CN116231656A - 基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法，将1个分布式潮流控制器接入合环线路中，所述分布式潮流控制器包括：多个换流阀模块、1个旁路开关CB1；其中，多个换流阀模块呈串联，旁路开关CB1与多个换流阀模块整体并联；每个换流阀模块内置旁路开关。先解锁单个阀模块的调节合环潮流的大小，判断离潮流目标值控制的需投入的阀模块数量。同时合环线路的电流不得低于阀模块最低运行电流。该方法根据合环线路的实时电流判断阀模块的投入数量以及工作状态，可以实现配电网合环线路的灵活潮流控制。同时在故障期间阀模块可以瞬间闭锁退出，恢复到交流线路合环运行的状态。不会对交流***的继电保护定值产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法，属于配网的技术领域。
背景技术
随着分布式新能源的大规模接入，配电网的结构形态也在发生着改变，传统的单侧馈线的网络结构下，随着分布式新能源的接入后，产生的潮流频繁反转、设备过载等问题已经突出。在局部地区已经对新能源的消纳产生了安全约束，传统形式的地区配网难以适应新能源消纳重任。一方面，现有配电网内部因源网荷资源分布不匹配、电网潮流不可控、源荷储未协调运行等导致地区电网新能源消纳能力不能充分发挥，影响新能源就近就低消纳和电网发展效率，另一方面，各地区电网相对独立运行，新能源就近就地消纳范围受限，大量新能源不得不升压至主网架，造成主网架输送潮流拥堵，严重制约地区电网的承载能力和新能源消纳水平。因此如何在现有的网络形态下，在不新建线路的调节下，提升新能源的消纳效率值得开展深入研究。考虑在部分新能源发展不均衡的地区配网采取合环运行的方式是一种可行的技术方案。但直接采取交流线路合环运行，电网的潮流控制困难，容易在新能源波动期间，发生设备复杂率加重、潮流控制困难等问题。因此合环后实现对配网线路的潮流灵活控制是配网合环运行的关键性问题。
发明内容
本发明针对以上的这些问题提出一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法。该方法主要对配电线路两侧合环点电气量的检测，控制投入合环线路的开关、需投入的合环阀模块数量及运行状态。通过分布式潮流控制器控制合环后线路的潮流在目标范围内。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法，将1个分布式潮流控制器接入合环线路中，所述分布式潮流控制器包括：
多个换流阀模块、1个旁路开关CB1；其中，多个换流阀模块呈串联，旁路开关CB1与多个换流阀模块整体并联；每个换流阀模块内置旁路开关，任一换流阀模块故障后将通过旁路开关旁路，不会影响其他换流阀模块的运行；
配网线路合环方法包括以下步骤：
S1、检测合环线路两侧合环母线电压的相角、幅值，通过合环线路的电气参数计算得到合环冲击电流和稳态运行电流，判断稳态运行电流是否小于分布式潮流控制器换流阀模块的最小启动电流Iq，如果稳态运行电流小于换流阀模块的最小启动电流Iq，则不具合环运行条件，如大于最小启动电流Iq，则执行下一步；
S2、根据合环后线路稳态运行功率Ps、需控制的合环线路的目标值Pt及功率方向，判断换流阀模块运行在容性模式还是感性模式；
S3、判定换流阀模块的运行模式后，合上合环线路原线路两侧的交流开关，同时解锁分布式潮流控制器的换流阀模块，投入单个换流阀模块：如运行在容性模式，则换流阀模块执行升功率操作，如运行在感性模式，则换流阀模块执行降功率操作；；
S4、得到单个换流阀模块的投入后对线路功率的最大改变量ΔP1；
S5、继续投入解锁第n个换流阀模块，得到对线路功率改变的最大该变量为ΔPn；
S6、当投入的换流阀模块对线路功率的总改变量达到控制目标值Pt时，则表明分布式潮流控制器的潮流控制目标已经完成。
具体的，S1中，检测合环线路两侧合环母线电压的相角、幅值，通过合环线路的电气参数计算得到合环冲击电流和稳态运行电流，具体步骤为：
合环点两侧线路的阻抗值分别为Z1＝R1+jX1、Z2＝R2+jX2；联络线路两侧(联络线路两侧分别为合环线路母线A和合环线路母线B)的电压角度在最大相角差θmax时分别为θ1、θ2，即有θmax＝θ1-θ2；联络线路两端的电压幅值分别为u1、u2；令x＝u1cosθ1-u2cosθ2，y＝u1sinθ1-u2sinθ2。得到稳态合环电流幅值为
