501，在该操作中，第一变电站的变电站控制器检测耦接到第一变电站的输电网络中的输电故障。仅举几个例子，输电故障可以是由从输电网络到变电站的供电线路中的短路故障或变电站的高压母线上的故障造成的总功率中断。
过程500进行到操作503，在该操作中，变电站控制器操作第一变电站的一个或多个保护装置以将输电故障从由变电站供电的健康配电网络(也称为健康部分)隔离。保护装置可通过将变电站的中压母线与输电网络隔离来隔离输电故障。在某些实施例中，变电站控制器可操作多个保护装置，以有效地操作多个健康配电网络部分而免受输电故障的影响。
过程500进行到操作505，在该操作中，变流器控制器操作DC互连系统以便响应于隔离并在健康部分被断电之前将MVAC功率传输到健康部分，从而有效地提供紧急有功和/或无功功率支援。例如，在来自输电网络的功率供给丢失(引起配电网络中的电压下降)的情况下，控制系统可向健康部分提供最大无功功率，同时还提供快速增加的有功功率。例如，仅举一个可能的范围，有功功率可在60-100ms之间的时间段内增加。仅举一个例子，最大无功功率可由DC互连系统的额定电流来确定。在其中DC互连系统不能传输足够的功率以满足健康部分的负载需求的某些实施例中，除了操作DC互连系统之外或代替操作DC互连系统的是，控制系统可闭合耦接到健康部分的联络开关。在某些实施例中，由DC互连系统控制器使用由本地传感器生成的测量值来执行操作505，仅举几个例子，所述本地传感器诸如为DC链路电压传感器、测量由DC互连系统接收和输出的电流的电流传感器、以及测量耦接有DC互连系统的母线的电压传感器。在某些实施例中，在操作505期间，操作多个DC互连系统以传输功率。
过程500进行到条件句509，在该条件句中，变电站控制器确定健康部分是否被成功恢复。在某些实施例中，变电站控制器接收健康部分的电压和频率测量值并确定这些测量值在可接受的操作范围内。
如果配电网络的所有健康部分都被成功恢复，则过程500进行到操作511，在该操作中，常开型联络开关被闭合，以有效地将配电网络的其他部分耦接到配电网络的重新连接的健康部分。新耦接的部分实际上共享对重新连接的健康部分的功率支援。
过程500进行到操作513，在该操作中，变电站控制器确定在操作511之后配电网络是否保持稳定。变电站控制器可通过将母线电压和频率的测量值与可接受的操作范围进行比较来确定配电网络是稳定的。
过程500进行到操作515，在该操作中，变电站控制器或集中化控制器确定至少一个DC互连系统的设定点。设定点可包括有功功率设定点和无功功率设定点，这些设定点被确定为有效地减少功率损耗并通过DC互连系统和变压器来平衡功率流，从而向健康部分提供功率。将所确定的设定点发送到变流器控制器，使得使用这些设定点来操作DC互连系统。
如果变电站控制器确定健康部分未被成功恢复，则过程500从条件句509进行到操作517，在该操作中，变电站控制器摆脱(shed)耦接到健康部分的馈电线路的非关键负载。仅举几个例子，可通过用户输入或负载优先级表将负载指定为非关键的。例如，控制器可根据欠频水平和负载优先级表中的负载优先级来确定哪些负载是非关键的。
过程500进行到操作519，在该操作中，变电站控制器确定健康部分是稳定的，同时向耦接到健康部分且在操作517期间没有摆脱的这部分负载提供功率。
过程500进行到操作521，在该操作中，相邻变电站的变电站控制器或集中化控制器确定至少两个DC互连系统的设定点，并且还闭合馈电线路或变电站之间的适当的联络开关，以便向健康部分提供足以全面恢复耦接到健康部分的所有负载的功率。将所确定的设定点发送到变流器控制器，使得使用设定点来操作DC互连系统。
现在应提供对若干个示例性实施例的进一步书面描述。一个实施例是一种交流(AC)配电系统，其包括：第一变电站，其包括第一变压器和保护装置，该第一变压器耦接到输电网络；第一配电网络部分，其耦接到第一变压器；第二变电站，其包括第二变压器；耦接到第二变压器的第二配电网络部分，该第二配电网络部分被构造成从第二变压器接收中压交流电(MVAC)；DC互连系统，其耦接在第一配电网络部分和第二配电网络部分之间；以及控制系统，其被构造成检测第一变压器或输电网络中的故障、使用保护装置将第一配电网络与故障隔离、在隔离第一配电网络之后确定DC互连系统的设定点、以及使用该设定点来操作DC互连系统以便将MVAC的部分从第二配电网络部分传输到第一配电网络部分。
