一种配电网双端柔性互联配电系统及其配电方法技术方案

本发明专利技术提供一种配电网双端柔性互联配电系统及配电方法，配电网双端柔性互联配电系统具备两个交流端口和一个直流配电端口，通过内部的电力电子设备、开关和储能构成的电气回路，以及控制器、交换机和测量互感器构成的测控回路的配合实现两个交流端口的柔性互联，同时提供直流源的输出。使用所述系统，提出的配电方法包括交流配电端口1、直流配电端口2和内部设置故障下的配电切换方案。本发明专利技术可通过双端供电系统的柔性交互，实现闭环运行，提高供电可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网双端柔性互联配电系统及其配电方法
本专利技术属于配电领域，涉及一种配电方法，具体涉及一种配电网双端柔性互联配电系统及其配电方法。
技术介绍
配电网一般采用闭环设计、开环运行，其结构呈辐射状。采用闭环结构是为了提高运行的灵活性和供电可靠性；开环运行一方面是为了限制短路故障电流，防止断路器超出遮断容量发生爆炸，另一方面是控制故障波及范围，避免故障停电范围扩大。当配电网发生故障，闭环设计的配电网通过联络开关实现非故障区域的持续供电。但是随着供电可靠性的提高，尤其兵工厂、大型钢厂、火箭发射基地、医院等等一类负荷要保证不间断供电。闭环设计、开环运行的配电网络虽然能够在故障后能够通过联络开关的切换实现非故障区域的持续供电，可因为开关切换时间和故障判断时间，无法实现零感知或无缝，已无法满足用电需求。现对一类负荷大多采用不间断电源作为备用来实现，但是成本太高，且需要提供一定容量的电池，且电池存在生命周期，无法保障经济性。另一方面，因为开环运行的局限性，无法实现真正的多端互联，也就无法实现一侧重载后的负荷均衡。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种配电网双端柔性互联配电系统及配电方法。本专利技术技术方案如下：第一方面，本专利技术提供了一种配电网双端柔性互联配电系统，所述系统包括第一交流端口、第二交流端口和一个直流配电端口；所述系统还包括配电网双端柔性互联电气回路以及配电网双端柔性互联测控回路；所述配电网双端柔性互联电气回路包括第一交流转直流双向换流器(C1)、第二交流转直流双向换流器(C2)、直转直流双向换流器(C3)以及第一断路器(B1)、第二断路器(B2)、第三断路器(B3)、第一直流断路器(B4)、第二直流断路器(B5)以及储能；所述第一断路器(B1)的两端分别连接第一交流端口、第二交流端口；所述第一交流转直流双向换流器(C1)与第二交流转直流双向换流器之间(C2)串联第二断路器(B2)和第三断路器(B3)；所述储能连接直转直流双向换流器(C3)的一端，所述直转直流双向换流器(C3)的另一端通过第一直流断路器(B4)接入第二断路器(B2)和第三断路器(B3)之间的直流电路；所述第二直流断路器(B5)的一端接入第二断路器(B2)和第三断路器(B3)之间的直流电路，其另一端连接直流配电端口；所述配电网双端柔性互联测控回路包括第一电压采样互感器、第二电压采样互感器、电流采样互感器、直流电压采样传感器和直流电流采样传感器、交换器以及控制器；所述第一电压采样互感器和第二电压采样互感器，分别用于测量第一交流端口和第二交流端口的电压；所述电流采样互感器，用于测量第一交流端口的电流；所述直流电压采样，用于采集直流配电端口的直流电压；所述直流电流测量互感器，用于采集直流配电端口的直流电流；所述控制器通过所述交换器与所有的电子设备建立通讯关系，传递启停命令和功率变换命令并控制系统内开关的合分。在另一方面，本专利技术提供了控制以上技术方案中所述的配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式、联络开关备用配电模式1、联络开关备用配电模式2、隔离模式1或隔离模式1几种状态；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式时，当电网失电时，能够保障持续供电；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式1时，第一交流端口和第二交流端口连通，实现第一交流端口的电能向第二交流端口输出；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式2时，第一交流端口和第二交流端口连通，实现第二交流端口的电能向第一交流端口输出；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在隔离模式1或隔离模式2时，交流配电端口与直流配电端口完全隔离。进一步地，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式的具体方法如下：当与第一交流端口并联的第一电压测量互感器检测到第一交流端口的电压在合格范围内，且第一交流转直流双向换流器(C1)和第二交流转直流双向换流器(C2)正常工作时，控制器控制第一交流转直流双向换流器(C1)运行在直流下垂控制模式，第二交流转直流双向换流器(C2)运行在交流下垂控制模式，直转直流双向换流器(C3)运行在直流下垂控制模式；同时控制第一断路器(B1)为断开状态，其余断路器和直流断路器为闭合状态。