合环冲击电流Imax＝Im(1+e-0.0R1L/)，其最终R,L为合环线路的等值电阻和电感，R＝R1+R2，X＝X1+X2。
优选的，运行在容量模式或者感性模式，需要根据合环后的稳态运行功率Ps大小和功率方向，以及合环后控制的目标值Pt以及功率方向：
如果合环后控制的目标值Pt需要大于稳态功率Ps，则运行在容性模式；如果合环后控制的目标值Pt需要小于稳态功率Ps，则运行在感性模式。
每个换流阀模块的结构为：直流电容，IGBT1与IGBT2串联后并联在直流电容两侧，IGBT3与IGBT4串联后并联在直流电容两侧，IGBT1与IGBT2之间引一侧出线，IGBT3与IGBT4之间引另一侧出线；两个出线分别并联电阻、并联晶闸管快速旁路开关、并联机械开关、并联滤波回路、并联避雷器，PT并联在直流电容两侧，同时主回路中串入测量CT与取能CT。
本发明适用于合环线路功率需要需要频繁调节的场合，不可以用于合环线路潮流反转的场合。
本发明的有益效果
本发明先解锁单个阀模块的调节合环潮流的大小，判断离潮流目标值控制的需投入的阀模块数量。同时合环线路的电流不得低于阀模块最低运行电流。该方法根据合环线路的实时电流判断阀模块的投入数量以及工作状态，可以实现配电网合环线路的灵活潮流控制。同时在故障期间阀模块可以瞬间闭锁退出，恢复到交流线路合环运行的状态。不会对交流***的继电保护定值产生影响。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环装置基本结构。
图2为本发明具体实施方式中该装置的单个换流阀模块的基本结构。
图3位本发明中一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法的基本控制流程。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环装置的基本结构如图1所示，分布式潮流控制器有多个换流阀模块串联组成，单个换流阀模块的基本结构如图2所示：直流电容，IGBT1与IGBT2串联后并联在直流电容两侧，IGBT3与IGBT4串联后并联在直流电容两侧，IGBT1与IGBT2之间引一侧出线，IGBT3与IGBT4之间引另一侧出线；两个出线分别并联电阻、并联晶闸管快速旁路开关、并联机械开关、并联滤波回路、并联避雷器，PT并联在直流电容两侧，同时主回路中串入测量CT与取能CT。。本案提出的分布式潮流控制器，是由多个换流阀模块串联组成，每个换流阀模块的参数及尺寸均相同，任一换流阀模块故障后将通过旁路开关旁路，不会引起其他换流阀模块的运行。该装置近区交流电网发生接地故障期间，达到换流阀过流保护定值时，会快速旁路换流阀模块，此时合环线路的潮流不受控。交流保护定值不受影响。同时由于需要从线路自取能维持装置的运转，线路的最小运行电流不得低于装置的最小允许电流，因此不可以用于合环线路潮流反转的场合。
本案提出的一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法，该方法主要通过对配电线路两侧合环点电气量的检测，控制投入合环线路的开关、需投入的合环阀模块数量及运行状态。结合图3，该方法的主要包含以下步骤：
S1：检测合环线路两侧合环母线A、合环母线B的电压的相角、幅值，以及R1+jX1，通过合环线路的阻抗等电气参数计算得到合环冲击电流和稳态运行电流，判断稳态运行电流是否小于分布式潮流控制器换流阀模块的最小启动电流，如果稳态运行电流小于换流阀模块的最小启动电流Iq，则不具体合环运行条件，如大于最小启动电流，则执行下一步；
S2、根据合环后线路稳态运行功率Ps、需控制的合环线路的目标值Pt及功率方向，判断换流阀模块运行在容性模式还是感性模式；
S3、判定换流阀模块的运行模式后，合上合环线路的交流开关，同时解锁分布式潮流控制器的换流阀模块，投入单个换流阀模块：如运行在容性模式，则换流阀模块执行升功率操作，如运行在感性模式，则换流阀模块执行降功率操作；
S4、得到单个换流阀模块的投入后对线路功率的最大改变量ΔP1；
S5、继续投入解锁第n个换流阀模块，得到对线路功率改变的最大该变量为ΔPn；
S6、当投入的换流阀模块对线路功率的总改变量达到控制目标值Pt时，则表明分布式潮流控制器的潮流控制目标已经完成。