在前述AC配电系统的某些形式中，系统包括第二DC互连系统，其中，第一DC互连系统通过DC配电网络耦接到第二DC互连系统。在某些形式中，控制系统包括第一变电站的变电站控制器和DC互连系统的变流器控制器，并且其中，变流器控制器被构造成在变电站控制器使用保护装置来隔离第一配电网络之后确定DC互连系统的设定点。在某些形式中，变流器控制器操作DC互连系统，以有效地防止第一配电网络部分的总功率中断。在某些形式中，控制系统被构造成在变流器控制器确定第一设定点之后确定第二设定点、以及将第二设定点传送到变流器控制器，其中，变流器控制器被构造成使用第二设定点而不是第一设定点来操作DC互连系统。在某些形式中，控制系统被构造成响应于隔离故障来闭合联络开关、确定第二变压器过载、以及响应于确定第二变压器过载来确定设定点。在某些形式中，控制系统确定使用该设定点来操作DC互连系统没有成功地恢复第一配电网络部分、作为响应而摆脱多个非关键负载、从第三配电网络部分传输MVAC、以及重新连接所摆脱的多个非关键负载。
另一个示例性实施例是一种用于交流(AC)配电系统中的故障响应的方法，该方法包括：利用控制系统来检测第一变电站的第一变压器或耦接到第一变电站的输电网络中的故障；利用控制系统使用第一变电站的保护装置将第一配电网络部分与故障隔离；在隔离第一配电网络之后，利用控制系统来确定耦接在第一配电网络部分和第二配电网络部分之间的DC互连系统的设定点；利用DC互连系统通过第二配电网络和第二变电站的第二变压器来接收中压交流电(MVAC)；以及利用控制系统使用该设定点来操作DC互连系统，以便将MVAC从第二配电网络部分传输到第一配电网络部分。
在前述方法的某些形式中，该方法包括：操作第二DC互连系统，以便通过DC配电网络将功率从第二DC互连系统传输到第一互连系统。在某些形式中，控制系统包括第一变电站的变电站控制器和DC互连系统的变流器控制器，并且其中，变流器控制器被构造成在变电站控制器使用保护装置来隔离第一配电网络之后确定DC互连系统的设定点。在某些形式中，变流器控制器被构造成操作DC互连系统，以便避免第一配电网络部分的总功率中断。在某些形式中，该方法包括：在确定第一设定点之后利用变电站控制器来确定第二设定点并将该第二设定点传送到变流器控制器，并且其中，变流器控制器被构造成使用第二设定点而不是第一设定点来操作DC互连系统。在某些形式中，该方法包括：响应于隔离故障来闭合联络开关、在闭合联络开关之后确定第二变压器过载、以及响应于确定第二变压器过载来确定设定点。在某些形式中，该方法包括：确定使用该设定点来操作DC互连系统没有成功地恢复第一配电网络部分、响应于该确定而摆脱多个非关键负载、从第三配电网络部分传输MVAC、以及重新连接所摆脱的多个非关键负载。
进一步的示例性实施例是一种用于中压交流电(MVAC)网络中的故障响应的控制系统，该控制系统包括：第一变电站的变电站控制器；以及DC互连系统的变流器控制器，该DC互连系统耦接在第一配电网络部分和第二配电网络部分之间并且与变电站控制器通信，其中，变电站控制器被构造成检测第一变电站的第一变压器或耦接到第一变电站的输电网络中的故障、以及使用第一变电站的保护装置将第一配电网络与故障隔离，并且其中，变流器控制器被构造成在隔离第一配电网络之后使用设定点来操作DC互连系统、以及将中压交流电(MVAC)从第二配电网络部分传输到第一配电网络部分。
在前述控制系统的某些形式中，控制系统包括第二DC互连系统，其中，第一DC互连系统通过DC配电网络耦接到第二DC互连系统。在某些形式中，变流器控制器操作DC互连系统，以有效地防止第一配电网络部分的总功率中断。在某些形式中，控制系统被构造成在确定第一设定点之后确定第二设定点、以及将第二设定点传送到变流器控制器，其中，变流器控制器被构造成使用第二设定点而不是第一设定点来操作DC互连系统。在某些形式中，控制系统被构造成响应于隔离故障来闭合联络开关、确定第二变压器过载、以及响应于确定第二变压器过载来确定设定点。在某些形式中，控制系统确定使用该设定点来操作DC互连系统没有成功地恢复第一配电网络部分、作为响应而摆脱多个非关键负载、从第三配电网络部分传输MVAC、以及重新连接所摆脱的多个非关键负载。
