CN116073379B - 柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质 - Google Patents

柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质，通过响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。然后获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。通过采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。最后基于线路末端电压和目标直流母线电压，确定柔性互联开关对应的主回路参数。通过对柔性互联开关的应用场景需求进行分析，结合正常工况下装置的灵活潮流调节要求，从而实现对柔性互联开关的主回路参数进行合理设计，使柔性互联开关能够满足各运行工况下潮流调节需求。

Description

柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质
技术领域
本发明涉及柔性互联开关的主回路参数设计技术领域，尤其涉及柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质。
背景技术
在能源结构转型的大背景下，分布式光伏、电动汽车充电桩等新型源荷广泛接入配电网，深刻影响着配电网的发展。目前，配电网正面临着单线容量不足，馈线间负载不平衡，供电可靠性差，馈线末端电压质量低等问题。因此，面对新型源荷的广泛接入，如何有效提高配电网的运行水平，兼具友好的新型源荷接纳、灵活的负荷转供及平衡、高可靠的电力供应等能力，成为配电网发展的关键。针上述问题，有效方法之一是采用柔性互联开关(soft normally-open point，SNOP)取代传统的机械式联络开关，以灵活、快速、精确地控制配电层面网络间的潮流，实现区域配电网间常态化“软连接”。
柔性互联开关以电力电子器件为核心，能够实现多条馈线之间的柔性互联与潮流优化控制运行，调节速度快，动态性能好，并能为系统提供无功支撑，维持系统电压水平，改善电能质量。而柔性互联开关的运行稳定性和经济性受柔性互联开关的主回路参数影响，其中，直流母线电压参数的合理设计，使柔性互联开关能够满足各运行工况下潮流调节需求是提高柔性互联开关运行稳定性与经济性的基础。
但现有的柔性互联开关的主回路参数设计方法不能结合正常工况下柔性互联开关的灵活潮流调节要求，设置满足各典型运行工况下的潮流控制需求的主回路参数，导致柔性互联开关的经济性低。
发明内容
本发明提供了柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质，解决了现有的柔性互联开关的主回路参数设计方法不能结合正常工况下柔性互联开关的灵活潮流调节要求，设置满足各典型运行工况下的潮流控制需求的主回路参数，导致柔性互联开关的经济性低的技术问题。
本发明提供的一种柔性互联开关的主回路参数设计方法，包括：
响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用所述工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压；
获取所述目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据；
采用所述变电站二次侧运行数据和所述线路运行数据，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压；
根据所述线路末端电压和所述目标直流母线电压，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数。
可选地，所述工况需求数据包括交流输出电压、公共连接点电压和滤波电感压降；所述采用所述工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压的步骤，包括：
采用所述交流输出电压进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的初始直流母线电压；
根据所述馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压；
采用所述最大串联等效输出电压对所述初始直流母线电压进行更新，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
可选地，所述根据所述馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压的步骤，包括：
分别计算所述馈线之间对应的公共连接点电压的最大差值，生成馈线对应的电压差值；
选取所述电压差值中的最大值作为所述柔性互联开关对应的最大电压差值；
获取所述最大电压差值对应的最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降；
计算所述最大电压差值、所述最大第一滤波电感压降和所述最大第二滤波电感压降的和值，生成所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。
可选地，所述变电站二次侧运行数据包括变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流；所述线路运行数据包括线路电阻、线路电抗和线路电流；所述采用所述变电站二次侧运行数据和所述线路运行数据，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压的步骤，包括：
采用所述变压器二次侧电压、所述二次侧等效电阻、所述二次侧等效电抗和所述二次侧电流，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的变电站二次侧母线电压；
采用所述变电站二次侧母线电压、所述线路电阻、所述线路电抗和所述线路电流，确定所述馈线对应的线路末端电压压降；
根据所述线路末端电压压降和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的线路末端电压。