进一步地，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式1的具体方法如下：当与第一交流端口并联的第一电压测量互感器检测到第一交流端口的电压在合格范围内，且直转直流双向换流器(C3)无法工作，第二交流端口的外网失电时，控制第一交流转直流双向换流器(C1)运行在停运模式，第二交流转直流双向换流器(C2)运行在停运模式，直转直流双向换流器(C3)运行在直流下垂控制模式或停运模式，同时第一断路器(B1)和第二断路器(B2)为闭合状态，第三断路器(B3)为断开状态，第一直流断路器(B4)和第二直流断路器(B5)为闭合状态。进一步地，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式2的具体方法如下：当第一交流端口的外网失电时，且当与第二交流端口并联的第二电压测量互感器检测到第二交流端口的电压在合格范围内，控制第一交流转直流双向换流器(C1)运行在停运模式，第二交流转直流双向换流器(C2)运行在交流下垂模式，直转直流双向换流器(C3)运行在直流下垂控制模式；第一断路器(B1)为闭合状态，第二断路器(B2)为断开状态，第三断路(B3)、第一直流断路器(B4)和第二直流断路器(B5)都为闭合状态。进一步地，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在隔离模式1的具体方法如下：当第一交流转直流双向换流器(C1)或第二交流转直流双向换流器(C2)无法正常工作；或第一交流配电端口的外网发生永久性故障时，控制第一交流转直流双向换流器(C1)和第二交流转直流双向换流器(C2)中无法正常工作的为停运状态，能够正常工作的为运行状态；直转直流双向换流器(C3)运行在直流下垂控制模式；第一断路器(B1)为断开状态，其余断路器和直流断路器为闭合状态。进一步地，控制所述的配电网双端柔性互联配电系统运行在隔离模式2的具体方法如下：当第二交流配电端口中的外网发生的故障为永久性故障，控制第一交流转直流双向换流器(C1)和第二交流转直流双向换流器(C2)运行在停运模式，直转直流双向换流器(C3)运行在直流下垂控制模式；第一断路器(B1)为断开状态，其余断路器和直流断路器为闭合状态。在以上技术方案中，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在不同模式下的切换方法如下：当所述配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式时，检测到第一交流配电端口电压超出电网合格范围时，由正常运行柔性互联模式切换为联络开关备用配电模式2；切换方法为，闭合第一断路器(B1)，断开第二断路器(B2),停运第一交流转直流双向换流器(C1)；当切换后导致第一交流配电端口的电压仍然超出电网合格范围，切换为隔离模式1，切换方法为断开第一断路器(B1)，闭合第二断路器(B2)；当所述配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式时，检测到第二交流配电端口电压超过电网合格范围时，控制第二交流转直流双向换流器(C2)低电压穿越运行，当持续为此低压状态100s时，由正本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网双端柔性互联配电系统，其特征在于：所述系统包括第一交流端口、第二交流端口和一个直流配电端口；所述系统还包括配电网双端柔性互联电气回路以及配电网双端柔性互联测控回路；所述配电网双端柔性互联电气回路包括第一交流转直流双向换流器(C1)、第二交流转直流双向换流器(C2)、直转直流双向换流器(C3)以及第一断路器(B1)、第二断路器(B2)、第三断路器(B3)、第一直流断路器(B4)、第二直流断路器(B5)以及储能；所述第一断路器(B1)的两端分别连接第一交流端口、第二交流端口；所述第一交流转直流双向换流器(C1)与第二交流转直流双向换流器之间(C2)串联第二断路器(B2)和第三断路器(B3)；所述储能连接直转直流双向换流器(C3)的一端，所述直转直流双向换流器(C3)的另一端通过第一直流断路器(B4)接入第二断路器(B2)和第三断路器(B3)之间的直流电路；所述第二直流断路器(B5)的一端接入第二断路器(B2)和第三断路器(B3)之间的直流电路，其另一端连接直流配电端口；所述配电网双端柔性互联测控回路包括第一电压采样互感器、第二电压采样互感器、电流采样互感器、直流电压采样传感器和直流电流采样传感器、交换器以及控制器；所述第一电压采样互感器和第二电压采样互感器，分别用于测量第一交流端口和第二交流端口的电压；所述电流采样互感器，用于测量第一交流端口的电流；所述直流电压采样，用于采集直流配电端口的直流电压；所述直流电流测量互感器，用于采集直流配电端口的直流电流；所述控制器通过所述交换器与所有的电子设备建立通讯关系，传递启停命令和功率变换命令并控制系统内开关的合分。...