所设想的是，除非明确陈述为相反，否则可在其他实施例中的任一者中使用来自各个实施例的各个方面、特征、过程和操作。所图示的某些操作可由计算机实施，该计算机执行在非暂时性计算机可读存储介质上的计算机程序产品，其中该计算机程序产品包括引起计算机执行操作中的一个或多个或向其他装置发布命令以执行一个或多个操作的指令。
虽然本公开已在附图和前述描述中进行了详细的图示和描述，但是这种图示和描述将被认为是图示性的且本质上不是限制性的，应理解的是，仅已示出和描述某些示例性实施例，并且在本公开的精神内的所有更改和修改都期望受到保护。应理解，虽然在以上描述中利用的诸如“可优选的”、“优选地”、“优选的”或“更优选的”之类的词语的使用指示如此描述的特征可能更合意，但它可能不是必要的，并且缺少这些词语的实施例可被设想为在本公开的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，意图是当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”之类的词语时，除非在权利要求中特别地陈述为相反，否则不存在将权利要求限制到仅一个项目的意图。术语“……的(of)”可意味着与另一个项目的关联或联系、以及如通过使用它的上下文所告知的与另一项目的归属性或联系。除非明确指示为相反，否则术语“耦接到”、“与……耦接”等包括间接连接和耦接，且进一步包括但不要求直接耦接或连接。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非特别地陈述为相反，否则项目可以包括一部分和/或整个项目。

Claims (20)

1.一种交流(AC)配电系统，包括：
第一变电站，所述第一变电站包括第一变压器和保护装置，所述第一变压器耦接到输电网络；
第一配电网络部分，所述第一配电网络部分耦接到所述第一变压器；
第二变电站，所述第二变电站包括第二变压器；
第二配电网络部分，所述第二配电网络部分耦接到所述第二变压器，所述第二配电网络部分被构造成从所述第二变压器接收中压交流电(MVAC)；
DC互连系统，所述DC互连系统耦接在所述第一配电网络部分和所述第二配电网络部分之间；以及
控制系统，所述控制系统被构造成检测所述第一变压器或所述输电网络中的故障、使用所述保护装置将第一配电网络与所述故障隔离、在隔离所述第一配电网络之后确定所述DC互连系统的设定点、以及使用所述设定点来操作所述DC互连系统以便将所述MVAC的部分从所述第二配电网络部分传输到所述第一配电网络部分。
2.根据权利要求1所述的AC配电系统，包括第二DC互连系统，其中，第一DC互连系统通过DC配电网络耦接到所述第二DC互连系统。
3.根据权利要求1所述的AC配电系统，其中，所述控制系统包括所述第一变电站的变电站控制器和所述DC互连系统的变流器控制器，并且其中，所述变流器控制器被构造成在所述变电站控制器使用所述保护装置来隔离所述第一配电网络之后确定所述DC互连系统的所述设定点。
4.根据权利要求3所述的AC配电系统，其中，所述变流器控制器操作所述DC互连系统，以有效地防止所述第一配电网络部分的总功率中断。
5.根据权利要求4所述的AC配电系统，其中，所述控制系统被构造成在所述变流器控制器确定第一设定点之后确定第二设定点、以及将所述第二设定点传送到所述变流器控制器，其中，所述变流器控制器被构造成使用所述第二设定点而不是所述第一设定点来操作所述DC互连系统。
6.根据权利要求1所述的AC配电系统，其中，所述控制系统被构造成响应于隔离所述故障来闭合联络开关、确定所述第二变压器过载、以及响应于确定所述第二变压器过载来确定所述设定点。
7.根据权利要求1所述的AC配电系统，其中，所述控制系统确定使用所述设定点来操作所述DC互连系统没有成功地恢复所述第一配电网络部分、作为响应而摆脱多个非关键负载、从第三配电网络部分传输MVAC、以及重新连接所摆脱的多个非关键负载。