可选地，所述工况需求数据包括变压器容量、变压器功率因数角、线路容量和线路功率因数角；所述根据所述线路末端电压压降和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的线路末端电压的步骤，包括：
采用所述变压器容量、所述变压器功率因数角和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的变压器功率；
采用所述线路容量、所述线路功率因数角和所述线路末端电压压降，确定所述馈线对应的线路功率；
采用所述变压器功率、所述线路功率、所述线路末端电压压降和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的线路末端电压。
可选地，所述根据所述线路末端电压和所述目标直流母线电压，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数的步骤，包括：
分别获取所述馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降；
采用所述馈线对应的变压器二次侧电压、所述变压器阻抗压降和所述配电线路压降，确定所述馈线对应的公共连接点电压差；
根据全部所述公共连接点电压差，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数。
可选地，所述根据全部所述公共连接点电压差，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数的步骤，包括：
分别采用所述馈线对应的变压器二次侧电压，确定所述馈线之间对应的最大二次侧电压差值；
采用所述变压器阻抗压降和所述配电线路压降，确定所述馈线对应的最大压降差值；
计算所述最大二次侧电压差值与所述最大压降差值的和值，生成所述馈线对应的电压差阈值；
当全部所述公共连接点电压差都小于等于对应的电压差阈值时，将所述目标直流母线电压作为所述柔性互联开关对应的主回路参数。
本发明还提供了一种柔性互联开关的主回路参数设计系统，包括：
目标直流母线电压生成模块，用于响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用所述工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压；
变电站二次侧运行数据和线路运行数据获取模块，用于获取所述目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据；
线路末端电压确定模块，用于采用所述变电站二次侧运行数据和所述线路运行数据，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压；
主回路参数确定模块，用于根据所述线路末端电压和所述目标直流母线电压，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数。
本发明还提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行实现如上述任一项柔性互联开关的主回路参数设计方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如上述任一项柔性互联开关的主回路参数设计方法。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明通过响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。然后获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。通过采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。最后基于线路末端电压和目标直流母线电压，确定柔性互联开关对应的主回路参数。解决了现有的柔性互联开关的主回路参数设计方法不能结合正常工况下柔性互联开关的灵活潮流调节要求，设置满足各典型运行工况下的潮流控制需求的主回路参数，导致柔性互联开关的经济性低的技术问题。通过对柔性互联开关的应用场景需求进行分析，结合正常工况下装置的灵活潮流调节要求，从而实现对柔性互联开关的主回路参数进行合理设计，使柔性互联开关能够满足各运行工况下潮流调节需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种柔性互联开关的主回路参数方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一提供的串并联型柔性互联开关的拓扑图；
图3为本发明实施例二提供的一种柔性互联开关的主回路参数方法的步骤流程图；
图4为本发明实施例二提供的公共连接点电压之间的向量关系图；
图5为本发明实施例二提供的交流配电网系统的等效电路图；
图6本发明实施例三提供的一种柔性互联开关的主回路参数系统的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质，用于解决现有的柔性互联开关的主回路参数设计方法不能结合正常工况下柔性互联开关的灵活潮流调节要求，设置满足各典型运行工况下的潮流控制需求的主回路参数，导致柔性互联开关的经济性低的技术问题。
本发明所采用的柔性互联开关是串并联型柔性互联开关(serial-shunt typesoft normally open point，S2-SNOP)，如图2串并联型柔性互联开关对应的拓扑结构所示，包括A相、B相和C相。该拓扑通过与馈线串联的潮流调节模块(power flow controlmodule，PFCM)实现串联电压型潮流调节功能，并联部分为级联H桥型级联多电平逆变器(Cascaded Multilevel Inverter，CMI)即由多个半桥子模块10构成的，半桥子模块10包括上开关管、下开关管以及与上开关管和下开关管并联连接的第一电容，上开关管与下开关管串联连接，为系统提供无功支撑。由多条交流馈线构建得到该拓扑图对应的交流馈线区域，即交流馈线区域包括交流馈线1，交流馈线2，……，交流馈线n。S2-SNOP实现了多条馈线之间的柔性互联，可独立调节各馈线有功功率与无功功率，PFCM直流母线电压提供直流侧电压支撑，半桥模块交流输出电压有效值与PFCM直流母线电压息息相关，直流母线电压参数的合理设计，使柔性互联开关能够满足各运行工况下潮流调节需求是提高装置运行稳定性与经济性的基础，直流母线电压过低，无法实现S2-SNOP部分工况下的潮流调节需求，而PFCM直流母线电压过高又将导致器件的高成本问题。因此，为了满足S2-SNOP各典型运行工况下的潮流控制需求，同时提高装置的经济性，本发明提供了柔性互联开关的主回路参数设计方法、系统、设备和介质。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的一种柔性互联开关的主回路参数方法的步骤流程图。
