CN117559567B - 多端口能量路由器的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多端口能量路由器的控制方法及装置，涉及电力***技术领域，其中该方法包括：当发生中压直流母线直流故障，多端口能量路由器通过故障检测和定位确定故障位置，然后通过闭锁方式限制故障电流，随后在直流电流降至接近零的情况下将与直流母线连接的开关断开，完成直流故障点的隔离，以方便清楚故障，若故障清除后，单端的换流阀可以重新启动，运行于STATCOM模式通过各个交流连接端口向交流***注入无功功率，通过注入无功功率调整各个交流连接端口的电压的幅值，协助各个交流连接端口的电压满足合环条件，进行合环，恢复交流连接端口之间的功率输送。本发明可以使发生中压直流母线直流故障时配电网***仍然正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力***技术领域，尤其涉及多端口能量路由器的控制方法及装置。
背景技术
近年来，随着配网用电量的增加，原有的配电网络不能满足用户的需求，需要通过增容、异步联网以及新能源发电接入等方式满足用于对于用电量以及用电可靠性的需求。多端口能量路由器正是解决上述问题的关键设备。多端口能量路由器通过多个端口可以将不同电压等级的异步电网进行联网，同时通过灵活的电能变换有助于光伏、储能等新能源的接入。
由于配网场合对设备的可靠性、效率等方面有较高要求，采用现有的多端口能量路由器方案在中压直流母线故障时，功率传输中断，影响***整体的可靠性，在配电网场合应用并不友好，因此亟需解决上述问题。
发明内容
本发明实施例提供一种多端口能量路由器，用以在中压直流母线故障时，使***正常运行，该多端口能量路由器设置于配电网***，所述配电网***包括交流***、直流***和多端口能量路由器，该多端口能量路由器包括：多个交流连接端口，多个直流连接端口，多个换流变压器，多个换流阀，多个直流开关，多个交流开关、多个直流变压器；
其中，每个交流连接端口的第一端连接交流***，第二端连接换流变压器的第一端，换流变压器的第二端连接换流阀的第一端，换流阀的第二端通过中压直流母线连接直流开关的第一端，直流开关的第二端通过中压直流母线与任意直流变压器的第二端或除当前直流开关的其他直流开关的第二端连接；所述直流变压器的第一端与直流连接端口的第二端连接；
任意两个换流变压器的第二端还通过电力电缆连通，电力电缆上设置有交流开关；
每个直流连接端口的第一端连接直流***，第二端连接直流变压器的第二端。
本发明实施例提供一种多端口能量路由器的控制方法，用以在中压直流母线故障时，使***正常运行，该方法包括：
当中压直流母线发生直流故障，确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；
对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；
监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；
启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；
控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；
控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流***注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；
根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；
合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。
本发明实施例还提供一种多端口能量路由器的控制装置，用以在中压直流母线故障时，使***正常运行，当中压直流母线发生直流故障，该装置包括：
故障检测模块，用于确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；
故障点清除模块，用于对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流***注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述多端口能量路由器的控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述多端口能量路由器的控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述多端口能量路由器的控制方法。