8.一种用于交流(AC)配电系统中的故障响应的方法，包括：
利用控制系统来检测第一变电站的第一变压器或耦接到所述第一变电站的输电网络中的故障；
利用所述控制系统使用所述第一变电站的保护装置将第一配电网络部分与所述故障隔离；
在隔离第一配电网络之后，利用所述控制系统来确定耦接在所述第一配电网络部分和第二配电网络部分之间的DC互连系统的设定点；
利用所述DC互连系统通过第二配电网络和第二变电站的第二变压器来接收中压交流电(MVAC)；以及
利用所述控制系统使用所述设定点来操作所述DC互连系统，以便将所述MVAC从所述第二配电网络部分传输到所述第一配电网络部分。
9.根据权利要求8所述的方法，包括：操作第二DC互连系统，以便通过DC配电网络将功率从所述第二DC互连系统传输到第一互连系统。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述控制系统包括所述第一变电站的变电站控制器和所述DC互连系统的变流器控制器，并且其中，所述变流器控制器被构造成在所述变电站控制器使用所述保护装置来隔离第一配电网络之后确定所述DC互连系统的所述设定点。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述变流器控制器被构造成操作所述DC互连系统，以便避免所述第一配电网络部分的总功率中断。
12.根据权利要求11所述的方法，包括：在确定第一设定点之后利用所述变电站控制器来确定第二设定点并将所述第二设定点传送到所述变流器控制器，并且其中，所述变流器控制器被构造成使用所述第二设定点而不是所述第一设定点来操作所述DC互连系统。
13.根据权利要求8所述的方法，包括：响应于隔离所述故障来闭合联络开关、在闭合所述联络开关之后确定第二变压器过载、以及响应于确定所述第二变压器过载来确定所述设定点。
14.根据权利要求8所述的方法，包括：确定使用所述设定点来操作所述DC互连系统没有成功地恢复所述第一配电网络部分、响应于所述确定而摆脱多个非关键负载、从第三配电网络部分传输MVAC、以及重新连接所摆脱的多个非关键负载。
15.一种用于中压交流电(MVAC)网络中的故障响应的控制系统，包括：
第一变电站的变电站控制器；以及
DC互连系统的变流器控制器，所述DC互连系统耦接在第一配电网络部分和第二配电网络部分之间并且与所述变电站控制器通信，
其中，所述变电站控制器被构造成检测第一变电站的第一变压器或耦接到所述第一变电站的输电网络中的故障、以及使用所述第一变电站的保护装置将第一配电网络与所述故障隔离，并且
其中，所述变流器控制器被构造成在隔离所述第一配电网络之后使用设定点来操作DC互连系统、以及将中压交流电(MVAC)从所述第二配电网络部分传输到所述第一配电网络部分。
16.根据权利要求15所述的控制系统，包括第二DC互连系统，其中，第一DC互连系统通过DC配电网络耦接到所述第二DC互连系统。
17.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述变流器控制器操作所述DC互连系统，以有效地防止所述第一配电网络部分的总功率中断。
18.根据权利要求17所述的控制系统，其中，所述控制系统被构造成在确定第一设定点之后确定第二设定点、以及将所述第二设定点传送到所述变流器控制器，其中，所述变流器控制器被构造成使用所述第二设定点而不是所述第一设定点来操作所述DC互连系统。
19.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述控制系统被构造成响应于隔离所述故障来闭合联络开关、确定第二变压器过载、以及响应于确定所述第二变压器过载来确定所述设定点。
20.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述控制系统确定使用所述设定点来操作所述DC互连系统没有成功地恢复所述第一配电网络部分、作为响应而摆脱多个非关键负载、从第三配电网络部分传输MVAC、以及重新连接所摆脱的多个非关键负载。
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