一种配电网合环运行的柔性控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种配电网合环运行的柔性控制系统，串联在二路不同供电电源的配电网供电线路的中间点联络开关旁，包括一个三相交直交变流器；该三相交直交变流器连接于并联变压器和串联变压器之间，并联变压器与一回供电线路相连接，用于将一回供电线路的电压降压后接入三相交直交变流器，为三相交直交变流器提供交流电源，串联变压器将三相交直交变流器的输出电压耦合到配电网合环线路的合环点之间。本发明专利技术采用可控电压串联于供电线路中补偿合环线路电压差，可以对二回不同电源供电线路的电压相位和幅值实现精准矢量补偿，有效抑制合环运行过程中的过电流。

【技术实现步骤摘要】
一种配电网合环运行的柔性控制系统
本专利技术属于电力系统配电自动化
，具体涉及一种配电网合环运行的柔性控制系统。
技术介绍
近年来随着经济社会的发展，人们对供电可靠性的要求越来越高。配电网直接面向用户，对供电可靠性的影响不可忽视。我国配电网经过长期的发展，普遍形成了“闭环设计，开环运行”的供电模式，并在此基础上实施配电自动化、设备管理、负载转供、停电管理、变压器负载管理等措施保证可靠供电。虽然这些措施对配电网供电可靠性的提升助益良多，但是在线路检修或故障时，开环运行的供电模式仍然无法避免倒闸操作造成的短时停电，无法满足高科技产业、金融中心等重要用户对电力供应的严苛需求。另外，以太阳能和风能为代表的分布式电源越来越多地接入配电网，对现有系统的运行、控制带来诸多影响和冲击。辐射型及开环运行的模式难以适应新的运行和控制要求。开环运行方式在一定程度上限制了供电可靠性的提升，为了减少停电时间，提升供电可靠率，配电网采用合环运行的方式实现环网供电，则可以大幅提高配电网运行的可靠性。大部分合环供电的配电网都存在几个串联运行的不同的合环并环点，而对一个并环点在不同电压幅值、相位下强行并环，会产生较大环流，经常发生合环时电流过大而跳闸且重合失败的现象。另外，在一些配电网络结构下，合环造成了不同变压器之间负荷不平衡的问题。为避免以上问题，某些地区采用了虚手拉手供电方式，即设置合环点但运行时不合环运行，而在某一供电侧失电后再合环。该合环操作方式虽然可以降低长期合环运行因环流引起的过流跳闸风险，但在一个供电侧失电后负荷存在短时中断，对供电可靠性影响较大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种配电网合环运行的柔性控制系统，采用串联补偿电压的方法对配电网合环运行操作过程中的过电流进行抑制。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术提供一种配电网合环运行的柔性控制系统，串联在二路不同供电电源的配电网供电线路的中间点联络开关旁，包括一个三相交直交变流器；所述三相交直交变流器连接于并联变压器和串联变压器之间；所述并联变压器与一回供电线路相连接，所述串联变压器将三相交直交变流器的输出电压耦合到配电网合环线路的合环点之间。进一步的，所述并联变压器为降压变压器；所述并联变压器用于将一回供电线路的电压降压后接入三相交直交变流器，为三相交直交变流器提供交流电源。进一步的，所述并联变压器和三相交直交变流器之间还设置低压断路器；所述低压断路器用于控制三相交直交变流器输入电源的通断。进一步的，所述三相交直交变流器与串联变压器之间设置低压晶闸管快速旁路开关，所述低压晶闸管快速旁路开关由低压交流接触器、正反向晶闸管并联对和氧化锌金属避雷器并联组成，用于保护动作快速旁路串联变压器阀侧绕组。进一步的，所述串联变压器并联高压旁路开关，所述并联高压旁路开关用于控制柔性控制系统的投退。进一步的，两路供电线路与串联变压器之间均设置避雷器，线路隔离刀闸及接地刀闸；所述避雷器用于吸收供电线路过电压；所述线路隔离刀闸及接地刀闸用于控制柔性控制系统的投入/切除；线路隔离刀闸闭合、接地刀闸打开且高压旁路开关打开，柔性控制系统投入运行；高压旁路开关闭合、线路隔离刀闸打开且接地刀闸闭合，柔性控制系统退出运行，转入检修。进一步的，所述三相交直交变流器采用基于IGBT的低压双向全桥交直交变流器。进一步的，所述柔性控制系统具有合环操作模式，潮流控制模式，潮流转供模式和环流限制模式4种工作模式，所述合环操作模式是指，柔性控制系统的高压旁路开关和低压晶闸管快速旁路开关打开，通过GPS同步信号测量系统测量二路不同的配电网供电线路供电电源的电压信号，得到电压差值，作为三相交直交变流器的输出电压，通过串联变压器将该电压差以相反的相位耦合入配电网合环线路的合环点之间，对合环电流进行抑制，完成合环操作；所述潮流控制模式是指，二路供电线路的中间点联络开关闭合后，柔性控制系统根据供电需要持续输出一个幅值和相位可调的电压串联于线路中，进行四象限潮流控制，实现对二段供电线路负荷供电的潮流优化配置；所述潮流转供模式是指，当其中一回供电线路发生短路故障或者开关分断时，柔性控制系统根据检测的线路电流和串联变压器二段电压变化，快速将串联变压器低压晶闸管快速旁路开关闭合，实现负荷的快速转供；所述环流限制模式是指，当其中一回供电线路的故障消除，需要进行恢复供电时，根据线路的运行状态打开柔性控制系统串联变压器低压晶闸管快速旁路开关，随后输出一个最大电压通过串联变压器串联到供电线路中，抑制合环电流的上升，完成合环操作。