CN108199422A - 一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***，包括孤岛运行模式、单端供电运行模式、双端供电运行模式、双端隔离运行模式、静止同步补偿器运行模式和背靠背运行模式。本发明充分发挥了柔性直流配电网的作用，提高了直流配电网运行的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***。
背景技术
传统交流配电网正面临着供电容量不足、用户对电能质量和供电可靠性要求不断提高、分布式电源接入等诸多严峻挑战。柔性直流配电网在传送容量、可控性、电能质量和供电可靠性等层面具有比交流配电***更加优异的性能。柔性直流配电网已经得到广泛的关注和研究。
但是由于目前各国对柔性直流配电网的研究还处于试验探索阶段，研究的重点也主要集中在以直流微网为基础的低压直流配电网，并没有对基于VSC的柔性直流配电网的功能进一步挖掘，以至于没有形成一套合理实用、灵活可行的运行方式切换模式，以至于直流配电网中的设备没有得到充分的利用，或者说低估了柔性直流配电网在整个电力***中所能发挥的作用。
柔性直流配电网中的各电力电子设备的简单组合并不能充分发挥柔性直流配电网的功能，也有可能无法使柔性直流配电网中的分布式电源得到充分的利用。如何设计一套针对柔性直流配电网的运行方式切换模式，充分发挥柔性直流配电网的作用，使柔性直流配电网参与电网调度，增强电网运行的稳定性是当前所面临的问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***，有效提高直流配电网运行的稳定性。
技术方案：本发明所述的基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***，包括以下几种运行模式：
孤岛运行模式：在孤岛运行模式下，直流配电网与交流配电网解列运行，孤岛运行模式能够与单端供电运行模式相互切换；
单端供电运行模式：在单端供电运行模式下，交流***仅由单个电压源换流器向直流配电网供电，单个电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；单端供电运行模式能够与孤岛运行模式、双端供电运行模式以及静止同步补偿器运行模式相互切换，也能够由双端隔离运行模式切换而来；
双端供电运行模式：在双端供电运行模式下，交流***有两个电压源换流器向直流配电网供电，两个电压源换流器分别位于两端柔性直流配电网与交流电网连接处，一端电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，另一端电压源换流器控制直流配电网中的功率，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；双端供电运行模式能够与背靠背运行模式、单端供电运行模式以及双端隔离运行模式相互切换，也能够转换为静止同步补偿器运行模式；
双端隔离运行模式：在双端隔离运行模式下，交流***由两个电压源换流器向直流配电网供电，直流配电网中直流母线断开，每一个电压源换流器形成独立的辐射状直流配电网，两个电压源换流器均控制各自直流配电网中的直流母线电压，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；双端隔离运行模式能够与双端供电运行模式、静止同步补偿器运行模式相互转换，也能够转换为单端供电运行模式或者背靠背运行模式；
静止同步补偿器运行模式：直流配电网中与交流***连接的电压源换流器均独立运行在静止同步补偿器运行模式，实现交流侧无功功率补偿，而没有有功功率传输；静止同步补偿器运行模式能够与双端隔离运行模式、单端供电运行模式以及背靠背运行模式相互切换，也能够由双端供电运行模式转换而来；
背靠背运行模式：在背靠背运行模式下，直流配电网中所有负荷及分布式电源均停止工作，两端电压源换流器仅由直流配电网中的直流母线连接，两端电压源换流器与交流***相连接，一端电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，另一端电压源换流器控制直流配电网中的功率；背靠背运行方式能够与静止同步补偿器运行模式、双端供电运行模式相互转换，也能够由双端隔离运行模式转换而来。
有益效果：本发明公开了一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***，与现有技术相比，具有如下的有益效果：
1)弥补了直流配电网的运行模式切换这个技术领域的空白；
2)为电力***中柔性直流配电网的运行调度提供了理论依据，充分发挥柔性直流配电网的作用，增强电网运行的稳定性。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中两端柔性直流配电网的示意图；
图2为本发明具体实施方式中基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***的示意图。
