一种联络型供电变压器及其调控方法技术

本发明专利技术公开一种联络型供电变压器及其调控方法，联络型供电变压器包括：多相并联变压器、多相串联变压器和多个安全防护辅助调节装置，多相并联变压器的原边首端均接入第一线路，并联变压器的副边具有至少一个供电绕组和多个不对称绕组，供电绕组与供电端连接，多个不对称绕组经各自对应的开关桥臂模组分别与相邻相并联变压器副边不对称绕组进行互联之后得到第一电气量，第一电气量通过对应串联变压器的副边耦合至串联变压器的原边，多个安全防护辅助调节装置串联连接于第一线路与第二线路之间。本发明专利技术实现将第一线路和第二线路的电能传输至供电端，并将第一线路和第二线路进行联络和指定功率的电能互传输。行联络和指定功率的电能互传输。行联络和指定功率的电能互传输。

【技术实现步骤摘要】
一种联络型供电变压器及其调控方法


[0001]本专利技术涉及电力系统领域，具体涉及一种联络型供电变压器及其调控方法。

技术介绍

[0002]电网作为多种能源的基础承载网，其能否安全、稳定、可靠运行直接影响新能源的接纳、用户的供电质量等。我国配电网主要运行于“闭环设计，开环运行”的方式，面对分布式新能源发电的大量接入，因其表现出的发电出力随机性、间歇性及波动性较强，导致了开环运行的配电网电压大幅波动、反向潮流过载、环网运行难等问题，同时现在配电网也面临着增容难、配电设备及线路利用率低等突出问题，这些问题有碍于“碳达峰，碳中和”目标的推进。
[0003]为了应对上述问题，亟需建立电网的重构能力，打通电网线路与线路之间的断开点，也就是实现配电闭环运行，提升配电网对新能源的承载力，最大化接纳新能源。而配电网实现闭环运行的核心技术就是柔性合环技术，即通过特定装置将合环点两侧的线路进行物理连接，并利用控制手段实现对流过合环点的功率进行控制，结合各线路的剩余容量来优化线路互济传输容量从而提升电网线路的承载力，尽可能高效消纳新能源和提升电网资源利用率。然而现有技术路线均通过额外增加柔性合环装备来实现上述目标，并且装备多采用“背靠背”电力电子技术方案，如电力电子变压器、能量路由器、软开关(soft open point, SOP)、柔性多状态开关等，这些技术形成的柔性合环装备不仅存在造价高、损耗大、可靠性低、维护难等系列问题，而且需要额外增加占地去设置该装备，因配电网合环需求点多面广，因此现有技术存在实用化程度不高、运行复杂、推广难的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种联络型供电变压器及其调控方法，以解决造价高、损耗大、可靠性低、维护难、额外占地大等实用化程度不高，运行复杂、推广难的问题。
[0005]本专利技术提出的技术方案如下：本专利技术实施例第一方面提供一种联络型供电变压器，用于将电网线路的第一线路和第二线路的电能传输至供电端，并将所述第一线路和所述第二线路进行联络和指定功率的电能互传输，所述联络型供电变压器包括多相并联变压器、多相串联变压器和多个安全防护辅助调节装置；所述多相并联变压器的原边首端均接入所述第一线路，原边末端相连接形成第一中性点；所述并联变压器的副边具有至少一个供电绕组和多个不对称绕组，所述供电绕组与所述供电端连接，所述多个不对称绕组经各自对应的开关桥臂模组分别与相邻相并联变压器副边不对称绕组对应的桥臂模组进行互联之后得到第一电气量，所述第一电气量通过对应串联变压器的副边耦合至所述串联变压器的原边，以接入所述第二线路；所述多个安全防护辅助调节装置串联连接于所述第一线路与第二线路之间，用于对所述第一线路和所述第二线路进行电能质量阻隔和故障隔离、对所述第一线路和所述第二线路的联络功率动态调节以及对所述多相串联变压器进行线路故障保护。
