CN116544948B - 一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法和系统，本发明当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；依据第三判断结果，将故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与待切换端口的一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，并将故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。解决了现有的技术投资成本高的技术问题。本发明通过三端口智能软开关与并联联络开关快速转供电技术，解决传统转供电方式的额外容量而增加成本的问题，实现端口快速选择投入，在负载不停电的情况下满足平滑转供电并降低智能软开关投资成本的目标。
Description
技术领域
本发明涉及智能软开关与并联联络开关的转供电技术领域，尤其涉及一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法和系统。
背景技术
配电网是电力系统的重要组成部分，与用户关系密切，保障配电网的安全对电力系统长期稳定运行具有重要的意义。配电网拓扑结构复杂，并且所处的环境具有多样性，容易发生故障，因此，对配电网故障的诊断和修复一直是我国电力工作者研究的重点。
当配电网发生故障后，会定位故障并隔离故障段；配电网虽然按照双电源的单环网或多电源多分段网络结构设计，但运行时考虑设备、保护和控制的具体特点，一般都按照开环方式运行，由此当发生永久性故障停电时，故障隔离停电区会包含非故障段；此时需要通过断路器开关动作进一步地隔离故障停电区，再通过联络开关以带电区域为电源最大限度、最快速度地恢复对非故障停电区的供电，这就是传统配电网快速转供电技术。然而随着分布式发电、储能和可控负载可预期地在配电网的大量接入，其明显的随机性和波动性会带来诸多问题，如电压越限、网络阻塞等，传统配电网调节手段有限，难以避免非故障区的供电中断。
因此，现有的技术是通过采用智能软开关取代联络开关，但采用智能软开关作为转供电的主通道时，需要远大于潮流控制模式下的容量裕度，导致大大增加了投资成本。
发明内容
本发明提供了一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法和系统，解决了现有的技术是通过采用智能软开关取代联络开关，但采用智能软开关作为转供电的主通道时，需要远大于潮流控制模式下的容量裕度，导致大大增加了投资成本的技术问题。
本发明第一方面提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，所述方法包括：
响应接收到的转供电请求，获取所述转供电请求对应的配电网信息；
判断所述配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于所述配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定所述第一判断结果对应的待切换端口；
判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；
按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开所述故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；
当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；
依据所述第三判断结果，将所述故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与所述待切换端口的一致，闭合所述故障端口对应的并联联络开关，并将所述故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。
可选地，在所述响应接收到的转供电请求，获取所述转供电请求对应的配电网信息步骤之前，还包括：
采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求；
若是，则获取所述线路故障保护请求对应的故障信息；其中，所述故障信息包括故障端口、所述故障端口所处的故障线路、所述故障端口对应的断路器和转供电功率；
采用所述故障信息和未故障信息生成配电网信息；
依据所述配电网信息生成转供电请求；
若否，则跳转执行所述采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求的步骤。
可选地。所述判断所述配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于所述配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定所述第一判断结果对应的待切换端口的步骤，包括：
从所述配电网信息中获取发生故障后的未故障端口对应的电源功率支撑能力值和所述未故障端口所处线路的负荷值以及故障端口进行故障清除后所需的转供电功率；
计算所述电源功率支撑能力与所述负荷值之间的差值，生成冗余功率；
判断所述冗余功率是否大于或等于所述转供电功率；
若否，则生成未完成转供电信息，并结束转供电操作；
若是，则选取所述冗余功率的最大值，并按照预设线路损耗计算方式分别计算两个所述未故障端口的线路损耗；其中，所述预设线路损耗计算公式如下：
；
式中，表示未故障端口侧在完成转供电后的线路损耗，I表示未故障端口侧完成转供电后的单相电流，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路有功功率，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路无功功率，/>代表未故障端口侧线路等效电阻，代表未故障端口侧完成转供电后的线路运行电压；f代表目标函数；
选取所述线路损耗的最小值对应的未故障端口确定为待切换端口。
