CN115940140A - 一种非联络点合环方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非联络点合环方法及系统，应用于配电网合环控制装置；接收非联络点合环指令；闭合串联断路器，测量配电网联络开关电流，通过逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等；断开配电网联络开关，测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s‑U1，使第二台区电源断路器两端电压相等；闭合第二台区电源断路器，逆变器停止输出，完成非联络点合环。优点：具有调节比高、设备成本低，占地面积小的优点，且提供了非联络点合环方法，避免了合环冲击和环流，可在停电的台区电源要恢复对本台区负荷供电时，做到不停电转供，提高供电可靠性。

Description

一种非联络点合环方法及系统

技术领域

本发明涉及一种非联络点合环方法及系统，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。

在一些情况下，比如在一侧电源需要检修，两台区可以通过电力电子设备、准同期装置等闭合两台区之间的联络开关实现合环，或者比如一侧电源故障，设备短时断开故障侧电源然后闭合联络开关，实现停电转供。在转供之后，电网往往还需要恢复供电，在恢复供电的过程中如果联络开关断开再恢复电源，则对于负荷来说，会出现短时间的停电；如果在恢复供电的过程中，先不断开联络开关直接恢复电源，则会形成合环状态，电网会面临合环冲击电流以及潮流环流的威胁。

针对上述两电网间通过联络开关闭合转供之后，再恢复供电时可能出现的短时停电、合环冲击、潮流环流等问题，本申请提出一种非联络点合环的方案，主要解决以下问题：（1）具备高调节比的合环控制装置拓扑设计，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）提出一种基于该合环控制装置的非联络点合环方法，实现在配电网通过联络开关转供后，可以不停电恢复供电，且需要充分抑制合环冲击电流和潮流环流。

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，提供一种非联络点合环方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种非联络点合环方法，应用于配电网合环控制装置，所述配电网合环控制装置包含副边串联在配电网第一台区和配电网第二台区之间的串联变压器，串联变压器原边接逆变器交流输出，由逆变器控制串联变压器电流，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串联断路器，第一台区和第二台区之间接有配电网联络开关；所述方法包括：

接收非联络点合环指令；

在接收非联络点合环指令后，闭合串联断路器，测量配电网联络开关电流，通过逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等；

在串联变压器副边电流与联络开关电流相等后，断开配电网联络开关，测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等；

在第二台区电源断路器两端电压相等后，闭合第二台区电源断路器，逆变器停止输出，完成非联络点合环。

进一步的，所述逆变器的直流侧通过整流器供电，所述整流器的交流侧输入通过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，若所述逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等过程中逆变器过载，逆变器停止输出。

进一步的，若所述逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等过程中逆变器过载，则闭合配电网联络开关，逆变器停止输出。

进一步的，所述逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等时，将串联变压器副边电流等效至串联变压器原边进行控制。

进一步的，若在在接收非联络点合环指令后，此时联络开关已经处于断开状态，且合环控制装置处于工作状态，则直接测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等。

进一步的，在逆变器停止输出后，断开串联断路器。

一种非联络点合环系统，应用于配电网合环控制装置，所述配电网合环控制装置包含副边串联在配电网第一台区和配电网第二台区之间的串联变压器，串联变压器原边接逆变器交流输出，由逆变器控制串联变压器电流，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串联断路器，第一台区和第二台区之间接有配电网联络开关；所述系统包括：

接收模块，用于接收非联络点合环指令；

第一控制模块，用于在接收非联络点合环指令后，闭合串联断路器，测量配电网联络开关电流，通过逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等；

第二控制模块，用于在串联变压器副边电流与联络开关电流相等后，断开配电网联络开关，测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等；

第三控制模块，用于在第二台区电源断路器两端电压相等后，闭合第二台区电源断路器，逆变器停止输出，完成非联络点合环。

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，具有调节比高、设备成本低，占地面积小的优点。

(2)采用本申请的非联络点合环方法，可以在停电的台区电源要恢复对本台区负荷供电时，做到不停电转供，提高了供电可靠性。

(3)本申请针对在非联络点合环时，针对合环控制装置操作给电网带来的状态变化，会造成设备无法满足运行条件的情况，给出了明确的处理方法，提高了设备运行的可靠性。

附图说明

图1为本发明的合环控制装置在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非联络点合环方法；

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；8、第二台区电源断路器；9、配电网联络开关。

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4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在非联络点合环时，采用如图2所示的控制方法：

（1）闭合第一串联断路器5-1、第二串联断路器5-2，所述配电网合环控制装置测量配电网联络开关9电流，由逆变器2控制串联变压器副边1-1电流与配电网联络开关9电流相等；此时配电网联络开关9上电流为0；由逆变器2控制串联变压器副边1-1电流等于某一参考值可采用经典的dq解耦控制方法，是现有成熟技术。

（2）断开配电网联络开关9；由于此时配电网联络开关9上电流已经减小至0，因此断开配电网联络开关9对于电网没有影响。

（3）所述配电网合环控制装置测量第一台区接入点处（第一台区接入配电网合环控制装置的位置）电压U1和第二台区电源处（台区供电的变电站，每个台区对应一个为该台区供电的变电站）电压U2s，由逆变器2控制串联变压器副边1-1电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器8两端电压相等；由逆变器2控制串联变压器副边1-1电压等于某一参考值可采用经典的dq解耦控制方法，是现有成熟技术

（4）闭合第二台区电源断路器8，逆变器2停止输出。由于第二台区电源断路器8两端电压差为0，此时闭合第二台区电源断路器8对电网没有影响；同时由于第二台区电源断路器8已经闭合，逆变器2停止输出，串联变压器副边1-1电流降低至其励磁电流，接近0，第二台区负荷电流完全由第二台区电源提供，实现了非联络点合环转供。

