本發(fā)明涉及一種配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制方法。

背景技術(shù)：

在我國，中壓配電網(wǎng)大都采用“閉環(huán)設(shè)計(jì)、開環(huán)運(yùn)行”的方式供電，通過停電倒負(fù)荷進(jìn)行線路的檢修維護(hù)，此方式大大降低了供電的可靠性，對(duì)用戶的生產(chǎn)和生活造成很大影響，尤其對(duì)供電持續(xù)性有特殊要求的用戶，更是增加了停電的困難度。因此，為了滿足用戶對(duì)不停電供電日益嚴(yán)格的需求，通過對(duì)配電網(wǎng)執(zhí)行合環(huán)操作，實(shí)現(xiàn)不停電方式下用電負(fù)荷的轉(zhuǎn)移已成為配電網(wǎng)未來重要的運(yùn)行模式。如圖1所示，為配電網(wǎng)的基本拓?fù)鋱D，配電網(wǎng)低壓側(cè)通過合環(huán)開關(guān)進(jìn)行連接，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)任何一方的線路進(jìn)行檢修時(shí)，通過閉合合環(huán)開關(guān)進(jìn)行負(fù)荷的轉(zhuǎn)供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶的持續(xù)性供電。

隨著技術(shù)的發(fā)展和城網(wǎng)的改造，目前配電網(wǎng)已經(jīng)具備閉環(huán)運(yùn)行的條件，但大都仍采用開環(huán)運(yùn)行的模式，一方面受合環(huán)電壓的影響，且合環(huán)時(shí)的沖擊電流可能造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作；另一方面日益復(fù)雜的配電網(wǎng)架構(gòu)和分布式發(fā)電(dg，distributedgeneration)并網(wǎng)滲透率的不斷提高，使得合環(huán)電流越限的幾率和幅度越來越大。上述原因增加了合環(huán)電流調(diào)控的難度，往往達(dá)不到理想的調(diào)控效果。在配電網(wǎng)進(jìn)行合環(huán)運(yùn)行前，需要準(zhǔn)確計(jì)算并調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)電壓的矢量差滿足允許的條件，才能使合環(huán)時(shí)的沖擊電流和合環(huán)后的電流不對(duì)繼電保護(hù)及配網(wǎng)設(shè)備造成重大影響。

申請(qǐng)公布號(hào)為cn105720606a的中國專利申請(qǐng)文件中公開了配電網(wǎng)合環(huán)控制方法，通過分布式電源來調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓差，當(dāng)滿足條件時(shí)，啟動(dòng)合環(huán)操作，當(dāng)不滿足條件時(shí)，放棄合環(huán)。該控制方法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)合環(huán)控制，但是，僅僅利用分布式電源實(shí)現(xiàn)合環(huán)控制的可靠性較低，而且，只要分布式電源無法將合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓差調(diào)整至設(shè)定值，就放棄合環(huán)，所以，這種控制方法無法有效實(shí)現(xiàn)合環(huán)控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制方法，用以解決現(xiàn)有合環(huán)控制方法的可靠性較低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括一種配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制方法，調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，以及調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的負(fù)荷的接入功率，最終使合環(huán)開關(guān)滿足合環(huán)條件，閉合合環(huán)開關(guān)。

在合環(huán)控制時(shí)，先調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，然后調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的負(fù)荷的接入功率。

首先調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，如果滿足合環(huán)條件，則直接控制閉合合環(huán)開關(guān)，否則，繼續(xù)調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的負(fù)荷的接入功率，如果滿足合環(huán)條件，則控制閉合合環(huán)開關(guān)。

調(diào)節(jié)分布式發(fā)電的輸出功率時(shí)，以合環(huán)開關(guān)某一側(cè)分布式發(fā)電的輸出功率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)另一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率。

調(diào)節(jié)負(fù)荷的接入功率時(shí)，以合環(huán)開關(guān)某一側(cè)負(fù)荷的接入功率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)另一側(cè)的負(fù)荷的接入功率。

所述合環(huán)條件為：合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差小于設(shè)定值，且配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)。