本专利技术的配电网合环运行的柔性控制系统具有结构简单、运行电压低、成本低且占地面积小的特点，便于10kV~110kV配电网合环运行控制。其优点如下：1）本专利技术采用串联补偿电压的方法对配电网合环运行操作过程中的过电流进行抑制。可控电压串联于供电线路中补偿合环线路电压差，可以对二回不同电源供电线路的电压相位和幅值实现精准矢量补偿，抑制合环运行过程中的过电流。该方法对合环运行环流控制十分有效。2）本专利技术采用AC-DC-AC变流器拓扑结构的模块化设计，串联补偿的容量可以灵活搭配，可根据供电线路传输功率的大小以及供电线路电压差的大小要求，进行不同线路容量串联电压补偿的灵活配置，达到最优的环流控制效果。3）本专利技术通过GPS同步信号测量不同地点的二条线路电源母线电压信号，获得远距离不同供电电源点的电压差值，作为柔性合环控制串联耦合输出电压，实现合环精准控制的目的。附图说明图1为本专利技术中配电网柔性合环控制系统工作原理图；图2为本专利技术中配电网柔性合环控制系统主电路图；图3为本专利技术中配网柔性合环控制系统接入配电网线路示意图。具体实施方式下面对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。在配电网运行中，为提高供电可靠性，往往需要将来自不同电网却相同电压等级的二条线路进行并网合环运行。但两段中压母线存在电压幅值或相位差，通过环网柜开关强行并网，会产生较大的环流。配电网进行可靠的合环运行，必须解决配电网合环运行控制和合环负荷转供二个问题。本专利技术实施例提供一种配电网合环运行的柔性控制系统，参见图1，在二段供电线路中串联一个电压源，该电压源是由基于电力电子设备的，采用串联电压补偿的方式，通过串联变压器将交-直-交变流器输出电压耦合到配电网合环线路的合环点之间，则线路两端的电压U1和U2的幅值差和相位差将由该串联变压器耦合电压抵消。该串联插入线路的电压源幅值和相位，根据线路合环二端电源的电压、相位差和需要的潮流流动的大小进行自动调节，两条供电线路的合环电流将得到有效控制。当其中一侧供电线路电源失电或该侧一个合环开关打开时，该侧的负荷将由另一侧供电线路通过柔性合环控制系统的串联变压器继续供电，不会引起电压短时中断。当电网发生短路故障时，柔性合环控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，串联在二路不同供电电源的配电网供电线路的中间点联络开关旁，包括一个三相交直交变流器；所述三相交直交变流器连接于并联变压器和串联变压器之间；所述并联变压器与一回供电线路相连接，所述串联变压器将三相交直交变流器的输出电压耦合到配电网合环线路的合环点之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，串联在二路不同供电电源的配电网供电线路的中间点联络开关旁，包括一个三相交直交变流器；所述三相交直交变流器连接于并联变压器和串联变压器之间；所述并联变压器与一回供电线路相连接，所述串联变压器将三相交直交变流器的输出电压耦合到配电网合环线路的合环点之间。


2.根据权利要求1所述的一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，所述并联变压器为降压变压器；所述并联变压器用于将一回供电线路的电压降压后接入三相交直交变流器，为三相交直交变流器提供交流电源。


3.根据权利要求2所述的一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，所述并联变压器和三相交直交变流器之间还设置低压断路器；所述低压断路器用于控制三相交直交变流器输入电源的通断。


4.根据权利要求1所述的一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，所述三相交直交变流器与串联变压器之间设置低压晶闸管快速旁路开关，所述低压晶闸管快速旁路开关由低压交流接触器、正反向晶闸管并联对和氧化锌金属避雷器并联组成，用于保护动作快速旁路串联变压器阀侧绕组。


5.根据权利要求1所述的一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，所述串联变压器并联高压旁路开关，所述并联高压旁路开关用于控制柔性控制系统的投退。


6.根据权利要求5所述的一种配电网合环运行的柔性控制系统，其特征在于，两路供电线路与串联变压器之间均设置避雷器，线路隔离刀闸及接地刀闸；
所述避雷器用于吸收供电线路过电压；
所述线路隔离刀闸及接地刀闸用于控制柔性控制系统的投入/切除；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵原，
申请(专利权)人：北京京投天信电力电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11