本发明实施例一提供的一种柔性互联开关的主回路参数设计方法，包括：
步骤101、响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
工况需求数据是指柔性互联开关对应的典型应用场景与灵活潮流调节要求对应的系统参数，工况需求数据包括交流输出电压、公共连接点电压、滤波电感压降、变压器容量、变压器功率因数角、线路容量和线路功率因数角等。
在本发明实施例中，通过采用交流输出电压进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的初始直流母线电压。并基于馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。然后采用最大串联等效输出电压对初始直流母线电压进行更新，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
步骤102、获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。
变电站二次侧运行数据是指将目标直流母线电压对应的柔性互联开关应用在交流配电网系统中获取到变电站对应的运行数据，包括变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流。
线路运行数据是指将目标直流母线电压对应的柔性互联开关应用在交流配电网系统中，获取得到线路对应的运行数据，包括线路电阻、线路电抗和线路电流。
在本发明实施例中，将目标直流母线电压对应的柔性互联开关应用在交流配电网系统中，从而获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。
步骤103、采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。
在本发明实施例中，采用变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的变电站二次侧母线电压。并采用变电站二次侧母线电压、线路电阻、线路电抗和线路电流，确定馈线对应的线路末端电压压降。然后基于线路末端电压压降和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的线路末端电压。
步骤104、根据线路末端电压和目标直流母线电压，确定柔性互联开关对应的主回路参数。
在本发明实施例中，分别获取所馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降。并采用馈线对应的变压器二次侧电压、变压器阻抗压降和配电线路压降，确定馈线对应的公共连接点电压差。从而基于全部公共连接点电压差，确定柔性互联开关对应的主回路参数。
在本发明实施例中，通过响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。然后获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。通过采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。最后基于线路末端电压和目标直流母线电压，确定柔性互联开关对应的主回路参数。解决了现有的柔性互联开关的主回路参数设计方法不能结合正常工况下柔性互联开关的灵活潮流调节要求，设置满足各典型运行工况下的潮流控制需求的主回路参数，导致柔性互联开关的经济性低的技术问题。通过对柔性互联开关的应用场景需求进行分析，结合正常工况下装置的灵活潮流调节要求，从而实现对柔性互联开关的主回路参数进行合理设计，使柔性互联开关能够满足各运行工况下潮流调节需求。
请参阅图3，图3为本发明实施例二提供的一种柔性互联开关的主回路参数方法的步骤流程图。
本发明实施例二提供的另一种柔性互联开关的主回路参数设计方法，包括：
步骤301、响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
进一步地，工况需求数据包括交流输出电压、公共连接点电压和滤波电感压降，步骤301可以包括以下子步骤S11-S13：
S11、采用交流输出电压进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的初始直流母线电压。
S12、根据馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。
S13、采用最大串联等效输出电压对初始直流母线电压进行更新，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
进一步地，步骤S12可以包括以下子步骤S121-S124：
S121、分别计算馈线之间对应的公共连接点电压的最大差值，生成馈线对应的电压差值。
S122、选取电压差值中的最大值作为柔性互联开关对应的最大电压差值。
S123、获取最大电压差值对应的最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降。
S124、计算最大电压差值、最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降的和值，生成柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。