本發(fā)明提供的配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制方法，通過調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)的至少一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，以及投切調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)的至少一側(cè)的負(fù)荷的接入功率，使合環(huán)開關(guān)滿足合環(huán)條件，控制閉合合環(huán)開關(guān)。該控制方法將分布式發(fā)電的功率調(diào)節(jié)和負(fù)荷的功率調(diào)節(jié)相結(jié)合，利用兩者的功率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)滿足合環(huán)開關(guān)閉合要求，克服了只通過分布式電源進(jìn)行合環(huán)控制的可靠性較低的缺陷。而且，當(dāng)調(diào)節(jié)其中一個(gè)參量無法實(shí)現(xiàn)合環(huán)控制時(shí)，則再調(diào)節(jié)另外一個(gè)參量，最終實(shí)現(xiàn)合環(huán)控制，所以，這種控制方法十分高效。并且，將分布式發(fā)電具有無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)與負(fù)荷的靈活調(diào)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合，提高配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)的成功率，實(shí)現(xiàn)對(duì)重要負(fù)荷的不間斷供電，并降低對(duì)傳統(tǒng)發(fā)電功率需求和其他無功補(bǔ)償設(shè)備的投資。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是分布式發(fā)電和柔性負(fù)荷接入配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是配電網(wǎng)接入分布式發(fā)電等值電路示意圖；

圖4是配電網(wǎng)接入分布式發(fā)電和柔性負(fù)荷等值電路示意圖；

圖5是配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制方法的一種實(shí)施方式的流程圖。

具體實(shí)施方式

由于合環(huán)后的電流由合環(huán)前的初始電流和合環(huán)時(shí)的沖擊電流組成，因此因地制宜采取合理的協(xié)調(diào)控制策略，調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差，使其滿足合環(huán)開關(guān)合環(huán)的條件，即可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)順利合環(huán)運(yùn)行。

本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制方法，調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，以及調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)至少一側(cè)的負(fù)荷的接入功率，以使合環(huán)開關(guān)滿足合環(huán)條件，控制閉合合環(huán)開關(guān)。其中，合環(huán)條件為：合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差小于設(shè)定值(該設(shè)定值根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行設(shè)定)，且配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)(自身允許值范圍是指一個(gè)表示電壓處于正常情況的區(qū)間范圍)。當(dāng)然，作為更加一般的實(shí)施方式，合環(huán)條件還可以僅僅是合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差小于設(shè)定值。

其中，在利用分布式發(fā)電調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差時(shí)，可以保持其中一側(cè)不動(dòng)，只調(diào)節(jié)另一側(cè)分布式發(fā)電的輸出功率，使另一側(cè)分布式發(fā)電的輸出功率向不動(dòng)的一側(cè)靠近，以達(dá)到減小兩側(cè)電壓矢量差的效果；當(dāng)然，也可以同時(shí)調(diào)節(jié)兩側(cè)分布式發(fā)電的輸出功率，以降低兩側(cè)的電壓矢量差。而且，如果只調(diào)節(jié)其中一側(cè)的話，那么，可以只在合環(huán)開關(guān)的其中一側(cè)布置分布式發(fā)電，另一側(cè)無需布置。本實(shí)施例以調(diào)節(jié)其中一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，并且合環(huán)開關(guān)兩側(cè)均設(shè)置有分布式發(fā)電為例進(jìn)行說明。

如圖2所示，配電網(wǎng)通過高壓側(cè)電源向低壓側(cè)負(fù)荷進(jìn)行供電，在低壓側(cè)，合環(huán)開關(guān)的兩側(cè)分別接入分布式發(fā)電dg1和dg2，合環(huán)開關(guān)的1側(cè)接入dg1，2側(cè)接入dg2。dg1和dg2屬于新能源發(fā)電，如光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等，并且，在開環(huán)或合環(huán)情況下均接入配電網(wǎng)運(yùn)行，其功率能夠通過相關(guān)的控制策略進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)dg1或dg2的輸出功率改變合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓，以降低合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差。

