CN115800247A - 一种配电网合环控制装置的合环控制方法、介质及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网合环控制装置的合环控制方法、介质及设备，启动逆变器，当采集的第一台区电压和第二台区电压的差的有效值低于串联变压器副边额定电压时，闭合串联变压器串联回路上所有断路器；解锁逆变器交流输出，若潮流从第一台区流向第二台区，逆变器控制串联变压器副边电流从其空载励磁电流逐渐增加，且串联变压器副边电流引起潮流方向由第一台区流向第二台区；随着逆变器控制串联变压器副边电流增加至其额定值，或增加至第二台区的负载电流，或电流增加至使第一台区电压和第二台区电压的差的有效值减小至满足合环条件，维持电流不变。优点：采用先励磁，再逐渐增加电流的方式，过程可控，避免了冲击电流，避免环流的产生。

Description

一种配电网合环控制装置的合环控制方法、介质及设备

技术领域

本发明涉及一种配电网合环控制装置的合环控制方法、介质及设备，属于配电网电力设备技术领域。

背景技术

由于考虑短路电流等因素，国内配电网一般采用闭环结线、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。

传统方式采用背靠背模式的交直交变化方法可以实现两台区之间的互联，但这种设备传输容量与设备容量之比为1:1，设备容量大，造价高，占地面积大，同时供电损耗也大。

针对上述配电网两台区之间合环控制的问题，本申请提出一种能够一种配电网合环控制装置及其合环方法，主要解决以下问题：（1）具备高调节比，实现以小容量设备控制大潮流，降低设备投资，减小占地面积；（2）避免两台区互联时的冲击电流；（3）避免两台区互联时的潮流环流。

发明内容

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的合环控制方法、介质及设备。

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的合环控制方法，所述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；

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；

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；

包括如下步骤：

启动逆变器，采集配电网的第一台区电压和第二台区电压；当所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值低于串联变压器副边额定电压时，闭合串联变压器串联回路上所有串联断路器；

解锁逆变器交流输出，若第一台区与第二台区通过串联断路器互联后潮流从第一台区流向第二台区，逆变器控制串联变压器副边电流从其空载励磁电流逐渐增加，且串联变压器副边电流引起潮流方向由第一台区流向第二台区；

随着逆变器控制串联变压器副边电流增加至其额定值，或增加至第二台区的负载电流，或电流增加至使所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值减小至满足合环条件，维持电流不变。

进一步的，所述逆变器的直流侧由一台整流器供电，整流器交流侧输入由接入配电网合环控制装置所在配电网的并联变压器供电。

进一步的，所述串联变压器副边并联旁路开关。

进一步的，所述串联变压器副边或原边并联晶闸管旁路开关。

进一步的，当所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值满足合环条件，闭合所述旁路开关，逆变器停止输出。

进一步的，所述串联变压器副边电流增加的过程中，监控第一台区或第二台区电源潮流，若任一台区潮流输出方向为负载指向电源，则停止增加电流。

进一步的，若停止增加串联变压器副边电流时，所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值不满足合环条件，则逆变器逐步停止输出。

进一步的，逆变器控制串联变压器副边电流减小到0后，断开至少一个串联变压器串联入的配电网回路中的串联断路器。

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。

一种计算设备，包括，

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。

本发明所达到的有益效果：

(1)本申请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的目的，具有调节比高、设备成本低，占地面积小的优点。

(2)采用本申请公开的合环控制方法，采用先闭合所有开关将串联变压器连接入两台区之间，再逐渐增加电流的方式，可以实现两个台区之间潮流缓慢增加，充分避免了冲击电流的产生，直至电压差足够小，满足互联条件，或不满足合环条件，退出运行。

(3)在满足互联条件后，可以闭合旁路开关直接连接，也可以让电网在该状态下长期运行，为电网运行提供了灵活的调度方式。由于台区之间潮流缓慢增加，可以对电源处潮流进行监控，避免环流的产生。

附图说明

图1为本发明合环控制装置在10kV配电网中的一种典型应用拓扑；

图2为本发明配电网合环控制装置合环控制方法。

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、旁路开关。

具体实施方式

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。

在一个具体的实施例1中，如图1所示，所述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。

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。

所述逆变器2功率为1MVA，交流侧额定为380V，直流侧电压为750V，由一台整流器3供电。

整流器3容量为1MVA，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，并联变压器为10kV/380V的降压变压器，采用星三角接法。所述整流器3控制目标为维持直流侧电压稳定在750V附近。