在本发明实施例中，串并联型柔性互联开关中的潮流调节模块PFCM的母线电压的选择与PFCM中半桥型子模块的交流输出电压
Figure SMS_1
密切相关，其中/>
Figure SMS_2
为与馈线k相联的半桥型变换器的交流输出电压。由于半桥型子模块的调制度限制，在正弦脉宽调制即SPWM调制方式下，最大的交流电压幅值不会超过PFCM直流母线电压的一半。因此，采用交流输出电压进行正弦脉宽调制，从而生成柔性互联开关对应的初始直流母线电压/>
Figure SMS_3
：
Figure SMS_4
（1）
其中，
Figure SMS_5
为初始直流母线电压；/>
Figure SMS_6
为交流输出电压；/>
Figure SMS_7
为交流输出电压最大值。
在串并联型柔性互联开关S2-SNOP潮流调节原理中，交流馈线的潮流调节受馈线间的串联的半桥型变换器的等效输出电压
Figure SMS_8
的影响，进而进一步确定与各馈线相联的半桥型子模块的交流输出电压/>
Figure SMS_9
图4为从馈线1的公共连接点电压到馈线k（k=2,3,…,n）的公共连接点电压之间的向量关系图，为保证S2-SNOP装置灵活的潮流调节能力，分别计算馈线之间对应的公共连接点电压的最大差值，得到馈线对应的电压差值，并选取电压差值中的最大值作为柔性互联开关对应的最大电压差值。获取最大电压差值对应的最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降，通过最大电压差值、最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降之间的和值，确定PFCM可调节的最大串联等效输出电压需满足下列关系：
Figure SMS_10
（2）
其中，
Figure SMS_12
为最大串联等效输出电压；/>
Figure SMS_13
和/>
Figure SMS_14
分别为馈线1和馈线k的公共连接点电压，/>
Figure SMS_15
和/>
Figure SMS_16
分别为馈线1和馈线k与S2-SNOP相连的滤波电感上的第一滤波电感压降和第二滤波电感压降；/>
Figure SMS_17
为柔性互联开关对应的最大电压差值；
Figure SMS_18
为最大第一滤波电感压降；/>
Figure SMS_11
为最大第二滤波电感压降。
结合式（1）和式（2），PFCM直流母线电压可依据馈线与S2-SNOP的公共连接间的电压差和装置端口的滤波电感上的压降得到即采用最大串联等效输出电压对初始直流母线电压进行更新，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压，目标直流母线电压具体满足下式：
Figure SMS_19
（3）
其中，
Figure SMS_20
为目标直流母线电压；/>
Figure SMS_21
为交流输出电压最大值；/>
Figure SMS_22
为最大串联等效输出电压；/>
Figure SMS_23
为柔性互联开关对应的最大电压差值；/>
Figure SMS_24
为最大第一滤波电感压降；/>
Figure SMS_25
为最大第二滤波电感压降。
步骤302、获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。
在本发明实施例中，步骤302的具体实施过程与步骤102类似，在此不再赘述。
步骤303、采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。
进一步地，变电站二次侧运行数据包括变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流。线路运行数据包括线路电阻、线路电抗和线路电流。步骤303可以包括以下子步骤S21-S23：
S21、采用变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的变电站二次侧母线电压。
S22、采用变电站二次侧母线电压、线路电阻、线路电抗和线路电流，确定馈线对应的线路末端电压压降。
S23、根据线路末端电压压降和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的线路末端电压。
进一步地，工况需求数据包括变压器容量、变压器功率因数角、线路容量和线路功率因数角。步骤S23可以包括以下子步骤S231-S233：
S231、采用变压器容量、变压器功率因数角和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的变压器功率。
S232、采用线路容量、线路功率因数角和线路末端电压压降，确定馈线对应的线路功率。
S233、采用变压器功率、线路功率、线路末端电压压降和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的线路末端电压。
在本发明实施例中，为进一步确定目标直流母线电压是否符合实际应用需求，应结合S2-SNOP应用场景需求，对馈线的公共连接点间的电压差进一步分析。以馈线
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为例，从该线路上级变压器二次侧电压/>
Figure SMS_29
到公共连接点电压/>
Figure SMS_31
（即S2-SNOP与交流馈线k的公共连接点处电压）的交流线路等效电路图如图5所示。根据图5可知，变电站二次侧母线电压/>
Figure SMS_33
可由变压器二次侧电压/>
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、二次侧等效电阻/>
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、二次侧等效电抗/>
Figure SMS_38
和二次侧电流/>
Figure SMS_26
计算得到，且可以通过采用变压器容量/>
Figure SMS_28
、变压器功率因数角
Figure SMS_30
和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的变压器功率/>
Figure SMS_32
，/>
