[發明專利]一種基于智能變壓器的配電網綜合優化方法

在審

• 申請號: 202110251639.7
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113036768A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 鄒志翔;湯建;劉星琪;王政;程明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/14;H02J3/24;H02J3/28;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/26;H02J3/01;H02J3/00
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發明公布了一種基于智能變壓器的配電網綜合優化方法,由智能變壓器、濾波設備、繼電保護設備、控制中心、通訊系統、監測設備構成。其中，智能變壓器采用三級式電力電子變壓器，并在此基礎上加入控制及通訊功能；本發明能有效克服大量分布式電源與電動汽車接入低壓交流電網帶來的安全性與穩定性問題，可以優化低壓交流電網電壓和潮流，抑制由分布式電源與電動汽車接入引發的電能質量和穩定性問題，也可以向低壓交流電網提供輔助服務，以及借助母線開關向周邊線路開展控制、調節、優化，解決周邊線路的穩定性問題，從而保證配電網的安全可靠運行，使用方便，且經濟收益高。

技術領域

本發明涉及電力系統應用技術領域，更具體地說，涉及一種基于智能變壓器的配電網綜合優化方法。

背景技術

新能源的發展與利用可以有效地緩解能源危機，但隨之而來的是以光伏、風電為代表的大量分布式電源對電網的滲透，以及新能源電動汽車在電網中的廣泛應用。大量分布式電源和電動汽車的接入對電網的承載能力帶來了巨大的挑戰，尤其是分布式電源和電動汽車的電力電子變流器與電網中電力系統元件產生多時間尺度、多物理場耦合，引發電網電能質量惡化、寬頻帶振蕩甚至失穩，諧波及振蕩會通過傳統變壓器及輸電線傳播到其他電網，影響整個電力系統的正常可靠運行，增加電網運行損耗。

在分布式電源和電動汽車大量接入的情況下，裝設傳統變壓器的電網無法有效隔離電力電子變流器產生的諧波及其引發的寬頻帶振蕩；此外，當電網出現寬頻帶振蕩或失穩現象時，傳統變壓器調控手段有限，無法實現對電網振蕩和失穩的抑制，使其重新恢復穩定運行，通常會導致電網繼電保護動作，分布式電源和電動汽車的大量脫網。因此，裝設傳統變壓器的電網在面對大量分布式電源和電動汽車接入時，電能質量和穩定性較差，電網難以長時間安全可靠運行，經濟效益不高。

面對新能源和電動汽車的快速發展趨勢，如何在分布式電源和電動汽車大量接入電網時保持電網高效可靠運行、提升電網承載能力與運行效率、提升電網電能質量和穩定性，以及如何在電網失穩后迅速恢復供電能力是目前電網面臨的主要問題和挑戰。因此，有必要提出一種可以實時優化電網性能且提升電網穩定性的方法以有效地解決分布式電源與電動汽車對電網的負面影響。

發明內容

本發明的技術問題在于，當大量分布式電源和電動汽車等設備接入電網，由于其潮流不確定性及其電力電子變流器引發的電能質量、寬頻帶振蕩及穩定性問題，降低了電網的承載能力和安全可靠運行能力。如何在分布式電源和電動汽車大量接入電網時保持電網高效可靠運行、提升電網承載能力與運行效率、提升電網電能質量和穩定性，以及如何在電網失穩后迅速恢復供電能力是目前電網面臨的主要問題和挑戰。因此，本發明提出一種基于智能變壓器的配電網綜合優化方法，該方法適用于分布式電源和電動汽車大量接入的低壓交流電網，利用包含通訊和控制功能的智能變壓器替代傳統變壓器，可以通過高速通訊功能實時監測電網節點以及包括分布式電源、電動汽車在內的設備運行狀態和電氣信息，可以通過控制中心在線辨識電網參數及模型，實時對電網運行進行優化，針對振蕩和失穩開展穩定性控制，還可以通過母線開關向鄰近線路提供電壓支撐、運行優化、及穩定性控制。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種基于智能變壓器的配電網綜合優化方法，該方法由智能變壓器、濾波設備、中壓繼電保護設備、低壓繼電保護設備、控制中心、通訊系統、監測設備構成；其中，智能變壓器中壓側經濾波設備和中壓繼電保護設備與中壓交流母線及中壓交流電網相連，低壓側經濾波設備和低壓繼電保護設備與低壓交流母線及低壓交流電網相連；單相/三相負荷、分布式電源、電動汽車等各類交流設備接入低壓交流電網，直流負荷和直流儲能等各類直流設備與智能變壓器低壓直流母線相連接；監測設備監測低壓交流電網各節點及與之連接的重要設備運行狀態和電氣信息，通訊系統將狀態信息傳輸到控制中心，控制中心發出指令控制并優化智能變壓器和配電網運行狀態。