可选地，所述判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果的步骤，包括：
判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧；
若是，则将所述故障端口对应的有功控制侧切换为直流电压控制模式；
若否，则持续所述直流电压控制模式。
可选地，所述按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开所述故障端口对应的断路器，生成已隔离信号的步骤，包括：
按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式；
通过配电网自动化系统断开所述故障端口对应的断路器，生成隔离故障信号；
实时监听是否接收到所述隔离故障信号；
若是，则生成已隔离信号；
若否，则跳转执行所述按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式的步骤。
可选地，所述当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果的步骤，包括：
当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值；
若是，则将所述故障端口对应的变流器启动过度孤岛控制模式；
若否，则持续所述低电压穿越控制模式。
可选地，所述预设控制模式包括有功控制模式和无功补偿控制模式；所述依据所述第三判断结果，将所述故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与所述待切换端口的一致，闭合所述故障端口对应的并联联络开关，并将所述故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息的步骤，包括：
依据所述第三判断结果，启动预设平滑预同步控制方式调整所述故障端口对应的电压相位和电压频率，直至所述电压相位和所述电压频率与所述待切换端口的电压相位和电压频率相同；
闭合所述故障端口对应的并联联络开关；
将所述故障端口对应的变流器切换为所述有功控制模式和所述无功补偿控制模式，生成已完成转供电信息。
本发明第二方面提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电系统，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，所述系统包括：
配电网信息模块，用于响应接收到的转供电请求，获取所述转供电请求对应的配电网信息；
待切换端口模块，用于判断所述配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于所述配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定所述第一判断结果对应的待切换端口；
第二判断结果模块，用于判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；
已隔离信号模块，用于按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开所述故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；
第三判断结果模块，用于当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；
已完成转供电信息模块，用于依据所述第三判断结果，将所述故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与所述待切换端口的一致，闭合所述故障端口对应的并联联络开关，并将所述故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。
本发明第三方面提供的一种电子设备，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如上述任一项所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤。
本发明第四方面提供的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所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法。
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转供电请求，获取转供电请求对应的配电网信息；判断配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定第一判断结果对应的待切换端口；判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；依据第三判断结果，将故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与待切换端口的一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，并将故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。解决了现有的技术是通过采用智能软开关取代联络开关，但采用智能软开关作为转供电的主通道时，需要远大于潮流控制模式下的容量裕度，导致大大增加了投资成本的技术问题。
本发明通过三端口智能软开关与并联联络开关快速转供电技术，在提升配电网供电可靠性的同时，也解决传统转供电方式的合闸冲击、智能软开关作为转供电通道需要的额外容量而增加成本的问题，实现端口快速选择投入，在负载不停电的情况下满足平滑转供电并降低智能软开关投资成本的目标。
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智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例一提供的一种装设智能软开关的配电网系统的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的智能软开关单侧变流器的结构原理图；