Figure SMS_35
和/>
Figure SMS_37
分别对应的关系如下所示：
Figure SMS_39
（4）
其中，
Figure SMS_41
为变电站二次侧母线电压；/>
Figure SMS_42
为变压器二次侧电压；/>
Figure SMS_43
为二次侧等效电阻即变压器短路电阻；/>
Figure SMS_44
为二次侧等效电抗即变压器短路电抗；/>
Figure SMS_45
为二次侧电流；
Figure SMS_46
为变压器功率；/>
Figure SMS_47
为变压器容量即变压器额定视在功率；/>
Figure SMS_40
为变压器功率因数角。
考虑到线路电压压降，馈线k的线路末端电压压降
Figure SMS_49
可由变电站二次侧母线电压
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、线路电阻/>
Figure SMS_53
、线路电抗/>
Figure SMS_54
和线路电流/>
Figure SMS_55
计算得到，且可以通过采用线路容量/>
Figure SMS_56
、线路功率因数角/>
Figure SMS_57
和线路末端电压压降，确定馈线对应的线路功率/>
Figure SMS_48
。/>
Figure SMS_50
和/>
Figure SMS_52
分别对应的关系如下所示：
Figure SMS_58
（5）
其中，
Figure SMS_59
为线路末端电压压降；/>
Figure SMS_60
为变电站二次侧母线电压；/>
Figure SMS_61
为线路电阻；
Figure SMS_62
为线路电抗；/>
Figure SMS_63
为线路电流；/>
Figure SMS_64
为线路容量即线路额定视在功率；/>
Figure SMS_65
为线路功率因数角。
结合式（4）和式（5），即采用变压器功率、线路功率、线路末端电压压降和变电站二次侧母线电压，可进一步求得线路末端电压
Figure SMS_66
为：/>
Figure SMS_67
（6）
其中，
Figure SMS_71
为线路末端电压；/>
Figure SMS_73
为变电站二次侧母线电压；/>
Figure SMS_74
为变压器二次侧电压；/>
Figure SMS_76
为二次侧等效电阻；/>
Figure SMS_79
为二次侧等效电抗；/>
Figure SMS_81
为二次侧电流；/>
Figure SMS_82
为变压器功率；
Figure SMS_68
为线路容量即线路额定视在功率；/>
Figure SMS_70
为线路功率因数角；/>
Figure SMS_72
为线路电阻；/>
Figure SMS_75
为线路电抗；/>
Figure SMS_77
为线路电流；/>
Figure SMS_78
为线路容量即线路额定视在功率；/>
Figure SMS_80
为线路功率因数角；
Figure SMS_83
为变压器阻抗压降；/>
Figure SMS_69
为配电线路压降。
根据式（6）可知，当应用场景确定时，可根据配电系统参数和典型应用场景计算得到各馈线的公共连接点处的电压。此外，由上式可分析得到，馈线k的线路末端电压的电压降为
Figure SMS_84
，该电压降可分为两部分：变压器的阻抗压降和配电线路压降。
步骤304、分别获取馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降。
在本发明实施例中，当功率因数角、变压器短路阻抗和线路短路阻抗确定时，变压器和配电线路部分的压降均与各部分的负载情况成正相关关系，即当变压器和线路均满载时，各部分的压降将达到最大。且考虑到两部分的功率因数相近，当两部分电压降均达到最大时，该线路的末端的电压降也将达到最大。因此，分别获取馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降。
步骤305、采用馈线对应的变压器二次侧电压、变压器阻抗压降和配电线路压降，确定馈线对应的公共连接点电压差。
在本发明实施例中，计算馈线对应的变压器二次侧电压之间的差值并与变压器阻抗压降和配电线路压降之间的差值做差值计算，并取计算结果的绝对值，从而得到馈线对应的公共连接点电压差，以馈线1和馈线2为例，它们公共连接点电压差满足下列关系：
Figure SMS_85
（7）
其中，
Figure SMS_86
为公共电接点电压差；/>
Figure SMS_87
为馈线1的电压；/>
Figure SMS_88
为馈线2的电压；/>
Figure SMS_89
为馈线1的变压器二次侧电压；/>
Figure SMS_90
为馈线2的变压器二次侧电压；/>
Figure SMS_91
为馈线1和馈线2对应的变压器阻抗压降；/>
Figure SMS_92
为馈线1和馈线2对应的配电线路压降。/>
步骤306、根据全部公共连接点电压差，确定柔性互联开关对应的主回路参数。
进一步地，步骤306可以包括以下子步骤S31-S34：
S31、分别采用馈线对应的变压器二次侧电压，确定馈线之间对应的最大二次侧电压差值。
S32、采用变压器阻抗压降和配电线路压降，确定馈线对应的最大压降差值。
S33、计算最大二次侧电压差值与最大压降差值的和值，生成馈线对应的电压差阈值。
S34、当全部公共连接点电压差都小于等于对应的电压差阈值时，将目标直流母线电压作为柔性互联开关对应的主回路参数。
在本发明实施例中，当馈线1和馈线2中某一条线路压降达到最大，而另一条线路压降最小时，两者的馈线末端的电压差的最大值将达到最大。分别将馈线对应的变压器二次侧电压进行差值计算，确定馈线之间对应的最大二次侧电压差值。计算采用变压器阻抗压降与配电线路压降之间的差值，确定馈线对应的最大压降差值。计算最大二次侧电压差值与最大压降差值的和值，生成馈线对应的电压差阈值。
当得到S2-SNOP的各交流馈线的公共连接点处（馈线末端电压）的最大电压差时，考虑电力电子装置端口滤波电感典型设计值，可由式（3）确定PFCM直流母线电压以满足灵活潮流调节需求即当全部公共连接点电压差都小于等于对应的电压差阈值时，将目标直流母线电压作为柔性互联开关对应的主回路参数。以馈线1和馈线2为例，它们公共连接点电压差与电压差阈值满足下列关系：
Figure SMS_93
