一种直接式混合配电变压器系统及其潮流柔性调控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种直接式混合配电变压器。为了克服现有技术中存在的整体结构复杂，体积大而笨重，调控能力容易受限的问题本发明专利技术采用一种直接式混合配电变压器，包括变换器模块、变压器绕组模块、状态监测模块、控制模块、通信模块、记忆模块，直接式AC

【技术实现步骤摘要】
一种直接式混合配电变压器系统及其潮流柔性调控方法


[0001]本专利技术涉及混合变压器领域，特别涉及一种直接式混合配电变压器系统及其潮流柔性调控方法。

技术介绍

[0002]随着电力用户向多样化发展、分布式储能并网运行以及配电网规模的不断扩大，现代城市配电网在规划、运行与管理等方面较之以往均已具有显著差异且面临着众多挑战。针对目前已出现的问题与不足，研究人员提出了各种不同的解决措施与应对手段。在配电网网架结构方面，传统配电网所遵循的“闭环设计，开环运行”原则已难以满足未来配电网发展需求，配电网网架结构由开环辐射运行状态向网状闭环运行状态过渡转变是其未来发展过程中的必由之路。目前，随着城市配电环网闭环运行所存在的循环功率过大导致的设备负载分布不均、分布式电源并网运行所导致的双向潮流以及配电网运行管理灵活性需求等问题的出现，具有调节次数、调节连续性、调节时限等约束限制的传统配电环网潮流调控手段难以实现城市配电环网潮流精细化与实时化调控需求。随着现代电力电子技术与先进控制理论的发展，大容量电力电子变换设备已经具备了能量双向流动、变换、调控与管理能力。电力电子技术已广泛应用于现代电力系统中，给电力系统带来了深刻的变革。统一潮流控制器（UPFC）作为第三代灵活交流输电系统（FACTS）设备的典型代表，凭借其潮流控制能力，在输电系统中得到了成功应用。然而，在城市中压配电网中，UPFC的应用仍需突破其经济性瓶颈。近年来，将传统电气一次设备与电力电子技术相结合、充分挖掘现有设备综合利用率、降低电力系统设备成本等问题已被国内外众多学者所关注。相较于目前发展较为成熟的电力电子变压器，混合配电变压器无需由电力电子单元承担全部负荷功率，所选用的电力电子器件功率等级与成本等得到有效降低。含有储能设备的混合配电变压器，该拓扑结构中由于储能装置的存在，混合配电变压器较为笨重且价格高昂，同时其调控能力受限于储能装置的容量；不含储能设备的混合配电变压器，此类混合配电变压器又可进一步划分为 AC／DC／AC 型混合配电变压器与直接式 AC／AC 型混合配电变压器2 种。由于 AC／DC／AC 型混合配电变压器增设了一级DC／AC变换器，整个系统存在多级功率变换而具有较高的功率损耗比例。AC／AC
‑
混合配电变压器与上述几种方案相比，其拓扑结构中不存在直流环节，因而无需装设电容器或储能设备，装置体积、重量以及成本得到有效降低；同时由于装置仅含有一次能量变换设备，相较于AC／DC／AC型混合配电变压器具有更高的运行效率。
[0003]例如，在中国专利文献上公开的“一种带储能装置的电力电子变压器”，公开号为“CN113193760A”，电力电子变压器高压侧接10kV配电网，电力电子变压器低压侧接400V等级配电网，三相10kV交流电压通过A相电路、B相电路和C相电路进行分压与隔离变换，将高压交流电变换为直流电，均连接直流母线P和N，直流母线P和N电性连接储能型有源逆变器将直流电变换为三相400V等级交流电接低压配电网。这种变压器由于存在直流环节和储能装置，使得整体结构复杂，体积较大、笨重，调控能力受限。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的整体结构复杂，体积大而笨重，调控能力容易受限的问题，提出一种直接式混合配电变压器系统，包括：变换器模块：对变压器绕组模块的输出电压进行调节；变换器模块中的变换器采用电力电子开关器件如IGBT，方便控制。
[0005]变压器绕组模块：用以接收输入电压并对输入电压进行变换后输出；状态监测模块：对系统的参数进行采集并监测系统故障，将采集的系统参数反馈给控制模块，当监测到系统发生故障时，反馈给控制模块使变换器主动退出运行，间隔五分钟后再控制变换器投入运行；此时仍然存在故障，则将故障信息传递给通信模块，同时将变换器退出运行；当发生故障时，有些故障可能是可以通过关机重整自动恢复的，所以通过主动退出运行后再投入运行，可能就可以解决部分故障，就不需要检修人员到场进行检修工作，大大降低了检修的工作强度，也降低了维护成本。
[0006]控制模块：接收状态监测模块的系统参数与预设的目标值比较从而控制变换器的占空比，并控制变换器的投入状态；通信模块：将接收到的状态监测模块故障信息加密后将故障信息发送给控制平台；通信模块可以和控制平台进行实时通讯，向控制平台报告故障信息。故障信息的加密方法包括将原故障信息的二进制码按顺序分组后形成数组，每个数组中包含相同位数的二进制数，对所述的数组按照其在全部数组中的顺位值进行赋值操作，将赋得的值转为二进制后加入对应的数组中，再将数组随机打乱后发出。而控制平台执行的解密操作为：将接收到的数组中表示该数组的顺位值信息的二进制数据提取出来，将所有数组按照顺位值从小到大顺序排列后即可得到原二进制数组，在将数组中的二进制数取出顺序排列后进行转码操作即可得到原故障信息。