本发明实施例中提供一种多端口能量路由器，包括多个交流连接端口，多个直流连接端口，多个换流变压器，多个换流阀，多个直流开关，多个交流开关、多个直流变压器；其中，每个交流连接端口的第一端连接交流***，第二端连接换流变压器的第一端，换流变压器的第二端连接换流阀的第一端，换流阀的第二端通过中压直流母线连接直流开关的第一端，直流开关的第二端通过中压直流母线与任意直流变压器的第二端或除当前直流开关的其他直流开关的第二端连接；所述直流变压器的第一端与直流连接端口的第二端连接；任意两个换流变压器的第二端还通过电力电缆连通，电力电缆上设置有交流开关；每个直流连接端口的第一端连接直流***，第二端连接直流变压器的第二端。本发明实施例中多端口能量路由器，可以解决中压直流母线故障导致的有功功率传输中断问题，可以临时提供各端口之间的有功功率交换，使得在发生中压直流母线直流故障时，配电网***仍然正常运行。
本发明实施例中多端口能量路由器的控制方法，在发生中压直流母线直流故障时，确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流***注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。本发明实施例中，在发生中压直流母线直流故障时，多端口能量路由器首先通过故障检测和定位确定故障位置，然后可以通过闭锁方式限制故障电流，随后可以在直流电流降至接近零的情况下将与直流母线连接的开关断开，完成直流故障点的隔离，以方便清楚故障，若故障清除后，单端的换流阀可以重新启动，运行于STATCOM模式通过各个交流连接端口向交流***注入无功功率。通过注入无功功率调整各个交流连接端口的电压的幅值，协助各个交流连接端口的电压满足合环条件，进行合环，恢复交流连接端口之间的功率输送。本发明实施例使发生中压直流母线直流故障时配电网***仍然正常运行，解决了中压直流母线故障导致的有功功率传输中断问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中多端口能量路由器的拓扑示意图；
图2为本发明实施例中中压直流母线故障情况下的辅助合环流程的流程示意图；
图3为本发明实施例中孤岛运行模式通过单端交流开关供电的流程示意图；
图4为本发明实施例中检修时通过单端交流开关供电的流程示意图；
图5为本发明实施例中无功电流的计算方法示意图；
图6为本发明实施例中多端口能量路由器的控制装置示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本说明书的描述中，所示的“第一”、“第二”、“第三”等用语不具有特殊含义，仅是为了方便描述，辨识相同或相似的本发明中的前述及其他技术内容、特点与功效，例如，第一交流连接端口，仅是为了描述某一个交流连接端口，第一端，仅是为了和其他端区分。
本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。
申请人发现，现有的多端口能量路由器方案在中压直流母线故障时，功率传输中断，影响***整体的可靠性，在配电网场合应用并不友好。为此，申请人提出了一种多端口能量路由器。
本发明实施例中多端口能量路由器设置于配电网***，所述配电网***包括交流***、直流***和多端口能量路由器，该多端口能量路由器至少包括：多个交流连接端口，多个直流连接端口，多个换流变压器，多个换流阀，多个直流开关，多个交流开关、多个直流变压器；
其中，每个交流连接端口的第一端连接交流***，第二端连接换流变压器的第一端，换流变压器的第二端连接换流阀的第一端，换流阀的第二端通过中压直流母线连接直流开关的第一端，直流开关的第二端通过中压直流母线与任意直流变压器的第二端或除当前直流开关的其他直流开关的第二端连接；所述直流变压器的第一端与直流连接端口的第二端连接；
任意两个换流变压器的第二端还通过电力电缆连通，电力电缆上设置有交流开关；
每个直流连接端口的第一端连接直流***，第二端连接直流变压器的第二端。
参考图1，图1为本发明实施例中多端口能量路由器的拓扑示意图，图1中以三个交流连接端口+一个直流连接端口为例，三个交流连接端口分别为PCCAC1、PCCAC2、PCCAC3，直流连接端口PCCDC4，交流开关QS_A，直流开关QS，换流阀包括上下桥臂，上下桥臂的交流端（即换流阀的第一端）与换流变压器的第二端连接，上下桥臂的直流端（即换流阀的第二端）与其他直流连接端口或其他换流阀的直流端连接。图1所示的典型的四端口能量路由器，以图1为例，在外圈，通过交流开关QS_A相连，在内圈，通过中压直流母线相连。其中，中压直流母线的位置非常重要，一旦中压直流母线发生故障，比如常见的短路故障，那么整个***的四个端口均无法正常工作，端口之间的有功功率传输中断。通常情况下会根据***的实际情况将中压母线位置通过结构设计等方式尽量减少故障发生的概率，但是也不能完全避免故障的发生。因此需要对上述问题进行改进，以提高在***故障时的***的可靠性，尽快恢复***的有功功率传输。
在一个实施例中，每个交流连接端口的第三端设置有测量电压的装置。