（8）
其中，
Figure SMS_94
为公共连接点电压差；/>
Figure SMS_96
为电压差阈值；/>
Figure SMS_97
为最大二次侧电压差值；/>
Figure SMS_98
为最大压降差值；/>
Figure SMS_99
为馈线1的变压器二次侧电压；/>
Figure SMS_100
为馈线2的变压器二次侧电压；/>
Figure SMS_101
为馈线1和馈线2对应的变压器阻抗压降；/>
Figure SMS_95
为馈线1和馈线2对应的配电线路压降。
表1配电系统参数表
Figure SMS_102
/>
Figure SMS_103
以表1所示的交流配电系统参数为例，对S2-SNOP的PFCM直流母线电压参数进行设计。其中，变压器一次侧电压为110kV，二次侧电压
Figure SMS_104
为10kV；额定容量/>
Figure SMS_105
按照标准“IEC60076-1-2011：Power Transformers-General”选取为20MVA；线路额定容量/>
Figure SMS_106
取为1MVA；变压器二次侧等效电抗/>
Figure SMS_107
按照标准“IEC 60076-8-1997:Power transformers-Application guide”可取为10%，相应的变压器二次侧等效电阻/>
Figure SMS_108
取为1%；线路电缆按照标准“IEC60287-3-2012：Electric cables-Calculation of the current rating”进行选取，其型号为YJV-3*150，对应的单位电抗和电阻值分别为0.093Ω/km和0.145Ω/km，线路长度选为3km：变压器和线路的功率因数按照电网规定要求取为0.9（感性）。
为使得S2-SNOP满足灵活潮流调节的需求，PFCM的直流母线电压的选取应考虑馈线的公共连接点间的电压差最大的情况。根据上述，此时某一条馈线对应的变压器和线路均为满载，而另一条馈线对应的变压器和线路均为轻载。
考虑同台区内的交流线路柔性互联，当馈线对应的变压器二次侧电压相同时，这两条线路在公共连接点处的最大电压差由式（6）—式（8）联立，带入对应的参数并按式（8）的不等式条件求得公共连接点电压差。两条馈线变压器二次侧电压相同，则
Figure SMS_109
，所以由式（6）和式（7）可以得到：
Figure SMS_110
，继而由式（6），带入表1参数，可以求得最大结果即公共连接点电压差为：
Figure SMS_111
（9）
因此，上述两条馈线在公共连接点处的最大电压偏差可计算得到约为0.103p.u.。考虑S2-SNOP端口滤波电感为0.1p.u.，则根据式（3）可计算得到PFCM目标直流母线电压需满足：
Figure SMS_112
（10）
则PFCM直流母线电压可选为2500V以满足灵活潮流调节需求。
表2 三端口S2-SNOP装置参数表
Figure SMS_113
表3 三端口S2-SNOP仿真工况表
Figure SMS_114
结合具体的仿真实例来对设计得到的PFCM直流母线电压进行进一步说明；结合上述实施例中得到的PFCM直流母线电压，采用MATLAB/Simulink软件对三端口的S2-SNOP的潮流灵活调节能力进行仿真验证。三端口S2-SNOP的装置参数和仿真工况分别如表2和表3所示。
仿真结果表明，表3中给出了三种工况下的不同潮流值，三条馈线潮流在各个工况下均能跟随指令值，且PFCM与子模块电压恒定，说明装置可以稳定运行，综上，可以证明通过本发明得到的目标直流母线电压，可以实现S2-SNOP所联馈线的潮流灵活控制。
在本发明实施例中，通过响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。并获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。然后采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。并分别获取馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降。最后采用馈线对应的变压器二次侧电压、变压器阻抗压降和配电线路压降，确定馈线对应的公共连接点电压差。并基于全部公共连接点电压差，确定柔性互联开关对应的主回路参数。为S2-SNOP未来工程应用中的PFCM直流母线电压选取提供了数据与理论支撑，能够有效避免由于PFCM直流母线电压选取过高而造成的S2-SNOP成本增加和电压选取过低而造成的装置潮流调节能力不足等问题。能够帮助充分挖掘S2-SNOP装置的应用场景，在满足S2-SNOP各典型运行工况下的潮流控制需求的同时保证装置的经济性。
请参阅图6，图6本发明实施例三提供的一种柔性互联开关的主回路参数系统的结构框图。
本发明实施例三提供一种柔性互联开关的主回路参数设计系统，包括：
目标直流母线电压生成模块601，用于响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
变电站二次侧运行数据和线路运行数据获取模块602，用于获取目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据。
线路末端电压确定模块603，用于采用变电站二次侧运行数据和线路运行数据，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压。
主回路参数确定模块604，用于根据线路末端电压和目标直流母线电压，确定柔性互联开关对应的主回路参数。
可选地，工况需求数据包括交流输出电压、公共连接点电压和滤波电感压降，目标直流母线电压生成模块601包括：
初始直流母线电压生成模块，用于采用交流输出电压进行正弦脉宽调制，生成柔性互联开关对应的初始直流母线电压。
最大串联等效输出电压确定模块，用于根据馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。
目标直流母线电压生成子模块，用于采用最大串联等效输出电压对初始直流母线电压进行更新，生成柔性互联开关对应的目标直流母线电压。
可选地，最大串联等效输出电压确定模块可以执行以下步骤：