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。

所述串联变压器副边1-1并联旁路开关7，用于将串联变压器1完全旁路，两电网直接互联。

该配电网合环控制装置合环控制时采用如图2所示的控制方法：

（1）逆变器2开机，采集配电网第一台区和第二台区电压；当所述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额定电压时，逐个闭合串联变压器1串联回路上所有断路器5-1、5-2；此时串联变压器副边1-1电流为空载励磁电流，大小在0A左右

（2）解锁逆变器2交流输出，逆变器2控制串联变压器副边1-1电流从0A左右逐渐增加。若第一台区与第二台区通过断路器互联后潮流从第一台区流向第二台区，则串联变压器副边1-2电流引起潮流方向由第一台区流向第二台区；由于电流是在可控条件下逐渐增加的，因此可以充分避免冲击电流。

假设第一台区与第二台区通过断路器互联，互联后潮流流向可以通过计算验证，计算方法是已有的成熟技术，此处不再赘述。

逆变器2接变压器原边1-2，逆变器控制变压器电流是已有的成熟技术，采用dq解耦控制等经典控制方法即可实现，此处不再赘述。

（3）随着逆变器3控制串联变压器副边1-1电流增加至其额定值，或增加至第二台区的负载电流，或第一台区与第二台区电压差减小至满足合环条件，维持电流不变。

（4）当第一台区与第二台区电压差满足合环条件，闭合旁路开关7，逆变器2停止输出，使串联变压器副边1-1电流为0A。此时两电网实现完全互联。

进一步地，在串联变压器副边1-1电流增加过程中，监控第一台区或第二台区电源潮流，若任一台区潮流输出方向为负载指向电源，则停止增加电流。该流程的目的在于防止出现潮流环流。

若停止增加电流时台区1和台区2电压差不满足合环条件，则逆变器2控制串联变压器副边1-1电流减小到0，并断开至少一个串联变压器1串联入的配电网回路中的串联断路器5-1、5-2。该流程相当于不满足通过断路器合环，也不需要经过变流器长期互联运行时，则放弃合环，退回初始状态。

本发明提出一种配电网合环控制装置的合环控制方法，其拓扑结构与传统DVR、UPFC等相似，但本申请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。本申请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。进一步地，采用先闭合所有开关将串联变压器连接入两台区之间，再逐渐增加电流的方式，可以实现两个台区之间潮流缓慢增加，充分避免了冲击电流的产生，直至电压差足够小，满足互联条件。在满足互联条件后，可以闭合旁路开关直接连接，也可以电网在该状态下长期运行，为电网运行提供了灵活的调度方式。由于台区之间潮流缓慢增加，可以对电源处潮流进行监控，避免环流的产生。

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。

Claims (10)

1.一种配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，所述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；

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；

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；

包括如下步骤：

启动逆变器，采集配电网的第一台区电压和第二台区电压；当所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值低于串联变压器副边额定电压时，闭合串联变压器串联回路上所有串联断路器；

解锁逆变器交流输出，若第一台区与第二台区通过串联断路器互联后潮流从第一台区流向第二台区，逆变器控制串联变压器副边电流从其空载励磁电流逐渐增加，且串联变压器副边电流引起潮流方向由第一台区流向第二台区；

随着逆变器控制串联变压器副边电流增加至其额定值，或增加至第二台区的负载电流，或电流增加至使所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值减小至满足合环条件，维持电流不变。

2.根据权利要求1所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，所述逆变器的直流侧由一台整流器供电，整流器交流侧输入由接入配电网合环控制装置所在配电网的并联变压器供电。

3.根据权利要求1所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，所述串联变压器副边并联旁路开关。

4.根据权利要求1所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，所述串联变压器副边或原边并联晶闸管旁路开关。

5.根据权利要求3所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，当所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值满足合环条件，闭合所述旁路开关，逆变器停止输出。

6.根据权利要求1所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，所述串联变压器副边电流增加的过程中，监控第一台区或第二台区电源潮流，若任一台区潮流输出方向为负载指向电源，则停止增加电流。

7.根据权利要求1所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，若停止增加串联变压器副边电流时，所述第一台区电压和所述第二台区电压的差的有效值不满足合环条件，则逆变器逐步停止输出。

8.根据权利要求1所述的配电网合环控制装置的合环控制方法，其特征在于，逆变器控制串联变压器副边电流减小到0后，断开至少一个串联变压器串联入的配电网回路中的串联断路器。

9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，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根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法。

10.一种计算设备，其特征在于，包括，

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根据权利要求1至8所述的方法中的任一方法的指令。

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