CN114094588B - 一种基于gipfc的可切换容错型拓扑及其切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑及其切换方法，该拓扑采用四个电压源换流器对应串联接入两条双回线路中的四回线，该四个换流器均可自由对所在线路有功及无功功率解耦控制，互不干扰；另一个电压源换流器并联接入双回线线路的公共节点，如果并联侧换流器容量仍有裕度，可对其所在母线进行一定程度的无功补偿，维持该母线电压恒定。本发明的切换方法在故障发生在串联接入的电压源换流器所在线路或并联接入的电压源换流器所在支路时，根据故障发生的位置，可以切换成不同的拓扑形态，保持对系统潮流的调控能力，能够保证系统的稳定运行。

Description

一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑及其切换方法
技术领域：
本发明属于电力系统稳定及控制技术领域，具体涉及一种适用于实际工程的GIPFC容错型可切换拓扑及其拓扑切换方法。
背景技术：
线间潮流控制器(interline power flow controller，IPFC)与统一潮流控制器(unified power flow controller，UPFC)一样，都是第三代FACTS器件的典型代表。相较于UPFC而言，IPFC是一种功能更为全面和强大的FACTS控制装置。一方面，它不仅能够同UPFC一样直接控制串联部分所安装输电线路上的潮流，还能够实现线路间的功率交换，从而控制不同线路之间的潮流；另一方面，UPFC在控制自身安装线路潮流时有可能会导致临近重载线路潮流越限，而IPFC控制潮流具有定向的特点，可将重载线路潮流定向、定量地“搬运”至临近轻载线路，减少对其他线路的潮流影响。
广义线间潮流控制器(Generalized Interline Power Flow Controller,GIPFC)是功能最为强大的综合型FACTS装置之一，通过结合UPFC和IPFC的技术优势，可以更大程度地实现对电网潮流的控制，在稳态层面改善原有系统的潮流分布；除此之外，在特定的条件和场景下，GIPFC能够根据控制需求进行拓扑切换，实现对电网的多形态、多功能控制。
然而，目前国内大多采用双回线输电线路，因此亟需构建双回线的GIPFC拓扑，以适应我国实际输电工程的需要，且相较于IPFC和单回线的GIPFC，双回线的GIPFC拓扑在可靠性和容错性方面具有明显的优势。另外，在实际工程中，GIPFC所连线路有可能发生故障，该装置可以在不完全退出电网的前提下进行拓扑切换，保证电网的稳定运行。
发明内容：
本发明目的在于提供一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑。本发明的另一目的在于提供一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑的切换方法
为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑，该拓扑接入具有公共节点的两条双回线路，其特征在于，该拓扑包括五个电压源换流器，所述五个电压源换流器共用同一直流侧，其中四个电压源换流器分别通过一个串联变压器接入所述两条并联双回线路中一回线，另一个电压源换流器通过一个并联变压器接入所述两条并联双回线线路的公共节点。
优选地，通过串联变压器接入两条并联双回线路的四个电压源换流器直流侧均解耦，并且该四个电压源换流器对各自接入的线路有功及无功功率解耦控制，互不干扰。
一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑的切换方法，包括以下步骤：
(1)首先判断两条并联双回线线路中发生故障的类型，如果是N-1故障，则进入步骤(2)；如果是N-2故障，则进入步骤(3)；
(2)判断N-1故障发生的位置，如果是串联接入的电压源换流器所在线路发生N-1故障，则将接入该线路的串联电压换流器退出运行；如果是并联接入的电压源换流器所在支路发生N-1故障，则将并联接入的电压源换流器退出运行；