[0006]本专利技术实施例提供的联络型供电变压器，设置多相并联变压器、多相串联变压器以及多个安全防护辅助调节装置，其中，并联变压器中设置的开关桥臂模组将输入电压进行矢量变换和合成得到第一电气量，再结合安全防护辅助调节装置对联络回路的故障、电能质量、功率、阻抗进行主动防护阻隔和调节。并且该供电变压器对线路进行联络时，不会因线路联络后而增加电网的短路电流超标风险，同时兼容传统线路的继电保护系统，借助供电变压器实现线路的联络，提升了装置的复用功能，节省了为线路联络而单独设置的联络装置，大大提升了经济性和实用程度，易于推广使用。
[0007]结合第一方面，在第一方面的第一实施例中，所述并联变压器原边首端和原边末端至少之一具有多个抽头，所述多个抽头用于对所述并联变压器的副边供电绕组电压进行稳定调节。
[0008]本专利技术实施例通过设置并联变压器原边首端和原边末端至少之一具有多个抽头，可以通过不断电方式选择不同的抽头实现对并联变压器的副边供电绕组电压的稳定调节。
[0009]结合第一方面，在第一方面的第二实施例中，所述不对称绕组包括多个抽头，所述并联变压器包括多个调压装置，所述多个调压装置包括与所述并联变压器的不对称绕组数量相同的多个开关桥臂模组；相应的，所述多个抽头连接所述开关桥臂模组的输入端；所述调压装置通过控制所述开关桥臂模组的桥臂开关状态实现对相应的所述多个抽头的预设方式选通，实现将所述多个不对称绕组分别与相邻相的并联变压器的不对称绕组以连续、断续或常通/常闭电气工作方式进行互联之后得到第一电气量，所述预设方式包括常通、常闭以及按照预设频率进行断续导通绕组。
[0010]本专利技术实施例通过在并联变压器设置多个调压装置，且在多个调压装置中设置与并联变压器的不对称绕组数量相同的开关桥臂模组，实现采用较少的绕组数量、抽头数量以及开关器件数量就能实现较多的电压矢量调节输出，极大提升了调节电压矢量的范围和颗粒度。
[0011]结合第一方面，在第一方面的第三实施例中，所述多相串联变压器的原边分别串联于所述第一线路和所述第二线路之间；所述串联变压器的副边输入端与两个相邻相的并联变压器的不对称绕组以及本相并联变压器的不对称绕组依次通过开关桥臂模组连接，本相并联变压器的不对称绕组对应的开关桥臂绕组的一个输出端连接至第二中性点。
[0012]结合第一方面，在第一方面的第四实施例中，所述多相串联变压器的副边还包括冗余电抗器，所述冗余电抗器通过一开关连接于所述串联变压器副边绕组的两端，用于抑制所述串联变压器正常工作时承受的时长大于第一阈值、大小大于第五阈值的电流。
[0013]结合第一方面，在第一方面的第五实施例中，每相串联变压器的原边两端并联第三开关，所述安全防护辅助调节装置包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第一电容、第二电容、第一电感、第一电阻、第一开关及过电压吸收器，其中，所述供电变压器正常工作时，所述第三开关断开，所述第二可控开关和所述第四可控开关闭合，所述第一可控开关、所述第三可控开关以及所述第二开关断开，所述安全防护辅助调节装置呈现出一种谐波高阻特性，阻隔高于第二阈值的谐波经过变压器以及线路进而对供电系统产生的不利影响；所述供电变压器接入的第一线路和第二线路发生短路故障时，所述第一可控开关、所述第三可控开关和所述第四可控开关闭合，所述第二可控开关和所述第二开关断开，所述安全防护辅助调节装置呈现设定带宽的高阻状态，将超过第三阈值的线
路工作电压降落在该装置上，或将故障电流限制在第四阈值以内，用于保护串联变压器免受因线路短路而承受的超过第三阈值的电压和超过第四阈值的电流的影响；所述多相并联变压器和多相串联变压器不工作时，所述第三开关闭合，所述第三可控开关闭合，所述第二可控开关、所述第四可控开关以及所述第二开关断开，所述第一可控开关以特定导通角或频率工作，所述安全防护辅助调节装置将两线路进行直接联络，并呈现一种感抗、容抗、阻抗或三者组合的可调电抗状态，用于对联络功率的调节；所述安全防护辅助调节装置停止工作时或者仅需要串联变压器和并联变压器工作时，所述第三开关断开，所述第二开关闭合，所述第一可控开关、第二可控开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