图4为本发明实施例二提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤流程图；
图5为本发明实施例二提供的一种装设智能软开关的配电网系统的故障示意图；
图6为本发明实施例二提供的含并联联络开关的三端口智能软开关快速转供电的流程图；
图7为本发明实施例三提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电系统的结构框图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法和系统，用于解决现有的技术是通过采用智能软开关取代联络开关，但采用智能软开关作为转供电的主通道时，需要远大于潮流控制模式下的容量裕度，导致大大增加了投资成本的技术问题。
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1-3，图1为本发明实施例一提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤流程图。
本发明提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，本方法包括以下步骤：
步骤101、响应接收到的转供电请求，获取转供电请求对应的配电网信息。
需要说明的是，本发明采用基于三端口智能软开关与并联联络开关平滑切换策略实现的快速转供电配电网系统，可参照图2，该系统中包含三条由不同变电站的母线引出的配电线路，各配电线路上各有三个负荷节点，每个节点包含两个断路器，用于隔离故障线路。其中，智能软开关（SOP，soft open point）装设在三条配电线路的末端，也是三条配电线路的联络节点，其两端同时设有并联联络开关，该开关为常开开关。
智能软开关指的是一种取代传统联络开关的新型智能配电装置，应用于配电网中将电能进行交、直流转换的送电设备，主要由全控型的电力电子装置构成，能够实现其各端点之间的有功和无功功率调节，实现对配电网的实时优化及有效应对分布式电源和负荷的随机变化。
具体地，参照图3，智能软开关本由两个模块化多电平变流器（MMC，ModularMultilevel Converter）组成，每个MMC的结构如图3所示，以结构简单的子模块（SM，Sub-module）为基本单元，构成三相桥式结构；图中为电网等效电感，/>为桥臂等效电阻，为桥臂等效电感，/>为子模块电容。三相电桥的每个桥臂由n个SM组成，SM内部由2个带反向二极管（/>，/>）的全控型开关器件和储能电容组成。
并联联络开关指的是联络开关装在联络柜里，起联络作用的开关。主要用在两个电源的配电系统中，一个电源出现故障，通过联络开关把故障电源的负荷转移到另一个电源，提高供电可靠性。并联联络开关连接智能软开关的两端，一般情况下保持开断状态，当一端失去电源时并联联络开关闭合，完成负荷转移。
平滑切换指的是在开关状态变化时，使得设备端口电压电流冲击尽可能降低的措施。
转供电指的是改变用电负荷的供电电源。
配电网信息包括故障线路、故障线路对应的智能软开关的端口、未故障线路对应的智能软开关的端口处的冗余功率、故障线路对应的智能软开关的端口所需的转供电功率等信息。
在具体实施例中，当配电网自动化系统识别到线路发生故障时，识别故障位置，将故障位置信息和未故障信息结合成配电网信息，并生成转供电请求，当接收到转供电请求时，获取转供电请求携带的配电网信息。
步骤102、判断配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定第一判断结果对应的待切换端口。
需要说明的是，未故障端口指的是未故障线路对应的智能软开关的端口。
故障端口指的是故障线路对应的智能软开关的端口。
冗余功率指的是在支撑本线路负荷功率情况下，还有剩余的负荷功率支撑能力。
转供电功率指的是故障线路需要恢复正常运行时所需要的负荷功率。
待切换端口指的是需要将故障端口的电源切换过去的端口。
在本发明实施例中，当判断出配电网信息对应的未故障端口的冗余功率大于故障端口的转供电功率时，说明该未故障端口有能力承接故障端口的负荷，即可确定选取将故障端口切换过去的待切换端口。当判断出配电网信息对应的未故障端口的冗余功率大于故障端口的转供电功率时，说明该未故障端口没有能力承接故障端口的负荷。
步骤103、判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果。
需要说明的是，智能软开关两侧变流器的配电网线路分别有两种控制模式，分别为有功控制模式变流器侧的配电网线路和直流电压控制模式变流器侧的配电网线路。直流电压控制侧指的是直流电压控制模式变流器侧的配电网线路；有功控制侧指的是有功控制模式变流器侧的配电网线路。
在具体实施例中，从配电网信息中获取故障端口所处线路位置，并判断该线路所属变流器的控制模式，如果是处于直流电压控制模式变流器侧的配电网线路，则保持故障线路处于直流电压控制侧，如果是处于有功控制模式变流器侧的配电网线路，则将有功控制模式切换为直流电压控制模式。
步骤104、按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开故障端口对应的断路器，生成已隔离信号。
需要说明的是，低电压穿越控制模式指的是小型发电系统在确定的时间内承受一定限值的电网低电压而不退出运行的能力。
在具体实施例中，按照第二判断结果，不管是故障端口保持直流电压控制侧还是切换为直流电压控制侧，都将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并通过断开故障线路段两侧断路器以隔离故障，并生成已隔离信号。
步骤105、当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果。
需要说明的是，额定电压指的是电路中设定好的工作电压，额定电压峰值指的是电压有效值的一定倍数，具体地，可按实际电路确定该倍数。
在具体实施例中，当接收到已隔离信号时，立即判断故障端口对应的电网单相电压是否有任意一相超过额定电压峰值，如果超过执行相应操作，如果没有超过则保持。