即，交流连接端口处可以测量或监控电压，同时，也可以测量或监控电流。测试电流的装置串在交流连接端口的电路中。
基于本发明实施例中的多端口能量路由器，发明人提出了一种多端口能量路由器的控制方法，应用于上述多端口能量路由器。图2为本发明实施例中中压直流母线故障情况下的辅助合环流程的流程示意图，如图2所示，当中压直流母线发生直流故障，该方法包括：
步骤201、确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；
步骤202、对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；
步骤203、监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；
步骤204、启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；
步骤205、控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；
步骤206、控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流连接端口注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；
步骤207、根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；
步骤208、合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。
从图2所示流程可以看出，本发明实施例中，在任意两个交流连接端口的换流变压器阀侧配置交流开关，在中压直流母线发生故障的情况下，多端口能量路由器首先通过故障检测和定位确定故障位置，然后可以通过闭锁或者穿越等方式限制故障电流，随后可以在直流电流降至接近零的情况下将与直流母线连接的开关断开，完成直流故障点的清除。故障清除后，单端的换流阀可以重新启动，运行于STATCOM模式的换流阀给故障位置对应的交流连接端口注入无功功率。通过注入无功功率调整各个交流连接端口的电压的幅值，协助端口的电压满足合环条件，进行合环，恢复端口之间的功率输送。
具体实施时，当中压直流母线发生直流故障，首先检索、定位故障，若为永久故障，闭锁换流阀，打开相应直流开关，完成故障隔离。再启动换流阀，控制换流阀运行于STATCOM模式，计算满足合环条件所需要的无功电流值，向故障位置对应的交流连接端口注入无功功率，直至满足合环条件，合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的交流开关，多端口能量路由器进入合环状态，按照能量管理***控制要求调整无功功率，若不需要无功注入，也可以退出运行。
在一个实施例中，在多端口能量路由器以合环状态运行后，还可以包括：
当中压直流母线直流故障恢复，调整第一直流开关两侧的所有换流阀换流阀的直流电压，合上第一直流开关；
接收第一交流***线路传输的有功功率，直至第一交流连接端口处的交流功率降低至第一阈值；所述第一阈值用于根据交流功率判断是否断开交流连接开关；
断开第一交流开关。
本例中，当中压直流母线故障恢复之后，由于交流的连接方式对有功潮流的控制不够灵活，控制能量也非常有限，因此需要重新投入能量路由器。如果之前换流阀是处于退出状态，则需要重新充电启动，如果换流阀之前运行于STATCOM模式，则需要调整直流电压，合上直流开关，恢复换流阀的一次电路连接。将通过交流线路传输的有功功率逐步转移至多端口能量路由器，当交流电流接近于零时，打开交流开关，恢复能量路由器的正常运行状态。
具体的，当中压直流母线直流故障恢复，之前退出的换流阀重新启动，在线的换流阀调整直流电压，合上直流开关，完成直流***的恢复。将通过交流线路传输的有功功率转移至多端口能量路由器，当交流连接端口处的交流功率降低至接近于零，断开交流开关，恢复正常运行。
图3为本发明实施例中孤岛运行模式通过单端交流开关供电的流程示意图，如图3所示，当第二交流连接端口运行于孤岛模式，第二交流连接端口为任一交流连接端口，本发明实施例中的多端口能量路由器的控制方法包括：
步骤301、确定与第二交流连接端口相邻的多个交流连接端口；
步骤302、将与第二交流连接端口相邻的多个交流连接端口按空闲容量从高到低排序，形成端口序列；
步骤303、调整第二交流连接端口的交流电压，直至第二交流连接端口的交流电压和端口序列中排序第一的第三交流连接端口的交流电压一致；
步骤304、合上第二换流变压器和第三换流变压器之间的交流开关，利用第三交流***对第二交流连接端口进行供电；其中，第二交流***、第二换流变压器与第二交流连接端口连接，第三交流***、第三换流变压器与第三交流连接端口连接；
步骤305、控制第二换流阀逐步降低功率、退出运行；第二换流阀连接于第二换流变压器。