具体实施方式
如图1所示，本具体实施方式中的直流配电网包括第一交流***1、第二交流***2、直流母线、第一电压源换流器3、第二电压源换流器4、DC/AC换流器、双向DC/DC换流器、DC/DC换流器、DC/DC换流器、直流变压器、风能发电、储能设备、光伏发电、交流负荷、直流负荷、直流电网、直流断路器。第一电压源换流器3连接于第一交流***1和直流母线之间，第二电压源换流器4连接于第二交流***2和直流母线之间，电能可通过第一电压源换流器3和第二电压源换流器4在交流***和直流母线之间双向流动。DC/AC换流器连接于风能发电、交流负荷与直流母线之间。双向DC/DC换流器连接于储能设备与直流母线之间。DC/DC换流器连接于光伏发电、直流负荷与直流母线之间。直流变压器连接于直流电网与直流母线之间。风力发电与直流母线的连接是单向的，电能由风力发电流向直流母线。储能设备与直流母线的连接是双向的，电能可由储能设备流向直流母线，也可由直流母线流向储能设备。光伏发电与直流母线的连接是单向的，电能由光伏发电流向直流母线。风力发电、储能设备以及光伏发电可统称为分布式电源。交流负荷与直流母线的连接是单向的，电能由直流母线流向交流负荷。直流负荷与直流母线的连接是单向的，电能由直流母线流向直流负荷。直流电网与直流母线的连接是双向的，电能可由直流母线流向直流电网，也可由直流电网流向直流母线。直流断路器作为保护设备连接于所有设备之间，在设备故障时断开故障设备与直流配电网的连接，用以防止直流配电网中故障范围的扩大。
电压源换流器的英文缩写为VSC。
本具体实施方式公开了一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***，如图2所示，包括以下几种运行模式：
孤岛运行模式：在孤岛运行模式下，直流配电网与交流配电网解列运行，孤岛运行模式能够与单端供电运行模式相互切换。在孤岛运行模式下，一端VSC并网，则孤岛运行模式转换为单端供电运行模式；单端供电运行模式下，VSC退出运行，仅由分布式电源供电，则单端供电运行模式转换为孤岛运行模式。
单端供电运行模式：在单端供电运行模式下，交流***仅由单个电压源换流器向直流配电网供电，单个电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；单端供电运行模式能够与孤岛运行模式、双端供电运行模式以及静止同步补偿器运行模式相互切换，也能够由双端隔离运行模式切换而来。单端供电运行模式时，VSC退出运行，仅由分布式电源供电，则单端供电运行模式转换为孤岛运行模式；2端VSC同时运行，则单端供电运行模式转换为双端供电运行模式；VSC与直流配电网断开独立运行，则单端供电运行模式转换为静止同步补偿器运行模式。孤岛运行模式时，1端VSC并网，则孤岛运行模式转换为单端供电运行模式。双端隔离运行模式时，1端VSC退出运行，则双端隔离运行模式转换为单端供电运行模式。静止同步补偿器运行模式时，1端VSC向直流配电网供电，则静止同步补偿器运行模式转换为单端供电运行模式。双端运行模式时，1端VSC退出运行，则双端供电运行模式转换为单端供电运行模式。
双端供电运行模式：在双端供电运行模式下，交流***有两个电压源换流器向直流配电网供电，一个电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，另一个电压源换流器控制直流配电网中的功率，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；双端供电运行模式能够与背靠背运行模式、单端供电运行模式以及双端隔离运行模式相互切换，也能够转换为静止同步补偿器运行模式。双端供电运行模式时，1端VSC退出运行，则双端供电运行模式转换为单端供电运行模式；双端VSC间线路断开，则双端供电运行模式转换为双端隔离运行模式；双端VSC与直流配电网断开并独立运行，则双端供电运行模式转换为静止同步补偿器运行模式；断开直流配电网中所有负荷及分布式电源，则双端供电运行模式转换为背靠背运行模式。单端供电运行模式时，2端VSC同时运行，则单端供电运行模式转换为双端供电运行模式。双端隔离运行模式时，断开线路恢复运行，则双端隔离运行模式转换为双端供电运行模式。背靠背运行模式时，接入直流配电网中的负荷和分布式电源，则背靠背运行模式转换为双端供电运行模式。
双端隔离运行模式：在双端隔离运行模式下，交流***由两个电压源换流器向直流配电网供电，直流配电网中直流母线断开，每一个电压源换流器形成独立的辐射状直流配电网，两个电压源换流器均控制各自直流配电网中的直流母线电压，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；双端隔离运行模式能够与双端供电运行模式、静止同步补偿器运行模式相互转换，也能够转换为单端供电运行模式或者背靠背运行模式。双端隔离运行模式时，1端VSC退出运行，则双端隔离运行模式转换为单端供电运行模式；断开线路恢复运行，则双端隔离运行模式转换为双端供电运行模式；VSC与直流配电网断开独立运行，则双端隔离运行模式转换为静止同步补偿器运行模式；双端VSC间仅由直流母线连接，则双端隔离运行模式转换为背靠背运行模式。双端供电运行模式时，双端VSC间线路断开，则双端供电运行模式转换为双端隔离运行模式。静止同步补偿器运行模式时，双端VSC向断开后的直流配电网分别供电，则静止同步补偿器运行模式转换为双端隔离运行模式。