步骤106、依据第三判断结果，将故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与待切换端口的一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，并将故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。
需要说明的是，预设控制模式指的是有功控制模式和无功补偿控制模式。
在本发明实施例中，依据第三判断结果将故障端口侧变流器保持低电压穿越控制，并按照待切换端口侧的电压相位和电压频率，启动平滑预同步控制将故障端口侧电压相位和电压频率调整至与待切换端口侧的电压相位和电压频率一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，完成负荷转移，并将故障侧变流器切换为有功控制模式和无功补偿控制模式，并控制输出有功为0，完成转供电过程。
本发明通过响应接收到的转供电请求，获取转供电请求对应的配电网信息；判断配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定第一判断结果对应的待切换端口；判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；依据第三判断结果，将故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与待切换端口的一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，并将故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。解决了现有的技术是通过采用智能软开关取代联络开关，但采用智能软开关作为转供电的主通道时，需要远大于潮流控制模式下的容量裕度，导致大大增加了投资成本的技术问题。
本发明通过三端口智能软开关与并联联络开关快速转供电技术，在提升配电网供电可靠性的同时，也解决传统转供电方式的合闸冲击、智能软开关作为转供电通道需要的额外容量而增加成本的问题，实现端口快速选择投入，在负载不停电的情况下满足平滑转供电并降低智能软开关投资成本的目标。
请参阅图4-6，图4为本发明实施例二提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤流程图。
本发明提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，本方法包括以下步骤：
可选地，在步骤201之前，还包括以下步骤S11-S15：
S11、采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求；
S12、若是，则获取线路故障保护请求对应的故障信息；其中，故障信息包括故障端口、故障端口所处的故障线路、故障端口对应的断路器和转供电功率；
S13、采用故障信息和未故障信息生成配电网信息；
S14、依据配电网信息生成转供电请求；
S15、若否，则跳转执行采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求的步骤。
需要说明的是，线路故障保护请求指的是线路出现故障而触发生成的保护请求。
配电网自动化系统具备识别故障位置的能力，主要分为三种模式：集中控制的主站监控式馈线处理模式、基于重合器的馈线处理模式以及基于系统保护的馈线处理模式。系统可自动分析判断线路中保护动作的情况，并判断故障动作过程，进而确定故障区段，同时统计损失负荷数据。
在本发明实施例中，当配电网自动化系统监听到线路发生故障的保护请求时，获取对应的故障信息，并结合故障信息和未故障信息生成配电网信息，并触发生成转供电请求。当没有监听到线路发生故障的保护请求时，需要重复执行步骤S11的操作。
步骤201、响应接收到的转供电请求，获取转供电请求对应的配电网信息。
在本发明实施例中，参照图5，本发明提出的转供电技术应用于图5所示的故障场景中，当接收到转供电请求时，获取转供电请求对应的配电网信息。
步骤202、判断配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定第一判断结果对应的待切换端口。
可选地，步骤202包括以下步骤S21-S26：
S21、从配电网信息中获取发生故障后的未故障端口对应的电源功率支撑能力值和未故障端口所处线路的负荷值以及故障端口进行故障清除后所需的转供电功率；
S22、计算电源功率支撑能力与负荷值之间的差值，生成冗余功率；
S23、判断冗余功率是否大于或等于转供电功率；
S24、若否，则生成未完成转供电信息，并结束转供电操作；
S25、若是，则选取冗余功率的最大值，并按照预设线路损耗计算方式分别计算两个未故障端口的线路损耗；其中，预设线路损耗计算公式如下：
；
式中，表示未故障端口侧在完成转供电后的线路损耗，I表示未故障端口侧完成转供电后的单相电流，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路有功功率，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路无功功率，/>代表未故障端口侧线路等效电阻，代表未故障端口侧完成转供电后的线路运行电压；f代表目标函数；
S26、选取线路损耗的最小值对应的未故障端口确定为待切换端口。
需要说明的是，参照图5，以故障2为例，当确定有功功率侧发生故障2后，此时通过选择MMC或者MMC2配合开展快速转供电流程。
在本发明实施例中，参照图6的流程执行快速转供电操作。具体地，针对预设端口选择判据，首先，应满足未故障端口电源的功率支撑能力，即从配电网信息中获取发生故障后的未故障端口对应的电源功率支撑能力值和未故障端口所处线路的负荷值以及故障端口进行故障清除后所需的转供电功率，计算电源功率支撑能力与负荷值之间的差值，生成冗余功率，并判断冗余功率大于或等于转供电功率。
具体计算公式如下：
（1）
式中，代表故障后未故障端口电源功率支撑能力，/>代表未故障端口所处线路的负荷大小，/>代表故障端口进行故障清除后所需转供电负荷功率大小，f代表目标函数。
具体地，通过式（1）可知，未故障端口的功率支撑能力应满足故障清除后，故障端口剩余负荷的功率需求，最终选择的端口需满足转供电负荷功率的基础上，目标函数需选取冗余功率的最大值。