【技术特征摘要】
1.一种配电网双端柔性互联配电系统，其特征在于：所述系统包括第一交流端口、第二交流端口和一个直流配电端口；所述系统还包括配电网双端柔性互联电气回路以及配电网双端柔性互联测控回路；所述配电网双端柔性互联电气回路包括第一交流转直流双向换流器(C1)、第二交流转直流双向换流器(C2)、直转直流双向换流器(C3)以及第一断路器(B1)、第二断路器(B2)、第三断路器(B3)、第一直流断路器(B4)、第二直流断路器(B5)以及储能；所述第一断路器(B1)的两端分别连接第一交流端口、第二交流端口；所述第一交流转直流双向换流器(C1)与第二交流转直流双向换流器之间(C2)串联第二断路器(B2)和第三断路器(B3)；所述储能连接直转直流双向换流器(C3)的一端，所述直转直流双向换流器(C3)的另一端通过第一直流断路器(B4)接入第二断路器(B2)和第三断路器(B3)之间的直流电路；所述第二直流断路器(B5)的一端接入第二断路器(B2)和第三断路器(B3)之间的直流电路，其另一端连接直流配电端口；所述配电网双端柔性互联测控回路包括第一电压采样互感器、第二电压采样互感器、电流采样互感器、直流电压采样传感器和直流电流采样传感器、交换器以及控制器；所述第一电压采样互感器和第二电压采样互感器，分别用于测量第一交流端口和第二交流端口的电压；所述电流采样互感器，用于测量第一交流端口的电流；所述直流电压采样，用于采集直流配电端口的直流电压；所述直流电流测量互感器，用于采集直流配电端口的直流电流；所述控制器通过所述交换器与所有的电子设备建立通讯关系，传递启停命令和功率变换命令并控制系统内开关的合分。2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于：所述第一电压测量互感器并联接入第一交流端口；电流采样互感器串联接入第一交流端口；所述第二电压采样互感器并联接入第二交流端口；所述直流电压采样传感器并联接入直流配电端口；所述直流电流采样传感器串联接入直流配电端口。3.一种配电网双端柔性互联配电系统的配电方法，其特征在于，控制权利要求1所述的配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式、联络开关备用配电模式1、联络开关备用配电模式2、隔离模式1或隔离模式1五种运行模式；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式时，当电网失电时，能够保障持续供电；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式1时，第一交流端口和第二交流端口连通，实现第一交流端口的电能向第二交流端口输出；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式2时，第一交流端口和第二交流端口连通，实现第二交流端口的电能向第一交流端口输出；所述配电网双端柔性互联配电系统运行在隔离模式1或隔离模式2时，交流配电端口与直流配电端口完全隔离。4.根据权利要求3所述的配电方法，其特征在于，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在正常运行柔性互联模式的具体方法如下：当与第一交流端口并联的第一电压测量互感器检测到第一交流端口的电压在合格范围内，且第一交流转直流双向换流器(C1)和第二交流转直流双向换流器(C2)正常工作时，控制器控制第一交流转直流双向换流器(C1)运行在直流下垂控制模式，第二交流转直流双向换流器(C2)运行在交流下垂控制模式，直转直流双向换流器(C3)运行在直流下垂控制模式；同时控制第一断路器(B1)为断开状态，其余断路器和直流断路器为闭合状态。5.根据权利要求3所述的配电方法，其特征在于，控制所述配电网双端柔性互联配电系统运行在联络开关备用配电模式1的具体方法如下：当与第一交流端口并联的第一电压测量互感器检...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢宏伟，张玉峰，郑涛，梁万磊，鲍常军，柴占军，林经伟，闫永昶，张良，周宇，陶晓峰，付峰，吴少雄，陆春艳，
申请(专利权)人：国网内蒙古东部电力有限公司，国电南瑞南京控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15