[發明專利]一種不間斷電力交換器的運行方式管理方法

在審

• 申請號: 201711146442.7
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107887906A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 袁志昌;李國香;劉文華;吳京濤;魏應冬;李偉瑞;徐帥
• 申請（專利權）人: 北京智中電力電子科技有限公司;北京智中能源互聯網研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電力電子技術與交流配電技術相結合的領域，尤其是涉及一種不間斷電力交換器的運行方式管理方法。

背景技術

近年來，隨著城市規模的不斷擴大和用電負荷的快速增加，對配電網絡的電能質量、供電可靠性和輸電容量的要求也日益增加。針對這些要求，配網的發展思路主要有兩個：1)發展分布式電源及配套設施，減少配電網絡壓力；2)加強配電網絡建設，提高配電設備利用率。目前，很多專家學者研究分布式電源的靈活接入，常見的分布式電源主要有光伏電池、燃料電池、風力機和燃氣輪機，這些電源產生的電能均為直流電或者經過簡單整流后變為直流電，所以把分布式電源及儲能接入直流母線是未來配電網發展方向之一。由于分布式電源往往具有地理分散性、間歇性、隨機性和不確定性，所以分布式電源并未有效減少配電網絡的建設壓力。

在傳統交流單向配電網中，為防止產生電磁環網，10kV電壓等級供電區域解環運行，如圖1所示，區域A和區域B之間由母聯開關S連接，為了防止區域A由于變壓器A故障而失電，在變壓器A故障后，需要合上母聯開關S，區域A的電力由變壓器B轉供，假設供電區域的負荷相同，同為1p.u.，考慮到互為備用，變壓器的容量為2p.u.，如果供電區域負荷不均衡，則變壓器的容量大于2p.u.，這也是規定110kV變電站容載比為2.2的一個重要原因。由于交流電潮流不可控等原因，造成傳統交流配電設備冗余嚴重，利用率低，尤其在負荷密度較大、土地資源緊張的大城市，需要加強配電網絡建設才能滿足日益增長的用電負荷的需要，這就會加劇城市土地資源緊張和配電網絡設備利用率低的局面。而柔性直流技術能夠快速獨立地控制有功功率和無功功率，不增加交流系統的短路容量，沒有電磁環網問題，所以在中壓配電網層面利用柔性直流技術實現傳統交流配電網絡改造是未來配電網絡發展的趨勢。而且，通過柔性直流技術可以為配電網提供直流母線，方便分布式電源、儲能、電動汽車及直流負荷的接入，利用柔性直流技術功率快速調節功能可以進一步消除分布式電源對電網產生的負面影響。

目前，針對現有交流配電系統存在的主變的備用容量大、設備利用率低等問題，已經有專家學者提出用于交流配電系統的不間斷電力交換系統，該系統可以有效降低主變的備用容量，提高配電網絡設備利用率，實現系統N-1故障下的不間斷供電，而且實現系統潮流(功率)的主動優化控制，提高供電質量并能在交流系統發生故障時對其進行靈活的無功補償。

發明內容

本發明的目的是提供針對不間斷電力交換器存在的換流站數量多，涉及多種運行工況及各運行方式間的自動平滑切換等問題，從控制層面提供了一種不間斷電力交換器運行方式管理方法，以有效管理多個換流器，實現穩態時，主動優化控制系統潮流(功率)；故障時，自動平滑切入備用換流站，保證負荷不斷電；故障恢復后，無擾退出備用換流站；所有切換過程自動平滑，短時間內(ms級)完成切換，不影響負荷供電，實現負荷供電不間斷。

為實現上述目的，本發明提供了一種不間斷電力交換器的運行方式管理方法，其特征在于，包括三類運行方式定義及四類切換控制策略；

所述三類運行方式定義包括：

聯網方式：即各VSC經交流斷路器跟對應的變電站相連，電子開關斷開，備用VSC不投入，各VSC及主變正常運行并無故障的系統運行狀態；

負荷轉供方式：即主變發生N-1故障后，故障主變退出，母聯開關閉合，電子開關閉合，備用VSC投入，UPH經備用VSC給故障主變下的負荷供電的系統運行狀態；

冗余替換方式：即VSC故障后，與故障VSC相連的交流斷路器斷開，電子開關閉合，備用VSC投入替換故障VSC的系統運行狀態；

所述四類切換控制策略包括：

主變發生N-1故障時，系統從聯網方式切換至負荷轉供方式的切換控制策略；

主變故障恢復時，系統從負荷轉供方式切換回聯網方式的切換控制策略；

VSC發生故障時，系統從聯網方式切換至冗余替換方式的切換控制策略；

VSC故障恢復時，系統從冗余替換方式切換回聯網方式的切換控制策略。

優選的，所述的聯網方式定義為：各VSC經交流斷路器跟對應的變電站相連，同時電子開關斷開，備用的VSC不投入，各VSC及主變正常運行，無故障的系統運行狀態。

優選的，所述負荷轉供方式定義為：主變發生N-1故障后，故障主變退出，母聯開關閉合，電子開關閉合，備用VSC投入，UPH經備用VSC給故障主變下的負荷供電的系統運行狀態。