如果对于两个未故障端口均满足式（1）的要求，则此时需针对未故障端口在完成转供电后的线路损耗进行计算比较，选择线路耗损最小的未故障端口作为待切换端口，即满足以下计算公式：
（2）
式中，表示未故障端口侧在完成转供电后的线路损耗，I表示未故障端口侧完成转供电后的单相电流，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路有功功率，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路无功功率，/>代表未故障端口侧线路等效电阻，代表未故障端口侧完成转供电后的线路运行电压；f代表目标函数。
具体地，由式（1）和式（2）构成故障后的未故障端口选择判据，从而配合并联联络开关完成整体平滑切换。
步骤203、判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果。
可选地，步骤203包括以下步骤S31-S33：
S31、判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧；
S32、若是，则将故障端口对应的有功控制侧切换为直流电压控制侧模式；
S33、若否，则持续直流电压控制侧模式。
需要说明的是，参照图5可知，故障场景中，在确定的智能软开关两侧变流器的控制模式下，设置了故障1和故障2两种故障，分别位于智能软开关有功控制模式变流器侧的配电网线路和直流控制模式变流器侧的配电网线路中，且均为三相接地短路故障。
在本发明实施例中，故障1和故障2只发生其中一个，首先发生故障后，通过配电网自动化系统自动识别故障位置，从配电网中获取故障线路区段，并判断故障线路所处端口对应的是智能软开关直流电压控制模式的变流器侧配电网还是有功控制模式变流器侧的配电网，如果发生在直流电压控制侧，则先将有功控制侧切换为直流电压控制模式，如果不是发生在直流电压控制侧，则保持直流电压控制侧模式不变。
步骤204、按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开故障端口对应的断路器，生成已隔离信号。
可选地，步骤204包括以下步骤S41-S45：
S41、按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式；
S42、通过配电网自动化系统断开故障端口对应的断路器，生成隔离故障信号；
S43、实时监听是否接收到隔离故障信号；
S44、若是，则生成已隔离信号；
S45、若否，则跳转执行按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式的步骤。
在本发明实施例中，按照第二判断结果生成的将有功控制侧切换为直流电压控制模式或是保持直流电压控制侧模式不变。都需要将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，随后通过配电网自动化系统断开故障线路段两侧的断路器以隔离故障，便于完成负荷转移，并生成隔离故障信号。实时监听配电网自动化系统发送的隔离故障信号，当接收到隔离故障信号时，生成已隔离信号，如未接收到隔离故障信号，则重复跳转至步骤S41。
步骤205、当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果。
可选地，步骤205包括以下步骤S51-S53：
S51、当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值；
S52、若是，则将故障端口对应的变流器启动过度孤岛控制模式；
S53、若否，则持续低电压穿越控制模式。
在本发明实施例中，当接收到已隔离信号时，立即判断故障端口对应的电网单相电压是否有任一相电压超过额定电压峰值，如果超过则将故障侧变流器切换为过度孤岛控制模式，如果没有超过则持续低电压穿越控制模式。
步骤206、依据第三判断结果，启动预设平滑预同步控制方式调整故障端口对应的电压相位和电压频率，直至电压相位和电压频率与待切换端口的电压相位和电压频率相同。
需要说明的是，平滑预同步控制方式指的是在开关状态变化时，使得故障端口电压冲击尽可能降低的情况下，控制故障端口的电压相位与电压频率调整与待切换端口的电压相位和电压频率同步一致。
在本发明实施例中，依据第三判断结果，将故障侧变流器保持低电压穿越控制模式后，通过配电网信息获取待切换端口的电压相位和电压频率，并启动预设平滑预同步控制方式调整故障端口对应的电压相位和电压频率，直至故障端口对应的电压相位和电压频率与满足条件的待切换端口的电压相位和电压频率一致，便于将故障端口投入或切换至待切换端口进行转供电。
步骤207、闭合故障端口对应的并联联络开关。
在本发明实施例中，闭合故障端口对应的并联联络开关，完成负荷转移。
步骤208、将故障端口对应的变流器切换为有功控制模式和无功补偿控制模式，生成已完成转供电信息。
在本发明实施例中，将故障端口对应的变流器切换为有功控制模式和无功补偿控制模式，并控制输出有功为0，完成最终的转供电操作。
本发明通过响应接收到的转供电请求，获取转供电请求对应的配电网信息；判断配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定第一判断结果对应的待切换端口；判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；依据第三判断结果，将故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与待切换端口的一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，并将故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。解决了现有的技术是通过采用智能软开关取代联络开关，但采用智能软开关作为转供电的主通道时，需要远大于潮流控制模式下的容量裕度，导致大大增加了投资成本的技术问题。