(3)判断N-2故障发生的位置，如果是并联接入的电压源换流器所在支路和任意一条串联接入的电压源换流器所在线路发生故障，则将并联接入的电压源换流器和接入该发生故障线路的串联电压换流器退出运行，此时拓扑相当于一个IPFC；
如果是两条串联接入的电压源换流器所在线路均发生故障，且这两回线属于同一条双回线，则将接入该发生故障的两回线的串联换流器退出运行，此时拓扑相当于一个双回线的UPFC；
如果是两条串联接入的电压源换流器所在线路均发生故障，且这两回线不属于同一条双回线，则将接入该发生故障的两回线的串联换流器退出运行，此时拓扑相当于一个单回线的GIPFC。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果:
本发明提出一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑，该拓扑符合实际工程的GIPFC拓扑结构，具有一定的工程意义和容错性，适用于并联双回线路潮流控制。
本发明的拓扑采用四个电压源换流器对应串联接入两条双回线路中的四回线，该四个换流器均可自由对所在线路有功及无功功率解耦控制，互不干扰；另一个电压源换流器并联接入双回线线路的公共节点，如果并联侧换流器容量仍有裕度，可对其所在母线进行一定程度的无功补偿，维持该母线电压恒定。
本发明的拓扑可以通过断路器、隔离开关的切换，实现拓扑形态的变换，如UPFC、IPFC、单回线的GIPFC等。
本发明提出一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑的切换方法，该方法根据N-1和N-2故障种类的不同，进行对应的拓扑切换操作，具有较好的容错型。
本发明方法在故障发生在串联接入的电压源换流器所在线路或并联接入的电压源换流器所在支路时，根据故障发生的位置，可以切换成不同的拓扑形态，保持对系统潮流的调控能力，能够保证系统的稳定运行。
本发明的拓扑的切换方法结合了电网工程的实际情况，并考虑了故障时的安全问题，具有很大的工程实践意义。
附图说明:
图1为本发明的基于GIPFC的可切换容错型拓扑接法示意图；
图2为本发明拓扑切换方法流程示意图。
具体实施方式：
实施例一：
本实施例采用本发明的一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑，如图1所示，该拓扑接入具有公共节点的两条双回线路，该拓扑包括串联侧换流器1、串联侧换流器2、串联侧换流器3、串联侧换流器4和并联侧换流器，共五个电压源换流器，该五个电压源换流器共用同一直流侧，其中四个电压源换流器分别通过一个串联变压器接入两条并联双回线路中一回线，串联侧换流器1经串联变压器1接入线路ij2；串联侧换流器2经串联变压器2接入线路ij1；串联侧换流器3经串联变压器3接入线路ik2；串联侧换流器4经串联变压器4接入线路ik1；通过串联变压器接入两条并联双回线路的四个电压源换流器直流侧均解耦，并且该四个电压源换流器对各自接入的回线有功及无功功率解耦控制，互不干扰。另一个电压源换流器通过一个并联变压器接入两条并联双回线线路的公共节点；如果并联侧换流器容量仍有裕度，可对其所在母线进行一定程度的无功补偿，维持该母线电压恒定。由图1可知，该拓扑在串联侧线路与串联变压器之间、串联侧电压源换流器与直流侧之间均有断路器QF和隔离开关QS，以保障当系统发生N-1或者N-2故障时，可以根据故障类型进行一系列的动作，使其稳定运行在另一状态下，从而完成拓扑切换。
实施例二：
本实施例采用本发明的一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑的切换方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：
(1)首先判断两条并联双回线线路中发生故障的类型，如果是N-1故障，则进入步骤(2)；如果是N-2故障，则进入步骤(3)；
(2)判断N-1故障发生的位置，如果是串联接入的电压源换流器所在线路发生N-1故障，即如果是串联侧线路ij1,ij2,ik1,ik2发生N-1故障，则将接入该回线的串联电压换流器退出运行，以串联侧线路ij2为例(QF2正常情况下闭合，QF10正常情况下断开)，首先断开断路器QF3，然后断开隔离开关QS2和QS3以及QS1，最后断开隔离开关QS14和QS15，则该串联侧对应的电压源换流器1退出运行。如果是并联接入的电压源换流器所在支路发生N-1故障，即并联侧支路发生N-1故障，则将并联接入的电压源换流器退出运行，即首先断开断路器QF1，然后断开隔离开关QS22和QS13，则并联侧对应的电压源换流器退出运行；