本例中，当其中一个交流连接端口运行于孤岛模式时，通过能量管理***计算（能量管理***一般用于多端口能量路由器中多个端口之间的能量交换的测量与管理），可选择一个交流连接端口进行交流直接供电，一般选择空闲容量较大的一个交流连接端口对孤岛负荷进行供电。选定交流连接端口之后，可以调整孤岛交流连接端口的交流电压，使其和供电的交流连接端口的电压一致，然后合上对应的交流开关，降低孤岛交流连接端口的有功、无功功率，同时通过交流开关给孤岛负荷供电。孤岛交流连接端口处的换流阀可以逐步降低功率并退出运行，这样通过交流直接供电，可以提高供电效率，降低损耗。
进一步的，利用第三交流***对第二交流连接端口进行供电后，还可以包括：
若第二交流***的负荷增长超出第三交流***的供电能力，确定端口序列中排序第二的第四交流连接端口；
利用第四交流***对第二交流连接端口进行供电；第四交流***、第四换流变压器连接于第四交流连接端口。
本例中，当其中一个交流***的功率不足以提供孤岛负荷的需求，可通过调整第三端的传输功率，满足功率需求。例如，当交流***2出现故障需要跳闸，交流***2的原有负荷运行于孤岛模式，为降低损耗，此时可以按照图3所示流程合上相应的交流开关，按照能量管理***的计算，会相邻的交流连接端口连接的交流***1和交流***3的负荷情况，选择空闲容量较大的一端对交流***2的负荷进行供电，假定此时交流***1的空闲容量较大，此时可以使交流***2端的换流阀的交流侧（第一端）输出电压跟随交流***1，待此两交流连接端口处电压一致，满足合闸条件之后，可以合上交流***1和交流***2之间的交流开关QS_A，通过交流***1直接给交流***2的负荷进行供电，此时可以退出交流***2端的换流阀。如何交流***2的负荷增长，超出了交流***1的供电能力，可以通过调整交流***3和直流***4的功率传输，来满足供电需求。
图4为本发明实施例中检修时通过单端交流开关供电的流程示意图，如图4所示，当第五交流连接端口检修，第五交流连接端口为任一交流连接端口，该方法包括：
步骤401、从与第五交流连接端口相邻的多个交流连接端口中确定第六交流连接端口，利用第六交流***对第五交流连接端口供电；第六交流***、第六换流变压器与第六交流连接端口连接；
步骤402、降低第五交流连接端口的有功功率直至为零；
步骤403、断开第五直流开关；所述第五直流开关与第五换流阀的第二端连接，第五换流阀通过第五换流变压器连接第五交流连接端口；
步骤404、控制第五换流阀处于STATCOM模式运行；
步骤405、控制处于STATCOM模式运行的第五换流阀向第五交流连接端口注入无功功率，直至多端口能量路由器的第五交流连接端口和第六交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第五交流***、第五换流变压器与第五交流连接端口连接；
步骤406、确定需要合环处理的交流连接端口；
步骤407、合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第二交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行；
步骤408、降低第五交流连接端口的无功功率直至为零；
步骤409、控制第五换流阀停机，断开第五交流连接端口与第五交流***的连接。
本例中，某一交流连接端口检修（称为检修端）时，首先通过能量管理***，确定供电的交流连接端口，参考图3中的方法，同样选择空闲容量较大的一交流连接端口。降低检修端的有功功率直至为零，打开检修端换流阀对应的直流开关，将需要检修的换流阀运行于STATCOM模式。计算满足合环条件所需要的无功功率，并向检检修端注入无功功率调整电压，当检修端的换流变压器阀侧电压和供电的交流连接端口阀侧电压相同或接近，即满足合环条件时，合上交流开关QS_A。降低检修端的无功功率直至为零，检修端停机，断开检修端连接的交流连接***。进入检修状态。
进一步的，控制第五换流阀停机，断开第五交流连接端口与第五交流***的连接后，还可以包括：
在第五交流连接端口检修结束后，启动第五换流阀，调整直流电压，满足直流开关合闸条件后，合上第五直流开关；
接收第五交流***线路传输的有功功率，直至第五交流连接端口的交流功率降低至第一阈值；
断开第二交流开关。
本例中，检修完成后，退出的换流阀重新启动，调整直流电压，满足直流开关合闸条件后，合上直流开关，完成直流***的恢复。将通过交流线路传输的有功功率转移至多端口能量路由器。待交流功率接近零时打开交流开关，配电网***恢复正常运行。
本发明实施例中，满足合环的一般判断条件可以包括如下：
1、合环点相位应一致。如首次合环或检修后可能引起相位变化的，必须经测定证明合环点两侧相位一致。
2、如属于电磁环网，则环网内的变压器接线组别之差为零；特殊情况下,经计算校验继电保护不会误动作及有关环路设备不过载,允许变压器接线差30°时进行合环操作。
3、合环后不会引起环网内各元件过载。
4、各母线电压不应超过规定值。
5、继电保护与安全自动装置应适应环网运行方式。