本发明通过三端口智能软开关与并联联络开关快速转供电技术，在提升配电网供电可靠性的同时，也解决传统转供电方式的合闸冲击、智能软开关作为转供电通道需要的额外容量而增加成本的问题，实现端口快速选择投入，在负载不停电的情况下满足平滑转供电并降低智能软开关投资成本的目标。
请参阅图7，图7为本发明实施例三提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电系统的结构框图。
本发明提供的一种智能软开关与并联联络开关的转供电系统，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，本系统包括：
配电网信息模块701，用于响应接收到的转供电请求，获取转供电请求对应的配电网信息；
待切换端口模块702，用于判断配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定第一判断结果对应的待切换端口；
第二判断结果模块703，用于判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；
已隔离信号模块704，用于按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；
第三判断结果模块705，用于当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；
已完成转供电信息模块706，用于依据第三判断结果，将故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与待切换端口的一致，闭合故障端口对应的并联联络开关，并将故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。
可选地，在配电网信息模块701之前，还包括：
保护请求子模块，用于采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求；
故障信息子模块，用于若是，则获取线路故障保护请求对应的故障信息；其中，故障信息包括故障端口、故障端口所处的故障线路、故障端口对应的断路器和转供电功率；
配电网信息子模块，用于采用故障信息和未故障信息生成配电网信息；
转供电请求子模块，用于依据配电网信息生成转供电请求；
第一跳转执行子模块，用于若否，则跳转执行采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求的步骤。
可选地，待切换端口模块702包括：
获取功率子模块，用于从配电网信息中获取发生故障后的未故障端口对应的电源功率支撑能力值和未故障端口所处线路的负荷值以及故障端口进行故障清除后所需的转供电功率；
冗余功率子模块，用于计算电源功率支撑能力与负荷值之间的差值，生成冗余功率；
转供电功率子模块，用于判断冗余功率是否大于或等于转供电功率；
转供电操作子模块，用于若否，则生成未完成转供电信息，并结束转供电操作；
线路损耗子模块，用于若是，则选取冗余功率的最大值，并按照预设线路损耗计算方式分别计算两个未故障端口的线路损耗；其中，预设线路损耗计算公式如下：
；
式中，表示未故障端口侧在完成转供电后的线路损耗，I表示未故障端口侧完成转供电后的单相电流，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路有功功率，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路无功功率，/>代表未故障端口侧线路等效电阻，代表未故障端口侧完成转供电后的线路运行电压；f代表目标函数；
待切换端口子模块，用于选取线路损耗的最小值对应的未故障端口确定为待切换端口。
可选地，第二判断结果模块703包括：
直流电压控制侧子模块，用于判断故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧；
直流电压控制模式子模块，用于若是，则将故障端口对应的有功控制侧切换为直流电压控制模式；
第一持续子模块，用于若否，则持续直流电压控制模式。
可选地，已隔离信号模块704包括：
切换模式子模块，用于按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式；
隔离故障信号子模块，用于通过配电网自动化系统断开故障端口对应的断路器，生成隔离故障信号；
监听子模块，用于实时监听是否接收到隔离故障信号；
已隔离信号子模块，用于若是，则生成已隔离信号；
第二跳转执行子模块，用于若否，则跳转执行按照第二判断结果将故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式的步骤。
可选地，第三判断结果模块705包括：
额定电压峰值子模块，用于当接收到已隔离信号时，判断故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值；
启动子模块，用于若是，则将故障端口对应的变流器启动过度孤岛控制模式；
第二持续子模块，用于若否，则持续低电压穿越控制模式。
可选地，预设控制模式包括有功控制模式和无功补偿控制模式；已完成转供电信息模块706包括：
平滑预同步控制子模块，用于依据第三判断结果，启动预设平滑预同步控制方式调整故障端口对应的电压相位和电压频率，直至电压相位和电压频率与待切换端口的电压相位和电压频率相同；
闭合子模块，用于闭合故障端口对应的并联联络开关；
已完成转供电信息子模块，用于将故障端口对应的变流器切换为有功控制模式和无功补偿控制模式，生成已完成转供电信息。
本发明实施例四还提供了一种电子设备，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智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤。
本发明实施例五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，计算机程序被执行时实现如上述任一实施例的智能软开关与并联联络开关的转供电方法。
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，所述单元的划分，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。