若逆变器2控制串联变压器副边1-1电流与配电网联络开关9电流相等过程中逆变器2过载，则逆变器2电流逐步降低至其空载励磁电流，接近0A。该过程第二台区负荷电流已经超过逆变器2和串联变压器1能够输出的电流范围，说明非联络点合环操作无法完成，则停止操作，退回初始状态。

若逆变器2控制串联变压器副边1-1电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器8两端电压相等过程中逆变器2过载，则闭合配电网联络开关9，逆变器2电流逐步降低至其空载励磁电流，接近0A。该过程在调整串联变压器副边1-1电压时，第二台区负载电流也在变化，如果此时第二台区负荷电流已经超过逆变器2和串联变压器1能够输出的电流范围，说明非联络点合环操作无法完成，则停止操作，退回初始状态。

本实施例中，逆变器2控制串联变压器副边1-1电流与联络开关9电流相等时，可将串联变压器副边1-1电流等效至串联变压器原边1-2进行控制。由现有技术可知，对于变压器，其原边电流与副边电流存在明确的对应关系，主要与绕组接法、匝数比相关，可以根据该对应关系，将串联变压器副边1-1电流等效至串联变压器原边1-2进行控制。

优选地，若初始时配电网联络开关9已经处于断开状态，且合环控制装置处于工作状态，则本次非联络点合环操作可以从配电网合环控制装置非联络点合环方法的步骤(3)开始。

本实施例中，所述整流器3控制目标为维持直流侧电压稳定。

本实施例中，逆变器2停止输出后，断开串联断路器5-1、5-2。

本实施例提出一种配电网合环控制装置及其不停电转供方法，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。本实施例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，本实施例中的非联络点合环方法，可以在停电的台区电源要恢复对本台区负荷供电时，做到不停电转供，提高了供电可靠性。对非联络点合环操作给电网带来的状态变化，会造成设备无法满足运行条件的情况，给出了明确的处理方法，提高了设备运行的可靠性。

相应的本发明还提供一种非联络点合环系统，应用于配电网合环控制装置，所述配电网合环控制装置包含副边串联在配电网第一台区和配电网第二台区之间的串联变压器，串联变压器原边接逆变器交流输出，由逆变器控制串联变压器电流，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串联断路器，第一台区电源和第二台区电源之间接有配电网联络开关；所述系统包括：

接收模块，用于接收非联络点合环指令；

第一控制模块，用于在接收非联络点合环指令后，闭合串联断路器，测量配电网联络开关电流，通过逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等；

第二控制模块，用于在串联变压器副边电流与联络开关电流相等后，断开配电网联络开关，测量第一台区电源处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等；

第三控制模块，用于在第二台区电源断路器两端电压相等后，闭合第二台区电源断路器，逆变器停止输出，完成非联络点合环。

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)

1.一种非联络点合环方法，其特征在于，应用于配电网合环控制装置，所述配电网合环控制装置包含副边串联在配电网第一台区和配电网第二台区之间的串联变压器，串联变压器原边接逆变器交流输出，由逆变器控制串联变压器电流，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串联断路器，第一台区和第二台区之间接有配电网联络开关；所述方法包括：

接收非联络点合环指令；

在接收非联络点合环指令后，闭合串联断路器，测量配电网联络开关电流，通过逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等；

在串联变压器副边电流与联络开关电流相等后，断开配电网联络开关，测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等；

在第二台区电源断路器两端电压相等后，闭合第二台区电源断路器，逆变器停止输出，完成非联络点合环。

2.根据权利要求1所述的非联络点合环方法，其特征在于，所述逆变器的直流侧通过整流器供电，所述整流器的交流侧输入通过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所述的非联络点合环方法，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所述的非联络点合环方法，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1所述的非联络点合环方法，其特征在于，若所述逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等过程中逆变器过载，逆变器停止输出。

6.根据权利要求1所述的非联络点合环方法，其特征在于，若所述逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等过程中逆变器过载，则闭合配电网联络开关，逆变器停止输出。

7.根据权利要求1所述的非联络点合环方法，其特征在于，所述逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等时，将串联变压器副边电流等效至串联变压器原边进行控制。

8.根据权利要求1所述的非联络点合环方法，其特征在于，若在在接收非联络点合环指令后，此时联络开关已经处于断开状态，且合环控制装置处于工作状态，则直接测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等。

9.根据权利要求1、5或6任意一项所述的非联络点合环方法，其特征在于，在逆变器停止输出后，断开串联断路器。

10.一种非联络点合环系统，其特征在于，应用于配电网合环控制装置，所述配电网合环控制装置包含副边串联在配电网第一台区和配电网第二台区之间的串联变压器，串联变压器原边接逆变器交流输出，由逆变器控制串联变压器电流，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串联断路器，第一台区和第二台区之间接有配电网联络开关；所述系统包括：

接收模块，用于接收非联络点合环指令；

第一控制模块，用于在接收非联络点合环指令后，闭合串联断路器，测量配电网联络开关电流，通过逆变器控制串联变压器副边电流与联络开关电流相等；

第二控制模块，用于在串联变压器副边电流与联络开关电流相等后，断开配电网联络开关，测量第一台区接入点处电压U1和第二台区电源处电压U2s，通过逆变器控制串联变压器副边电压等于U2s-U1，使第二台区电源断路器两端电压相等；

第三控制模块，用于在第二台区电源断路器两端电压相等后，闭合第二台区电源断路器，逆变器停止输出，完成非联络点合环。

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