6、电网稳定符合规定的要求。
在整体设计时，需要综合考虑合环时调节电压的需求来进行变压器接线形式的设计，是的两端阀侧的相位尽可能一致，使***尽量可以满足合环的需求。
图5为本发明实施例中无功电流的计算方法示意图，如图5所示，注入无功功率，可以包括：
按如下方式，确定需要注入的无功电流值：
首先获取两个需要合环的交流连接端口连接的换流变压器的原边电压，具体的，通过检测装置得到两个需要合环的端口的变压器原边电压，具体可以包括电压的幅值和相位，如图5中所示的V1和V2，以V2为基准，V1可以表示成V1*cosθ，其中θ表示V1和V2之间的夹角。ΔV1q为原边电压为V1的换流变压器处的交流连接端口（简述为V1端）换流变压器的无功电流在变压器等效电感上产生的最大压降范围，ΔV1q*为实际需要注入的无功电流在换流变压器等效电感上产生的压降。ΔV2q为原边电压为V2的换流变压器处的交流连接端口（简述为V2端）换流变压器的无功电流在变压器等效电感上产生的最大压降范围，ΔV2q*为实际需要注入的无功电流在换流变压器等效电感上产生的压降。ΔV为实际合环时两个交流连接端口处的换流变压器的副边电压差。
当需要合环的两个交流连接端口的电压相差比较大的时候，可能存在按照最大无功电流注入，但是仍然无法全部补偿电压差，合环的时候仍然存在一定的电压差，如图5所示。其中无功电流的注入的计算原则为使得ΔV的幅值最小。具体的计算方法为：
当，其中θ1=arctan(ΔV1q*/V1)，ΔV1q*= Iqmax×w×L1，Iqmax为无功电流最大值，w为角频率，L1是原边电压为V1的换流变压器等效电感，按如下公式确定无功电流值：
Iq1=Iqmax；
其中，Iq1是为V1端需要注入的无功电流值，Iq2是V2端需要注入的无功电流值，式中， L2为原边电压为V2的换流变压器等效电感；
当两个端口的电压差不大时，即，按如下公式确定无功电流值：
式中，Iq1是V1端需要注入的无功电流值，Iq2是V2端需要注入的无功电流值，θ2=θ-θ1。
综上，本发明实施例具有如下有益效果：
1、可以解决中压直流母线故障导致的有功功率传输中断问题，可以临时提供各端口之间的有功功率交换。
2、提高孤岛供电的供电效率，减小损耗。
3、***单端检修时，可以通过连接开关实现供电，避免传输功率中断。
本发明实施例中还提供了一种多端口能量路由器的控制装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与多端口能量路由器的控制方法相似，因此该装置的实施可以参见多端口能量路由器的控制方法的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例中多端口能量路由器的控制装置示意图，如图6所示，应用于多端口能量路由器，当中压直流母线发生直流故障，该装置包括：
故障检测模块601，用于确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；
故障点清除模块602，用于对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流***注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。
在一个实施例中，该装置还包括：
第一修复模块，用于在多端口能量路由器以合环状态运行后，当中压直流母线直流故障恢复，调整第一直流开关两侧的所有换流阀的直流电压，合上第一直流开关；
接收第一交流***线路传输的有功功率，直至第一交流连接端口处的交流功率降低至第一阈值；所述第一阈值用于根据交流功率判断是否断开交流连接开关；
断开第一交流开关。
在一个实施例中，该装置还包括：
孤岛模式第一处理模块，用于当第二交流连接端口运行于孤岛模式，确定与第二交流连接端口相邻的多个交流连接端口，所述第二交流连接端口为任一交流连接端口；
将与第二交流连接端口相邻的多个交流连接端口按空闲容量从高到低排序，形成端口序列；
调整第二交流连接端口的交流电压，直至第二交流连接端口的交流电压和端口序列中排序第一的第三交流连接端口的交流电压一致；
合上第二换流变压器和第三换流变压器之间的交流开关，利用第三交流***对第二交流连接端口进行供电；其中，第二交流***、第二换流变压器与第二交流连接端口连接，第三交流***、第三换流变压器与第三交流连接端口连接；
控制第二换流阀逐步降低功率、退出运行；第二换流阀连接于第二换流变压器。
在一个实施例中，该装置还包括：
孤岛模式第二处理模块，用于在孤岛模式第一处理模块利用第三交流***对第二交流连接端口进行供电后，若第二交流***的负荷增长超出第三交流***的供电能力，确定端口序列中排序第二的第四交流连接端口；
利用第四交流***对第二交流连接端口进行供电；第四交流***、第四换流变压器连接于第四交流连接端口。
在一个实施例中，该装置包括：