所述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。
所述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所述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-OnlyMemory）、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。
以上所述，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 (9)
1.一种智能软开关与并联联络开关的转供电方法，其特征在于，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，所述方法包括：
响应接收到的转供电请求，获取所述转供电请求对应的配电网信息；
判断所述配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于所述配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定所述第一判断结果对应的待切换端口；
所述判断所述配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于所述配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定所述第一判断结果对应的待切换端口的步骤，包括：
从所述配电网信息中获取发生故障后的未故障端口对应的电源功率支撑能力值和所述未故障端口所处线路的负荷值以及故障端口进行故障清除后所需的转供电功率；
计算每个所述未故障端口对应的电源功率支撑能力值与所述未故障端口所处线路的负荷值之间的差值，生成各所述未故障端口对应的冗余功率；其中，所述未故障端口对应的冗余功率的计算公式为：
（1）
式中，代表故障后未故障端口的电源功率支撑能力值，/>代表未故障端口所处线路的负荷值，/>代表故障端口进行故障清除后所需的转供电功率，f代表式（1）的目标函数；其中，所述未故障端口的电源功率支撑能力值应满足故障清除后，故障端口剩余负荷的功率需求，最终选择的端口需满足所述转供电功率的基础上，式（1）的目标函数需选取所述冗余功率的最大值；
判断所述冗余功率是否大于或等于所述转供电功率；
若否，则生成未完成转供电信息，并结束转供电操作；
若是，则在两个所述未故障端口均满足式（1）的要求下，按照预设线路损耗计算方式分别计算两个所述未故障端口的线路损耗；其中，所述预设线路损耗的计算公式如下：
（2）
式中，表示未故障端口侧在完成转供电后的线路损耗，I表示未故障端口侧完成转供电后的单相电流，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路有功功率，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路无功功率，/>代表未故障端口侧线路等效电阻，/>代表未故障端口侧完成转供电后的线路运行电压；f代表式（2）的目标函数；
选取所述线路损耗的最小值对应的未故障端口确定为待切换端口；
判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；
按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开所述故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；
当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；
依据所述第三判断结果，将所述故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与所述待切换端口的一致，闭合所述故障端口对应的并联联络开关，并将所述故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。
2.根据权利要求1所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法，其特征在于，在所述响应接收到的转供电请求，获取所述转供电请求对应的配电网信息步骤之前，还包括：
采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求；
若是，则获取所述线路故障保护请求对应的故障信息；其中，所述故障信息包括故障端口、所述故障端口所处的故障线路、所述故障端口对应的断路器和转供电功率；
采用所述故障信息和未故障信息生成配电网信息；
依据所述配电网信息生成转供电请求；
若否，则跳转执行所述采用配电网自动化系统实时监听是否接收到线路故障保护请求的步骤。
3.根据权利要求1所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法，其特征在于，所述判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果的步骤，包括：
判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧；其中，所述故障端口的数量为一个；
若是，则将所述未故障端口对应的有功控制侧切换为直流电压控制模式；
若否，则保持所述未故障端口对应的直流电压控制侧的直流电压控制模式不变。
4.根据权利要求1所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法，其特征在于，所述按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开所述故障端口对应的断路器，生成已隔离信号的步骤，包括：
按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式；
通过配电网自动化系统断开所述故障端口对应的断路器，生成隔离故障信号；
实时监听是否接收到所述隔离故障信号；
若是，则生成已隔离信号；