分别计算馈线之间对应的公共连接点电压的最大差值，生成馈线对应的电压差值；
选取电压差值中的最大值作为柔性互联开关对应的最大电压差值；
获取最大电压差值对应的最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降；
计算最大电压差值、最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降的和值，生成柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。
可选地，变电站二次侧运行数据包括变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流。线路运行数据包括线路电阻、线路电抗和线路电流。线路末端电压确定模块603包括：
变电站二次侧母线电压确定模块，用于采用变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流，分别确定柔性互联开关中各馈线对应的变电站二次侧母线电压。
线路末端电压压降确定模块，用于采用变电站二次侧母线电压、线路电阻、线路电抗和线路电流，确定馈线对应的线路末端电压压降。
线路末端电压确定子模块，用于根据线路末端电压压降和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的线路末端电压。
可选地，工况需求数据包括变压器容量、变压器功率因数角、线路容量和线路功率因数角。线路末端电压确定子模块可以执行以下步骤：
采用变压器容量、变压器功率因数角和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的变压器功率；
采用线路容量、线路功率因数角和线路末端电压压降，确定馈线对应的线路功率；
采用变压器功率、线路功率、线路末端电压压降和变电站二次侧母线电压，确定馈线对应的线路末端电压。
可选地，主回路参数确定模块604包括：
变压器阻抗压降和配电线路压降获取模块，用于分别获取馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降。
公共连接点电压差确定模块，用于采用馈线对应的变压器二次侧电压、变压器阻抗压降和配电线路压降，确定馈线对应的公共连接点电压差。
主回路参数确定子模块，用于根据全部公共连接点电压差，确定柔性互联开关对应的主回路参数。
可选地，主回路参数确定子模块可以执行以下步骤：
分别采用馈线对应的变压器二次侧电压，确定馈线之间对应的最大二次侧电压差值；
采用变压器阻抗压降和配电线路压降，确定馈线对应的最大压降差值；
计算最大二次侧电压差值与最大压降差值的和值，生成馈线对应的电压差阈值；
当全部公共连接点电压差都小于等于对应的电压差阈值时，将目标直流母线电压作为柔性互联开关对应的主回路参数。
本发明实施例还提供了一种电子设备，电子设备包括：存储器及处理器，存储器中储存有计算机程序；计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如上述任一实施例的柔性互联开关的主回路参数设计方法。
存储器可以是诸如闪存、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、EPROM、硬盘或者ROM之类的电子存储器。存储器具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。例如，用于程序代码的存储空间可以包括分别用于实现上面的方法中的各种步骤的各个程序代码。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，紧致盘（CD）、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。这些代码当由计算处理设备运行时，导致该计算处理设备执行上面所描述的柔性互联开关的主回路参数设计方法中的各个步骤。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一实施例的柔性互联开关的主回路参数设计方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种柔性互联开关的主回路参数设计方法，其特征在于，包括：
响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用所述工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压；
获取所述目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据；
采用所述变电站二次侧运行数据和所述线路运行数据，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压；
根据所述线路末端电压和所述目标直流母线电压，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数；
所述工况需求数据包括交流输出电压、公共连接点电压和滤波电感压降；所述采用所述工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压的步骤，包括：
采用所述交流输出电压进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的初始直流母线电压；
根据所述馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压；
采用所述最大串联等效输出电压对所述初始直流母线电压进行更新，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压；
所述根据所述线路末端电压和所述目标直流母线电压，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数的步骤，包括：
分别获取所述馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降；