单端检修第一处理模块，用于当第五交流连接端口检修，第五交流连接端口为任一交流连接端口，从与第五交流连接端口相邻的多个交流连接端口中确定第六交流连接端口，利用第六交流***对第五交流连接端口供电；第六交流***、第六换流变压器与第六交流连接端口连接；
降低第五交流连接端口的有功功率直至为零；
断开第五直流开关；所述第五直流开关与第五换流阀的第二端连接，第五换流阀通过第五换流变压器连接第五交流连接端口；
控制第五换流阀处于STATCOM模式运行；
控制处于STATCOM模式运行的第五换流阀向第五交流连接端口注入无功功率，直至多端口能量路由器的第五交流连接端口和第六交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第五交流***、第五换流变压器与第五交流连接端口连接；
确定需要合环处理的交流连接端口；
合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第二交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行；
降低第五交流连接端口的无功功率直至为零；
控制第五换流阀停机，断开第五交流连接端口与第五交流***的连接。
在一个实施例中，该装置还包括：
单端检修第二处理模块，用于在第五交流连接端口检修结束后，启动第五换流阀，调整直流电压，满足直流开关合闸条件后，合上第五直流开关；
接收第五交流***线路传输的有功功率，直至第五交流连接端口的交流功率降低至第一阈值；
断开第二交流开关。
在一个实施例中，该装置中注入无功功率时，包括：
按如下方式，确定需要注入的无功电流值：
获取两个需要合环的交流连接端口连接的换流变压器的原边电压；
当，其中V1、V2分别为两个需要合环的交流连接端口连接的换流变压器的原边电压，θ1=arctan(ΔV1q*/V1)，ΔV1q*= Iqmax×w×L1，Iqmax为无功电流最大值，w为角频率，L1是原边电压为V1的换流变压器等效电感，按如下公式确定无功电流值：
Iq1=Iqmax；
/>
其中，Iq1是原边电压为V1的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，Iq2是原边电压为V2的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，式中，θ表示V1和V2之间的夹角，L2为原边电压为V2的换流变压器等效电感；
当，按如下公式确定无功电流值：
式中，Iq1是原边电压为V1的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，Iq2是原边电压为V2的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，θ2=θ-θ1。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述多端口能量路由器的控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述多端口能量路由器的控制方法。
本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述多端口能量路由器的控制方法。
本发明实施例中提供一种多端口能量路由器，包括多个交流连接端口，多个直流连接端口，多个换流变压器，多个换流阀，多个直流开关，多个交流开关、多个直流变压器；其中，每个交流连接端口的第一端连接交流***，第二端连接换流变压器的第一端，换流变压器的第二端连接换流阀的第一端，换流阀的第二端通过中压直流母线连接直流开关的第一端，直流开关的第二端通过中压直流母线与任意直流变压器的第二端或除当前直流开关的其他直流开关的第二端连接；所述直流变压器的第一端与直流连接端口的第二端连接；任意两个换流变压器的第二端还通过电力电缆连通，电力电缆上设置有交流开关；每个直流连接端口的第一端连接直流***，第二端连接直流变压器的第二端。本发明实施例中多端口能量路由器，可以解决中压直流母线故障导致的有功功率传输中断问题，可以临时提供各端口之间的有功功率交换，使得在发生中压直流母线直流故障时，配电网***仍然正常运行。
本发明实施例中多端口能量路由器的控制方法，在发生中压直流母线直流故障时，确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流***注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。本发明实施例中，在发生中压直流母线直流故障时，多端口能量路由器首先通过故障检测和定位确定故障位置，然后可以通过闭锁方式限制故障电流，随后可以在直流电流降至接近零的情况下将与直流母线连接的开关断开，完成直流故障点的隔离，以方便清楚故障，若故障清除后，单端的换流阀可以重新启动，运行于STATCOM模式通过各个交流连接端口向交流***注入无功功率。通过注入无功功率调整各个交流连接端口的电压的幅值，协助各个交流连接端口的电压满足合环条件，进行合环，恢复交流连接端口之间的功率输送。本发明实施例使发生中压直流母线直流故障时配电网***仍然正常运行，解决了中压直流母线故障导致的有功功率传输中断问题。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种多端口能量路由器的控制方法，其特征在于，应用于多端口能量路由器，所述多端口能量路由器设置于配电网***，所述配电网***包括交流***、直流***和多端口能量路由器，所述多端口能量路由器包括：多个交流连接端口，多个直流连接端口，多个换流变压器，多个换流阀，多个直流开关，多个交流开关、多个直流变压器；
