[發明專利]一種柔性多狀態開關及其控制方法

有效

• 申請號: 201810044665.0
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108183486B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 霍群海;郭心銘;陸翌;尹靖元;許烽;朱晉;吳理心;張桐碩;韋統振
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所;國網浙江省電力有限公司電力科學研究院;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種柔性多狀態開關，包含第一隔離變壓器(T1)、第一受控電壓源(D11)、直流母線穩壓電容(C1)、第二受控電壓源(D22)、第二隔離變壓器(T2)、中央控制器；所述第一饋線(K11)與第一受控電壓源(D11)通過第一隔離變壓器(T1)連接；第二饋線(K22)與第二受控電壓源(D22)通過第二隔離變壓器(T2)連接；第一受控電壓源(D11)通過直流母線電容(C1)與第二受控電壓源(D22)相連接。通過對柔性多狀態開關的第一受控電壓源(D11)和第二受控電壓源(D22)施加不同的控制方法，可以實現饋線間有功功率雙向流動、無功補償控制、短路電流抑制、潮流優化、電能質量治理等多種功能。

技術領域

本發明涉及一種電力電子變流器。

背景技術

在中低壓輸電饋線網絡中，網絡結構一般呈開環的放射狀，饋線始端和末端電壓相差較大，并且帶來饋線始端的潮流較大，對于線材的容量要求較高。環狀網絡可以帶來較好的潮流分布，均衡各條線路的負載情況，但是一旦產生單相或者三相接地短路故障，就會對其他線路產生連鎖反應，影響其他線路的正常供電。所以，需要找到一種既可以使用環網拓撲結構，又可以保證在電網出現故障時，能夠不影響其他線路的裝置。

隨著化石能源的逐漸匱竭，人們在尋找一些可以代替化石能源發電的方法。光伏、風電等新興發電技術，統稱為分布式發電，他們的共同特點是間歇性和波動性，在時間和空間上都存在著不同程度的不平衡。如果直接接入放射狀饋線中，不僅對上級保護裝置要求較高，對于下級負載的供電電壓也會有波動，這對于要求穩定運行的電網來說，是一種挑戰。傳統的環型電網可以將分布式電源所在饋線進行網絡重構，將潮流分流。但是傳統方式采用的機械式開關，開關次數有限，并且調節是離散的，所以需要找到一種裝置，對分布式電源所在饋線潮流進行連續的、主動的調節。

專利CN107104441A提出了一種柔性電力電子開關，解決含直流微電網的低壓并聯供電系統中，交流系統頻率不穩定，無功功率造成的損耗，逆功率運行等問題。提出的柔性電力電子開關連接方式局限于低壓配電網，實現功能少。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提出一種柔性多狀態開關及其控制方法。本發明柔性多狀態開關作為一種變流器具有柔性接入電網的能力，并且可以根據饋線狀態進行自主調節。

本發明柔性多狀態開關連接到配電網中兩條或多條饋線之間。與常規開關相比，本發明柔性多狀態開關不僅具備通和斷兩種狀態，而且是一個連接度可調的柔性連接，從而實現柔性合環，可以實現網損降低、分布式發電滲透率提高、非故障區域的快速恢復等多重目標。柔性多狀態開關具有響應速度快、能頻繁動作、控制連續、故障限流等優勢，兼具運行模式柔性切換、控制方式靈活多樣等特點，可避免常規開關倒閘操作引起的供電中斷、合環沖擊等問題，促進饋線負載分配的均衡化和電能質量改善，甚至可以實現實時優化，能夠有效應對分布式電源和負荷帶來的隨機性和波動性。

本發明柔性多狀態開關應用在配電網中，部分場合可取代聯絡開關或者分段開關。當連接不同變電站時，本發明可以實現變電站之間潮流互濟；當連接在饋線末端時，本發明可以實現潮流互補和電能質量治理功能。

本發明柔性多狀態開關在傳統背靠背變流器的結構兩端增加隔離變壓器，可以升高或降低電壓等級。本發明連接在配電網的不同饋線之間，實現不同電壓等級的配電網之間互聯互通互濟。本發明采用復合型的多種控制方法，可以應對區域配電網可能面臨的多種情況。

本發明柔性多狀態開關的兩端分別連接第一饋線和第二饋線。