若否，则跳转执行所述按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式的步骤。
5.根据权利要求1所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法，其特征在于，所述当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果的步骤，包括：
当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值；
若是，则将所述故障端口对应的变流器启动过度孤岛控制模式；
若否，则持续所述低电压穿越控制模式。
6.根据权利要求1所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法，其特征在于，所述预设控制模式包括有功控制模式和无功补偿控制模式；所述依据所述第三判断结果，将所述故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与所述待切换端口的一致，闭合所述故障端口对应的并联联络开关，并将所述故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息的步骤，包括：
依据所述第三判断结果，启动预设平滑预同步控制方式调整所述故障端口对应的电压相位和电压频率，直至所述电压相位和所述电压频率与所述待切换端口的电压相位和电压频率相同；
闭合所述故障端口对应的并联联络开关；
将所述故障端口对应的变流器切换为所述有功控制模式和所述无功补偿控制模式，生成已完成转供电信息。
7.一种智能软开关与并联联络开关的转供电系统，其特征在于，应用于装设有三端口智能软开关的配电网系统，所述智能软开关与并联联络开关的转供电系统包括：
配电网信息模块，用于响应接收到的转供电请求，获取所述转供电请求对应的配电网信息；
待切换端口模块，用于判断所述配电网信息对应的未故障端口的冗余功率是否大于所述配电网信息对应的故障端口的转供电功率，生成第一判断结果，并确定所述第一判断结果对应的待切换端口；其中，所述待切换端口模块包括：
获取功率子模块，用于从所述配电网信息中获取发生故障后的未故障端口对应的电源功率支撑能力值和所述未故障端口所处线路的负荷值以及故障端口进行故障清除后所需的转供电功率；
冗余功率子模块，用于计算每个所述未故障端口对应的电源功率支撑能力值与所述未故障端口所处线路的负荷值之间的差值，生成各所述未故障端口对应的冗余功率；其中，所述未故障端口对应的冗余功率的计算公式为：
（1）
式中，代表故障后未故障端口的电源功率支撑能力值，/>代表未故障端口所处线路的负荷值，/>代表故障端口进行故障清除后所需的转供电功率，f代表式（1）的目标函数；其中，所述未故障端口的电源功率支撑能力值应满足故障清除后，故障端口剩余负荷的功率需求，最终选择的端口需满足所述转供电功率的基础上，式（1）的目标函数需选取所述冗余功率的最大值；
转供电功率子模块，用于判断所述冗余功率是否大于或等于所述转供电功率；
转供电操作子模块，用于若否，则生成未完成转供电信息，并结束转供电操作；
线路损耗子模块，用于若是，则在两个所述未故障端口均满足式（1）的要求下，按照预设线路损耗计算方式分别计算两个所述未故障端口的线路损耗；其中，所述预设线路损耗的计算公式如下：
（2）
式中，表示未故障端口侧在完成转供电后的线路损耗，I表示未故障端口侧完成转供电后的单相电流，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路有功功率，/>代表未故障端口侧在完成转供电后的线路无功功率，/>代表未故障端口侧线路等效电阻，/>代表未故障端口侧完成转供电后的线路运行电压；f代表式（2）的目标函数；
待切换端口子模块，用于选取所述线路损耗的最小值对应的未故障端口确定为待切换端口；
第二判断结果模块，用于判断所述故障端口所处线路位置是否处于直流电压控制侧，生成第二判断结果；
已隔离信号模块，用于按照所述第二判断结果将所述故障端口对应的变流器切换为低电压穿越控制模式，并断开所述故障端口对应的断路器，生成已隔离信号；
第三判断结果模块，用于当接收到所述已隔离信号时，判断所述故障端口对应的电网单相电压是否存在任一相电压超过额定电压峰值，生成第三判断结果；
已完成转供电信息模块，用于依据所述第三判断结果，将所述故障端口对应的电压相位和电压频率调整至与所述待切换端口的一致，闭合所述故障端口对应的并联联络开关，并将所述故障端口对应的变流器切换为预设控制模式，生成已完成转供电信息。
8.一种电子设备，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1-6任一项所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法的步骤。
9.一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1-6任一项所述的智能软开关与并联联络开关的转供电方法。
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| CN107546844A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-01-05 | 中国科学院电工研究所 | 一种电力电子变压器级联功率模块冗余容错控制方法 |
| CN112448388A (zh) * | 2020-11-04 | 2021-03-05 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 基于智能软开关与联络开关并联的转供电系统的控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 10kV以下配电变压器及线路降损节能运行的研究;闫晓莹;;现代物业(上旬刊)(第12期);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116544948A (zh) | 2023-08-04 |
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