采用所述馈线对应的变压器二次侧电压、所述变压器阻抗压降和所述配电线路压降，确定所述馈线对应的公共连接点电压差；
根据全部所述公共连接点电压差，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数；
所述根据全部所述公共连接点电压差，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数的步骤，包括：
分别采用所述馈线对应的变压器二次侧电压，确定所述馈线之间对应的最大二次侧电压差值；
采用所述变压器阻抗压降和所述配电线路压降，确定所述馈线对应的最大压降差值；
计算所述最大二次侧电压差值与所述最大压降差值的和值，生成所述馈线对应的电压差阈值；
当全部所述公共连接点电压差都小于等于对应的电压差阈值时，将所述目标直流母线电压作为所述柔性互联开关对应的主回路参数。
2.根据权利要求1所述的柔性互联开关的主回路参数设计方法，其特征在于，所述根据所述馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压的步骤，包括：
分别计算所述馈线之间对应的公共连接点电压的最大差值，生成馈线对应的电压差值；
选取所述电压差值中的最大值作为所述柔性互联开关对应的最大电压差值；
获取所述最大电压差值对应的最大第一滤波电感压降和最大第二滤波电感压降；
计算所述最大电压差值、所述最大第一滤波电感压降和所述最大第二滤波电感压降的和值，生成所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压。
3.根据权利要求1所述的柔性互联开关的主回路参数设计方法，其特征在于，所述变电站二次侧运行数据包括变压器二次侧电压、二次侧等效电阻、二次侧等效电抗和二次侧电流；所述线路运行数据包括线路电阻、线路电抗和线路电流；所述采用所述变电站二次侧运行数据和所述线路运行数据，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压的步骤，包括：
采用所述变压器二次侧电压、所述二次侧等效电阻、所述二次侧等效电抗和所述二次侧电流，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的变电站二次侧母线电压；
采用所述变电站二次侧母线电压、所述线路电阻、所述线路电抗和所述线路电流，确定所述馈线对应的线路末端电压压降；
根据所述线路末端电压压降和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的线路末端电压。
4.根据权利要求3所述的柔性互联开关的主回路参数设计方法，其特征在于，所述工况需求数据包括变压器容量、变压器功率因数角、线路容量和线路功率因数角；所述根据所述线路末端电压压降和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的线路末端电压的步骤，包括：
采用所述变压器容量、所述变压器功率因数角和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的变压器功率；
采用所述线路容量、所述线路功率因数角和所述线路末端电压压降，确定所述馈线对应的线路功率；
采用所述变压器功率、所述线路功率、所述线路末端电压压降和所述变电站二次侧母线电压，确定所述馈线对应的线路末端电压。
5.一种柔性互联开关的主回路参数设计系统，其特征在于，包括：
目标直流母线电压生成模块，用于响应接收到的柔性互联开关对应的工况需求数据，采用所述工况需求数据进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压；
变电站二次侧运行数据和线路运行数据获取模块，用于获取所述目标直流母线电压对应的变电站二次侧运行数据和线路运行数据；
线路末端电压确定模块，用于采用所述变电站二次侧运行数据和所述线路运行数据，分别确定所述柔性互联开关中各馈线对应的线路末端电压；
主回路参数确定模块，用于根据所述线路末端电压和所述目标直流母线电压，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数；
所述工况需求数据包括交流输出电压、公共连接点电压和滤波电感压降，所述目标直流母线电压生成模块包括：
初始直流母线电压生成模块，用于采用所述交流输出电压进行正弦脉宽调制，生成所述柔性互联开关对应的初始直流母线电压；
最大串联等效输出电压确定模块，用于根据所述馈线对应的公共连接点电压和滤波电感压降，确定所述柔性互联开关对应的最大串联等效输出电压；
目标直流母线电压生成子模块，用于采用所述最大串联等效输出电压对所述初始直流母线电压进行更新，生成所述柔性互联开关对应的目标直流母线电压；
所述主回路参数确定模块包括：
变压器阻抗压降和配电线路压降获取模块，用于分别获取所述馈线对应的线路末端电压中的变压器阻抗压降和配电线路压降；
公共连接点电压差确定模块，用于采用所述馈线对应的变压器二次侧电压、所述变压器阻抗压降和所述配电线路压降，确定所述馈线对应的公共连接点电压差；
主回路参数确定子模块，用于根据全部所述公共连接点电压差，确定所述柔性互联开关对应的主回路参数；
所述主回路参数确定子模块执行以下步骤：
分别采用所述馈线对应的变压器二次侧电压，确定所述馈线之间对应的最大二次侧电压差值；
采用所述变压器阻抗压降和所述配电线路压降，确定所述馈线对应的最大压降差值；
计算所述最大二次侧电压差值与所述最大压降差值的和值，生成所述馈线对应的电压差阈值；
当全部所述公共连接点电压差都小于等于对应的电压差阈值时，将所述目标直流母线电压作为所述柔性互联开关对应的主回路参数。
6.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中储存有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1-4任一项所述的柔性互联开关的主回路参数设计方法的步骤。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被执行时实现如权利要求1-4任一项所述的柔性互联开关的主回路参数设计方法。
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