其中，每个交流连接端口的第一端连接交流***，第二端连接换流变压器的第一端，换流变压器的第二端连接换流阀的第一端，换流阀的第二端通过中压直流母线连接直流开关的第一端，直流开关的第二端通过中压直流母线与任意直流变压器的第二端或除当前直流开关的其他直流开关的第二端连接；所述直流变压器的第一端与直流连接端口的第二端连接；
任意两个换流变压器的第二端还通过电力电缆连通，电力电缆上设置有交流开关；
每个直流连接端口的第一端连接直流***，第二端连接直流变压器的第二端；
当中压直流母线发生直流故障，所述方法包括：
确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；
对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；
监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；
启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；
控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；
控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流连接端口注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；
根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；
合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在多端口能量路由器以合环状态运行后，还包括：
当中压直流母线直流故障恢复，调整第一直流开关两侧的所有换流阀的直流电压，合上第一直流开关；
接收第一交流***线路传输的有功功率，直至第一交流连接端口处的交流功率降低至第一阈值；所述第一阈值用于根据交流功率判断是否断开交流连接开关；
断开第一交流开关。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当第二交流连接端口运行于孤岛模式，所述第二交流连接端口为任一交流连接端口，所述方法包括：
确定与第二交流连接端口相邻的多个交流连接端口；
将与第二交流连接端口相邻的多个交流连接端口按空闲容量从高到低排序，形成端口序列；
调整第二交流连接端口的交流电压，直至第二交流连接端口的交流电压和端口序列中排序第一的第三交流连接端口的交流电压一致；
合上第二换流变压器和第三换流变压器之间的交流开关，利用第三交流***对第二交流连接端口进行供电；其中，第二交流***、第二换流变压器与第二交流连接端口连接，第三交流***、第三换流变压器与第三交流连接端口连接；
控制第二换流阀逐步降低功率、退出运行；第二换流阀连接于第二换流变压器。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用第三交流***对第二交流连接端口进行供电后，还包括：
若第二交流***的负荷增长超出第三交流***的供电能力，确定端口序列中排序第二的第四交流连接端口；
利用第四交流***对第二交流连接端口进行供电；第四交流***、第四换流变压器连接于第四交流连接端口。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当第五交流连接端口检修，第五交流连接端口为任一交流连接端口，所述方法包括：
从与第五交流连接端口相邻的多个交流连接端口中确定第六交流连接端口，利用第六交流***对第五交流连接端口供电；第六交流***、第六换流变压器与第六交流连接端口连接；
降低第五交流连接端口的有功功率直至为零；
断开第五直流开关；所述第五直流开关与第五换流阀的第二端连接，第五换流阀通过第五换流变压器连接第五交流连接端口；
控制第五换流阀处于STATCOM模式运行；
控制处于STATCOM模式运行的第五换流阀向第五交流连接端口注入无功功率，直至多端口能量路由器的第五交流连接端口和第六交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第五交流***、第五换流变压器与第五交流连接端口连接；