本发明先解锁单个阀模块的调节合环潮流的大小，判断离潮流目标值控制的需投入的阀模块数量。同时合环线路的电流不得低于阀模块最低运行电流。该方法根据合环线路的实时电流判断阀模块的投入数量以及工作状态，可以实现配电网合环线路的灵活潮流控制。同时在故障期间阀模块可以瞬间闭锁退出，恢复到交流线路合环运行的状态。不会对交流***的继电保护定值产生影响。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神做举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (4)
1.一种基于分布式潮流控制器的配网线路合环方法，其特征在于将1个分布式潮流控制器接入合环线路中，所述分布式潮流控制器包括：
多个换流阀模块、1个旁路开关CB1；其中，多个换流阀模块呈串联，旁路开关CB1与多个换流阀模块整体并联；每个换流阀模块内置旁路开关，任一换流阀模块故障后将通过旁路开关旁路，不会影响其他换流阀模块的运行；
配网线路合环方法包括以下步骤：
S1、检测合环线路两侧合环母线电压的相角、幅值，通过合环线路的电气参数计算得到合环冲击电流和稳态运行电流，判断稳态运行电流是否小于分布式潮流控制器换流阀模块的最小启动电流Iq，如果稳态运行电流小于换流阀模块的最小启动电流Iq，则不具合环运行条件，如大于最小启动电流Iq，则执行下一步；
S2、根据合环后线路稳态运行功率Ps、需控制的合环线路的目标值Pt及功率方向，判断换流阀模块运行在容性模式还是感性模式；
S3、判定换流阀模块的运行模式后，合上合环线路的交流开关，同时解锁分布式潮流控制器的换流阀模块，投入单个换流阀模块：如运行在容性模式，则换流阀模块执行升功率操作，如运行在感性模式，则换流阀模块执行降功率操作；
S4、得到单个换流阀模块的投入后对线路功率的最大改变量ΔP1；
S5、继续投入解锁第n个换流阀模块，得到对线路功率改变的最大该变量为ΔPn；
S6、当投入的换流阀模块对线路功率的总改变量达到控制目标值Pt时，则表明分布式潮流控制器的潮流控制目标已经完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于S1中，检测合环线路两侧合环母线电压的相角、幅值，通过合环线路的电气参数计算得到合环冲击电流和稳态运行电流，具体步骤为：
合环点两侧线路的阻抗值分别为Z1＝R1+jX1、Z2＝R2+jX2；联络线路两侧的电压角度在最大相角差θmax时分别为θ1、θ2，即有θmax＝θ1-θ2；联络线路两端的电压幅值分别为u1、u2；令中间值x＝u1cosθ1-u2cosθ2，y＝u1sinθ1-u2sinθ2。得到稳态合环电流幅值为
合环冲击电流Imax＝Im(1+e-0.01R/L)，其最终R,L为合环线路的等值电阻和电感，R＝R1+R2，X＝X1+X2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
如果合环后控制的目标值Pt需要大于稳态功率Ps，则运行在容性模式；如果合环后控制的目标值Pt需要小于稳态功率Ps，则运行在感性模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于每个换流阀模块的结构为：直流电容，IGBT1与IGBT2串联后并联在直流电容两侧，IGBT3与IGBT4串联后并联在直流电容两侧，IGBT1与IGBT2之间引一侧出线，IGBT3与IGBT4之间引另一侧出线；两个出线分别并联电阻、并联晶闸管快速旁路开关、并联机械开关、并联滤波回路、并联避雷器，PT并联在直流电容两侧，同时主回路中串入测量CT与取能CT。
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|---|---|---|---|---|
| CN117559567A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 西安西电电力***有限公司 | 多端口能量路由器的控制方法及装置 |
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| CN117559567A (zh) * | 2024-01-11 | 2024-02-13 | 西安西电电力***有限公司 | 多端口能量路由器的控制方法及装置 |
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