(3)判断N-2故障发生的位置，如果是并联接入的电压源换流器所在支路和任意一条串联接入的电压源换流器所在线路发生故障，则将并联接入的电压源换流器和接入该发生故障线路的串联电压换流器退出运行，此时拓扑相当于一个IPFC；
以并联侧支路和串联侧线路ij2为例。首先退出串联侧换流器1，断开断路器QF3，然后断开隔离开关QS2和QS3以及QS1，最后断开隔离开关QS14和QS15；接着退出并联侧换流器，断开断路器QF1，然后断开隔离开关QS22和QS13，则并联侧对应的电压源换流器退出运行，此时，该拓扑相当于一个IPFC，ik1和ik2相当于主控线路，ij1相当于辅控线路。
如果是两条串联接入的电压源换流器所在线路均发生故障，且这两回线属于同一条双回线，则将接入该发生故障的两回线的串联换流器退出运行，此时拓扑相当于一个双回线的UPFC；
以串联侧线路ij1,ij2为例，首先断开断路器QF3，然后断开隔离开关QS2和QS3以及QS1，最后断开隔离开关QS14和QS15，则串联侧换流器1退出运行；接着断开断路器QF5，然后断开隔离开关QS5和QS6以及QS4，最后断开隔离开关QS16和QS17，则串联侧换流器2退出运行。此时，该拓扑相当于一个双回线的UPFC。
如果是两条串联接入的电压源换流器所在线路均发生故障，且这两回线不属于同一条双回线，则将接入该发生故障的两回线的串联换流器退出运行，此时拓扑相当于一个单回线的GIPFC。
以串联侧线路ij1,ik1为例，首先断开断路器QF3，然后断开隔离开关QS2和QS3以及QS1，最后断开隔离开关QS14和QS15，则串联侧换流器1退出运行；接着断开断路器QF9，然后断开隔离开关QS11和QS12以及QS10，最后断开隔离开关QS20和QS21，则串联侧换流器5退出运行。此时，该拓扑相当于一个单回线的GIPFC。
本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明范围的情况下所做的修改、等效替换、改进等均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于GIPFC的可切换容错型拓扑的切换方法，其特征在于：所述基于GIPFC的可切换容错型拓扑接入具有公共节点的两条并联双回线路，该拓扑包括五个电压源换流器，所述五个电压源换流器共用同一直流侧，其中四个电压源换流器分别通过一个串联变压器接入两条并联双回线路中一回线，另一个电压源换流器通过一个并联变压器接入两条并联双回线路的公共节点；通过串联变压器接入两条并联双回线路的四个电压源换流器直流侧均解耦，并且该四个电压源换流器对各自接入的线路有功及无功功率解耦控制，互不干扰；所述切换方法包括以下步骤：
(1)首先判断两条并联双回线路中发生故障的类型，如果是N-1故障，则进入步骤(2)；如果是N-2故障，则进入步骤(3)；
(2)判断N-1故障发生的位置，如果是串联接入的电压源换流器所在线路发生N-1故障，则将接入该线路的串联电压换流器退出运行；如果是并联接入的电压源换流器所在支路发生N-1故障，则将并联接入的电压源换流器退出运行；
(3)判断N-2故障发生的位置，如果是并联接入的电压源换流器所在支路和任意一条串联接入的电压源换流器所在线路发生故障，则将并联接入的电压源换流器和接入该发生故障线路的串联电压换流器退出运行，此时拓扑相当于一个IPFC；
如果是两条串联接入的电压源换流器所在线路均发生故障，且这两回线属于同一条双回线路，则将接入该发生故障的两回线的串联换流器退出运行，此时拓扑相当于一个双回线的UPFC；
如果是两条串联接入的电压源换流器所在线路均发生故障，且这两回线不属于同一条双回线，则将接入该发生故障的两回线的串联换流器退出运行，此时拓扑相当于一个单回线路的GIPFC。
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