确定需要合环处理的交流连接端口；
合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第二交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行；
降低第五交流连接端口的无功功率直至为零；
控制第五换流阀停机，断开第五交流连接端口与第五交流***的连接。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，控制第五换流阀停机，断开第五交流连接端口与第五交流***的连接后，还包括：
在第五交流连接端口检修结束后，启动第五换流阀，调整直流电压，满足直流开关合闸条件后，合上第五直流开关；
接收第五交流***线路传输的有功功率，直至第五交流连接端口的交流功率降低至第一阈值；
断开第二交流开关。
7.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，注入无功功率，包括：
按如下方式，确定需要注入的无功电流值：
获取两个需要合环的交流连接端口连接的换流变压器的原边电压；
当，其中V1、V2分别为两个需要合环的交流连接端口连接的换流变压器的原边电压，θ1=arctan(ΔV1q*/V1)，ΔV1q*= Iqmax×w×L1，Iqmax为无功电流最大值，w为角频率，L1是原边电压为V1的换流变压器等效电感，按如下公式确定无功电流值：
Iq1=Iqmax；
；
其中，Iq1是原边电压为V1的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，Iq2是原边电压为V2的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，式中，θ表示V1和V2之间的夹角，L2为原边电压为V2的换流变压器等效电感；
当，按如下公式确定无功电流值：
；
式中，Iq1是原边电压为V1的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，Iq2是原边电压为V2的换流变压器处的交流连接端口连接的交流***需要注入的无功电流值，θ2=θ-θ1。
8.一种多端口能量路由器的控制装置，其特征在于，应用于多端口能量路由器，所述多端口能量路由器设置于配电网***，所述配电网***包括交流***、直流***和多端口能量路由器，所述多端口能量路由器包括：多个交流连接端口，多个直流连接端口，多个换流变压器，多个换流阀，多个直流开关，多个交流开关、多个直流变压器；
其中，每个交流连接端口的第一端连接交流***，第二端连接换流变压器的第一端，换流变压器的第二端连接换流阀的第一端，换流阀的第二端通过中压直流母线连接直流开关的第一端，直流开关的第二端通过中压直流母线与任意直流变压器的第二端或除当前直流开关的其他直流开关的第二端连接；所述直流变压器的第一端与直流连接端口的第二端连接；
任意两个换流变压器的第二端还通过电力电缆连通，电力电缆上设置有交流开关；
每个直流连接端口的第一端连接直流***，第二端连接直流变压器的第二端；
当中压直流母线发生直流故障，所述装置包括：
故障检测模块，用于确定中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀；
故障点清除模块，用于对中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀进行限流处理，以使中压直流母线中电流下降；监测中压直流母线中电流，当中压直流母线中电流下降至第一电流阈值，将第一直流开关断开；所述第一直流开关包括与中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀连接的所有直流开关；启动中压直流母线故障位置处连接的所有换流阀中的至少一个第一换流阀；控制第一换流阀处于静止同步补偿器STATCOM模式运行；控制处于STATCOM模式运行的第一换流阀通过第一换流变压器向第一交流***注入无功功率，直至多端口能量路由器的各个交流连接端口的电压满足合环条件；其中，第一换流变压器和第一交流***均连接于第一交流连接端口，第一换流阀的第一端与第一换流变压器的第二端连接；根据合环条件，确定进行合环处理的交流连接端口；合上需要进行合环处理的交流连接端口处连接的换流变压器之间的第一交流开关，以使多端口能量路由器以合环状态运行。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7任一所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一所述方法。
11.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7任一所述方法。
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