[0007]记忆模块：记录系统无法自主解决的故障信息。记忆模块记录下本次故障信息，可以供检修人员作为排故参考；此外，记录发生故障时的系统参数等信息可以作为以后系统设计以及维修时的经验，使得系统设计更加完善。
[0008]优选地，所述变换器模块包括第一直接式AC
‑
AC变换器和第二直接式AC
‑
AC变换器，所述第一直接式AC
‑
AC变换器的输入端与一个辅助绕组的输入端相连，所述第二直接式AC
‑
AC变换器的输入端与另一个辅助绕组的输入端相连，第一直接式AC
‑
AC变换器的一个输出端与第二直接式AC
‑
AC变换器一个输出端相连，第一直接式AC
‑
AC变换器与第二直接式AC
‑
AC变换器相连的另一个输出端与所述辅助绕组相连，第二直接式AC
‑
AC变换器与第一直接式AC
‑
AC变换器相连的另一个输出端与所述辅助绕组相连，所述主绕组的一个输出端与第二直接式AC
‑
AC变换器和第一直接式AC
‑
AC变换器相连的另一个输出端相连。
[0009]利用直接式AC
‑
AC变换器，省去直流环节，可以减小功率损耗并减小设备体积，提高运行效率。
[0010]优选地，所述变压器绕组模块包括一次绕组和二次绕组，所述二次绕组包括主绕组和辅助绕组，所述变换器模块的输入端与辅助绕组连接，所述主绕组与变换器模块串联，所述变压器绕组模块还包括电磁控制开关，所述辅助绕组与变换器模块的两端与电磁控制开关并联，所述电磁控制开关与控制模块相连。所述电磁控制开关在正常情况下时常开，当状态监测模块监测到故障发生时，才会通知控制模块使电磁控制开关闭合使变换器模块和
辅助绕组被旁路而退出运行，此时变压器还可以通过主绕组向外输出功率，可以将故障带来的影响降到最低。
[0011]优选地，所述状态监测模块包括故障监测单元和参数检测单元，所述参数检测单元与故障监测单元依次连接。参数检测单元检测网络的电压、电流等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直接式混合配电变压器系统，其特征在于，包括变换器模块（1）：对变压器绕组模块（2）的输出电压进行调节；变压器绕组模块（2）：用以接收输入电压并对输入电压进行变换后输出；状态监测模块（3）：对所述直接式混合配电变压器的参数进行采集并监测故障，将采集的参数反馈给控制模块（4），当监测到直接式混合配电变压器发生故障时，反馈给控制模块使变换器模块（1）主动退出运行，间隔额定时间后再控制变换器（1）模块投入运行；此时仍然存在故障，则将故障信息传递给通信模块，同时将变换器模块退出运行；控制模块（4）：接收状态监测模块（3）的参数与预设的目标值比较从而控制变换器模块（1）的占空比，并控制变换器模块（1）的投入状态；通信模块（5）：当接收到状态监测模块（3）故障信息后将故障信息加密后发送给控制平台；所述故障信息的加密方法，包括将原故障信息的二进制码按顺序分组后形成数组，每个数组中包含相同位数的二进制数，对所述的数组按照其在全部数组中的顺位值进行赋值操作，将赋得的值转为二进制后加入对应的数组中，再将数组随机打乱后发出；记忆模块（6）：记录直接式混合配电变压器系统无法自主解决的故障信息。2.根据权利要求1所述的一种直接式混合配电变压器系统，其特征在于，所述变压器绕组模块（2）包括一次绕组（21）、主绕组（22）和辅助绕组（23），所述变压器绕组模块（2）还包括电磁控制开关(24)，所述辅助绕组(23)的输出端与电磁控制开关(24)并联，所述电磁控制开关与控制模块(4)相连，所述电磁控制开关闭合后将所述辅助绕组（23）以及变换器模块（1）旁路。3.根据权利要求2所述的一种直接式混合配电变压器系统，其特征在于，所述变换器模块（1）包括第一直接式AC
‑
AC变换器（11）和第二直接式AC
‑
AC变换器（12），所述第二直接式AC
‑
AC变换器（12）的输入端与一个辅助绕组（23）的输入端相连，所述第一直接式AC
‑
AC变换器（11）的输入端与另一个辅助绕组（23）的输入端相连，第一直接式AC
‑
AC变换器（11）的一个输出端与第二直接式AC
‑
AC变换器（12）一个输出端相连，第一直接式AC
‑
AC变换器（11）与第二直接式AC
‑
AC变换器（12）相连的另一个输出端与所述辅助绕组（23）相连，第二直接式AC
‑
AC变换器（12）与第一直接式AC
‑
AC变换器（11）相连的另一个输出端与所述辅助...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱伟杰，宋永华，丁一，叶承晋，应鸿，郁家麟，屠晓栋，周旻，顾曦华，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司，
类型：发明
国别省市：