静止同步补偿器运行模式：直流配电网中与交流***连接的电压源换流器均独立运行在静止同步补偿器运行模式，实现交流侧无功功率补偿，而没有有功功率传输；静止同步补偿器运行模式能够与双端隔离运行模式、单端供电运行模式以及背靠背运行模式相互切换，也能够由双端供电运行模式转换而来。静止同步补偿器运行模式时，1端VSC向直流配电网供电，则静止同步补偿器运行模式转换为单端供电运行模式；双端VSC向断开后的直流配电网分别供电，则静止同步补偿器运行模式转换为双端隔离运行模式；直流母线合闸，则静止同步补偿器运行模式转换为背靠背运行模式。双端供电运行模式时，双端VSC与直流配电网断开并独立运行，则双端供电运行模式转换为静止同步补偿器运行模式。单端供电运行模式时，VSC与直流配电网断开独立运行，则单端供电运行模式转换为静止同步补偿器运行模式。双端隔离运行模式时，VSC与直流配电网断开独立运行，则双端隔离运行模式转换为静止同步补偿器运行模式。背靠背运行模式时，直流母线断开，则背靠背运行模式转换为静止同步补偿器运行模式。
背靠背运行模式：在背靠背运行模式下，直流配电网中所有负荷及分布式电源均停止工作，两个电压源换流器仅由直流配电网中的直流母线连接，两个电压源换流器与交流***相连接，一个电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，另一个电压源换流器控制直流配电网中的功率；背靠背运行模式能够与静止同步补偿器运行模式、双端供电运行模式相互转换，也能够由双端隔离运行模式转换而来。背靠背运行模式时，接入直流配电网中的负荷和分布式电源，则背靠背运行模式转换为双端供电运行模式；直流母线断开，则背靠背运行模式转换为静止同步补偿器运行模式。双端隔离运行模式时，双端VSC间仅由直流母线连接，则双端隔离运行模式转换为背靠背运行模式。静止同步补偿器运行模式时，直流母线合闸，则静止同步补偿器运行模式转换为背靠背运行模式。双端供电运行模式时，断开直流配电网中所有负荷及分布式电源，则双端供电运行模式转换为背靠背运行模式。
Claims (1)
1.一种基于两端柔性直流配电网的运行模式切换***，其特征在于：包括以下几种运行模式：
孤岛运行模式：在孤岛运行模式下，直流配电网与交流配电网解列运行，孤岛运行模式能够与单端供电运行模式相互切换；
单端供电运行模式：在单端供电运行模式下，交流***仅由单个电压源换流器向直流配电网供电，单个电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；单端供电运行模式能够与孤岛运行模式、双端供电运行模式以及静止同步补偿器运行模式相互切换，也能够由双端隔离运行模式切换而来；
双端供电运行模式：在双端供电运行模式下，交流***有两个电压源换流器向直流配电网供电，两个电压源换流器分别位于两端柔性直流配电网与交流电网连接处，一端电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，另一端电压源换流器控制直流配电网中的功率，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；双端供电运行模式能够与背靠背运行模式、单端供电运行模式以及双端隔离运行模式相互切换，也能够转换为静止同步补偿器运行模式；
双端隔离运行模式：在双端隔离运行模式下，交流***由两个电压源换流器向直流配电网供电，直流配电网中直流母线断开，每一个电压源换流器形成独立的辐射状直流配电网，两个电压源换流器均控制各自直流配电网中的直流母线电压，直流配电网中其他设备的运行模式保持不变；双端隔离运行模式能够与双端供电运行模式、静止同步补偿器运行模式相互转换，也能够转换为单端供电运行模式或者背靠背运行模式；
静止同步补偿器运行模式：直流配电网中与交流***连接的电压源换流器均独立运行在静止同步补偿器运行模式，实现交流侧无功功率补偿，而没有有功功率传输；静止同步补偿器运行模式能够与双端隔离运行模式、单端供电运行模式以及背靠背运行模式相互切换，也能够由双端供电运行模式转换而来；
背靠背运行模式：在背靠背运行模式下，直流配电网中所有负荷及分布式电源均停止工作，两端电压源换流器仅由直流配电网中的直流母线连接，两端电压源换流器与交流***相连接，一端电压源换流器控制直流配电网中的直流母线电压，另一端电压源换流器控制直流配电网中的功率；背靠背运行方式能够与静止同步补偿器运行模式、双端供电运行模式相互转换，也能够由双端隔离运行模式转换而来。
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