[發明專利]一種用于固態變壓器低電壓穿越的SFCL和SMES聯合優化配置系統及方法

在審

• 申請號: 202210866357.2
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115528899A
• 公開（公告）日: 2022-12-27
• 發明（設計）人: 陳磊;喬雪峰;陳紅坤;周保榮;李詩旸;李俊杰
• 申請（專利權）人: 武漢大學;南方電網科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M5/42;H02J3/06;G06N3/12;G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

1.一種用于固態變壓器低電壓穿越的SFCL和SMES聯合優化配置系統，其特征在于，包括輸入與低壓交流電網連接的AC-DC-AC三級固態變壓器，輸出通過超導故障限流器SFCL與中壓交流電網連接，超導磁儲能裝置SMES安裝于AC-DC-AC三級固態變壓器輸出級直流電容處。

2.根據權利要求1所述的一種用于固態變壓器低電壓穿越的SFCL和SMES聯合優化配置系統，其特征在于，AC-DC-AC三級固態變壓器，含有1個AC-DC輸入級，與低壓電網連接，采用三相橋式整流器結構，采用恒功率控制策略；1個DC-AC輸出級，與中壓電網連接，采用三相橋式逆變器結構，采用雙環控制策略；1個DC-DC隔離級，由高頻變壓器和全橋變換器組成，采用開環控制策略。

3.根據權利要求1所述的一種用于固態變壓器低電壓穿越的SFCL和SMES聯合優化配置系統，其特征在于，SFCL在正常運行時對外呈現零阻抗狀態，在電網出現短路故障時，限流器失超對外呈現高阻抗狀態，安裝在固態變壓器輸出級出口處。

4.根據權利要求1所述的一種用于固態變壓器低電壓穿越的SFCL和SMES聯合優化配置系統，其特征在于，SMES采用定電壓控制策略，包括超導磁體和DC-DC斬波器2部分，超導磁體經過DC-DC斬波器與固態變壓器直流電容相接。

5.一種用于固態變壓器低電壓穿越的SFCL和SMES聯合優化配置方法，其特征在于，包括：

將超導磁儲能裝置SMES安裝于固態變壓器的直流電容處，以吸收冗余能量穩定直流電壓；

將超導故障限流器SFCL安裝于固態變壓器出口處，抑制短路故障引起的故障電流；

在電網電壓跌落時，建立多目標優化模型，以最小化SMES容量及SFCL容量為優化目標，以各參數取值范圍約束、直流電容電壓約束、超導磁體充電終止電流約束、固態變壓器輸出電流約束、固態變壓器輸出電壓約束為約束條件；同時實現無功功率注入以抬升固態變壓器輸出電壓；

采用改進NSGA-II算法，利用錦標賽法進行選擇操作，采用MATLAB與simulink聯合優化的方法求解該帶約束的多目標優化問題，獲得SMES和SFCL容量帕累托最優解集。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，優化目標中，SFCL的容量由其超導電阻表示，目標函數為式(1)：

min{Cap_SFCL}＝min{R_SFCL} (1)

SMES的容量由其初始容量Cap_SMES0、吸收能量ΔCap和容量裕度Cap_Mar之和表示，目標函數為式(2)：

min{Cap_SMES}＝min{Cap_SMES0+ΔCap+Cap_Mar} (2)

式中，ΔCap＝∫P_SMESdt，P_SMES為SMES的瞬時功率，Cap_Mar＝0.1(Cap_SMES0+ΔCap)。