[發明專利]含電力電子變壓器的中壓配電網供電能力分析方法及系統

有效

• 申請號: 201811613685.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109638827B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 程林;萬宇翔;張宸宇;田立亭;黃強
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 張超艷;李玉琦

本發明提供一種含電力電子變壓器的中壓配電網供電能力分析方法及系統，包括：通過中壓配電網規劃方案中各饋線和各電力電子變壓器的聯絡關系，生成聯絡關系矩陣；通過中壓配電網中設備的運行可調容量約束條件，生成容量約束矩陣；構建N?1安全約束條件；根據N?1安全約束條件、聯絡關系矩陣以及容量約束矩陣對中壓配電網的最大供電能力進行分析，獲得最佳中壓配電網規劃方案。上述方法及系統充分考慮各類故障類型、多端口電力電子變壓器靈活的轉供能力以及電力電子變壓器之間的直流互聯作用，評估在各自轉供方式下滿足N?1安全校驗下的中壓配電網最大供電能力，可有效指導電網的后期升級改造。

技術領域

本發明涉及電力系統配電網規劃領域，更具體地，涉及一種含電力電子變壓器的中壓配電網供電能力分析方法及系統。

背景技術

傳統的交流變壓器常用來能夠實現不同電壓等級母線的互聯，并不能滿足未來電網對設備靈活可控、智能集成、高質量供電的要求。多端口電力電子變壓器的應用能夠有效實現多電壓等級轉換、直流互聯、交直流混聯等功能，支撐對直流負載、直流電源的即插即入，實現配電網合環運行與開環運行的靈活切換。

配電網作為電力系統末端與用戶直接相連，其供電能力的評估是作為衡量負荷供載能力的重要指標。由于10kV以下配電網中存在大量聯絡開關，負荷轉供關系較為復雜，目前供電能力的研究多集中于中壓配電網。中壓配電網供電能力評估通常忽略網損和電壓損耗，忽略電壓降是由于目前經過改造和新建的城市配電網線路長度往往較短，電壓降較小，且還可以通過無功補償設備進一步調節，因此電壓約束可忽略或近似考慮；忽略網損是由于模型中的饋線出口負荷，已經包含了網損，因此僅需要考慮容量約束條件。然而，傳統中壓配電網的供電能力評估中，通常僅考慮饋線N-1故障的轉供和主變N-1故障的轉供情況，引入多端口電力電子變壓器后，中壓配電網中的能量流就存在多種形式，多端口電力電子變壓器可通過調節內部各個端口的電壓范圍，完成內部直流母線功率的平衡分配，從而可利用電動汽車、儲能等設備支撐本地負載供電，也可通過電力電子變壓器之間通過直流互聯，實現功率轉移，保證負荷供電。

現有中壓配電網供電能力評估，缺少針對考慮多端口電力電子變壓器裝置的電網N-1安全校驗過程中缺乏完整的故障分析以及對靈活轉供策略的考慮，最大用電能力(Total Supply Capability，TSC)求解模型中N-1約束條件有待進一步完善。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提供一種充分考慮各類故障類型、多端口電力電子變壓器靈活的轉供能力以及電力電子變壓器之間的直流互聯作用，評估在各自轉供方式下滿足N-1安全校驗下的含電力電子變壓器的中壓配電網供電能力分析方法及系統。

根據本發明的一個方面，提供一種含電力電子變壓器的中壓配電網供電能力分析方法，包括：

通過中壓配電網規劃方案中各饋線和各電力電子變壓器的聯絡關系，生成聯絡關系矩陣；

通過中壓配電網中設備的運行可調容量約束條件，生成容量約束矩陣；

構建N-1安全約束條件；

根據N-1安全約束條件、聯絡關系矩陣以及容量約束矩陣對中壓配電網的最大供電能力進行分析，獲得最佳中壓配電網規劃方案，

其中，所述構建構建N-1安全約束條件的步驟包括：

對含電力電子變壓器的中壓配電網N-1故障類型及負荷轉供策略進行分類，所述中壓配電網的N-1故障包括：第一故障，負荷饋線N-1故障；第二故障，電力電子變壓器本地端口內分布式電源N-1故障；第三故障，電力電子變壓器輸入級端口N-1故障；第四故障，電力電子變壓器某輸出端口N-1故障；第五故障，電力電子變壓器故障；所述負荷轉供策略包括：第一策略，通過本地電力電子變壓器的內部直流母線進行功率平衡；第二策略，負荷通過聯絡開關轉供到其他電力電子變壓器端口下；