联络型供电变压器，其特征在于，用于将电网线路的第一线路和第二线路的电能传输至供电端，并将所述第一线路和所述第二线路进行联络和指定功率的电能互传输，所述联络型供电变压器包括多相并联变压器、多相串联变压器和多个安全防护辅助调节装置；所述多相并联变压器的原边首端均接入所述第一线路，原边末端相连接形成第一中性点；所述并联变压器的副边具有至少一个供电绕组和多个不对称绕组，所述供电绕组与所述供电端连接，所述多个不对称绕组经各自对应的开关桥臂模组分别与相邻相并联变压器副边不对称绕组对应的桥臂模组进行互联之后得到第一电气量，所述第一电气量通过对应串联变压器的副边耦合至所述串联变压器的原边，以接入所述第二线路；所述多个安全防护辅助调节装置串联连接于所述第一线路与第二线路之间，用于对所述第一线路和所述第二线路进行电能质量阻隔和故障隔离、对所述第一线路和所述第二线路的联络功率动态调节以及对所述多相串联变压器进行线路故障保护。2.根据权利要求1所述的联络型供电变压器，其特征在于，所述并联变压器原边首端和原边末端至少之一具有多个抽头，所述多个抽头用于对所述并联变压器的副边供电绕组电压进行稳定调节。3.根据权利要求1所述的联络型供电变压器，其特征在于，所述不对称绕组包括多个抽头，所述并联变压器包括多个调压装置，所述多个调压装置包括与所述并联变压器的不对称绕组数量相同的多个开关桥臂模组；相应的，所述多个抽头连接所述开关桥臂模组的输入端；所述调压装置通过控制所述开关桥臂模组的桥臂开关状态实现对相应的所述多个抽头的预设方式选通，实现将所述多个不对称绕组分别与相邻相的并联变压器的不对称绕组以连续、断续或常通/常闭电气工作方式进行互联之后得到第一电气量，所述预设方式包括常通、常闭以及按照预设频率进行断续导通绕组。4.根据权利要求1所述的联络型供电变压器，其特征在于，所述多相串联变压器的原边分别串联于所述第一线路和所述第二线路之间；所述串联变压器的副边输入端与两个相邻相的并联变压器的不对称绕组以及本相并联变压器的不对称绕组依次通过开关桥臂模组连接，本相并联变压器的不对称绕组对应的开关桥臂模组的一个输出端连接至第二中性点。5.根据权利要求1所述的联络型供电变压器，其特征在于，所述串联变压器的副边还包括冗余电抗器，所述冗余电抗器通过第一开关连接于所述串联变压器副边绕组的两端，用于抑制所述串联变压器正常工作时承受的时长大于第一阈值、大小大于第五阈值的电流。6.根据权利要求1所述的联络型供电变压器，其特征在于，每相串联变压器的原边两端并联第三开关，所述安全防护辅助调节装置包括第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第一电容、第二电容、第一电感、第一电阻、第二开关及过电压吸收器，其中，所述供电变压器正常工作时，所述第三开关断开，所述第二可控开关和所述第四可控开关闭合，所述第一可控开关、所述第三可控开关以及所述第二开关断开，所述安全防护辅助调节装置呈现出一种谐波高阻特性，阻隔高于第二阈值的谐波经过变压器以及线路进而
对供电系统产生的不利影响；所述供电变压器接入的第一线路和第二线路发生短路故障时，所述第一可控开关、所述第三可控开关和所述第四可控开关闭合，所述第二可控开关和所述第二开关断开，所述安全防护辅助调节装置呈现设定带宽的高阻状态，将超过第三阈值的线路电压降落在该装置上，或将故障电流限制在第四阈值以内，用于保护串联变压器免受因线路短路而承受的超过第三阈值的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：慕小斌，陈国富，赵国亮，王翔，戴凤娇，袁佩娥，王志凯，原亚雷，谷伟明，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司，
类型：发明
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