與上述分布式發(fā)電類似，在利用負(fù)荷調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差時(shí)，可以保持其中一側(cè)的負(fù)荷不動(dòng)，只調(diào)節(jié)另一側(cè)負(fù)荷的接入功率，使另一側(cè)負(fù)荷的接入功率向不動(dòng)的一側(cè)靠近，以達(dá)到減小兩側(cè)電壓矢量差的效果；當(dāng)然，也可以同時(shí)調(diào)節(jié)兩側(cè)負(fù)荷的接入功率，以降低兩側(cè)的電壓矢量差。本實(shí)施例以調(diào)節(jié)其中一側(cè)的負(fù)荷的接入功率為例進(jìn)行說明。

如圖2所示，合環(huán)開關(guān)的兩側(cè)均有負(fù)荷，各側(cè)負(fù)荷包括兩種，其中，合環(huán)開關(guān)1側(cè)的負(fù)荷包括負(fù)荷1和柔性負(fù)荷1，合環(huán)開關(guān)2側(cè)的負(fù)荷包括負(fù)荷2和柔性負(fù)荷2。配電網(wǎng)任何一個(gè)低壓側(cè)均能滿足負(fù)荷1和2、柔性負(fù)荷1和2共同投入時(shí)對(duì)功率的需求。配電網(wǎng)負(fù)荷1和2屬于重要負(fù)荷，對(duì)供電持續(xù)性和可靠性具有特殊要求；配電網(wǎng)柔性負(fù)荷1和2屬于隨時(shí)可任意調(diào)節(jié)、切除或投入的負(fù)荷，開環(huán)情況下均與配電網(wǎng)斷開，不接入配電網(wǎng)，處于冷備用狀態(tài)。所以，本實(shí)施例中，用于功率調(diào)節(jié)的負(fù)荷為柔性負(fù)荷1和柔性負(fù)荷2。

在合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制時(shí)，分布式發(fā)電輸出功率的調(diào)節(jié)和負(fù)荷接入功率的調(diào)節(jié)之間沒有嚴(yán)格的先后順序，可以先調(diào)節(jié)分布式發(fā)電的輸出功率，然后判斷合環(huán)滿足的條件，如果條件不滿足，則再調(diào)節(jié)負(fù)荷的接入功率；還可以先調(diào)節(jié)負(fù)荷的接入功率，然后判斷合環(huán)滿足的條件，如果條件不滿足，則再調(diào)節(jié)分布式發(fā)電的輸出功率；再或者兩者同時(shí)調(diào)節(jié)。本實(shí)施例中，為最大化利用清潔新能源，先調(diào)節(jié)分布式發(fā)電的輸出功率，其次調(diào)節(jié)柔性負(fù)荷的接入功率。另外，通過調(diào)節(jié)分布式發(fā)電的輸出功率來調(diào)節(jié)電壓的技術(shù)手段，以及通過調(diào)節(jié)負(fù)荷的接入功率來調(diào)節(jié)電壓的技術(shù)手段均可以采用現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行。

那么，在合環(huán)開關(guān)合環(huán)控制時(shí)，如果初始情況下，合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差小于設(shè)定值，且配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)的電壓在自身允許值范圍內(nèi)，也就是說，在初始情況下就滿足合環(huán)所要求的條件，那么無需調(diào)節(jié)，直接控制閉合合環(huán)開關(guān)進(jìn)行合環(huán)即可。另外，為了判斷其他節(jié)點(diǎn)的電壓情況，在各節(jié)點(diǎn)處可設(shè)置有常規(guī)的電壓檢測(cè)裝置。

當(dāng)然，很多情況下初始情況不滿足合環(huán)。如果根據(jù)初始情況不能控制閉合合環(huán)開關(guān)，那么，就需要對(duì)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。首先，合環(huán)開關(guān)兩側(cè)分別接入dg1和dg2，接著調(diào)節(jié)dg1或dg2的輸出功率。在調(diào)節(jié)時(shí)，先以合環(huán)開關(guān)某一側(cè)電壓為基準(zhǔn)，然后調(diào)節(jié)另一側(cè)電壓，也就是說，對(duì)合環(huán)開關(guān)某一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，以該側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)另一側(cè)的分布式發(fā)電的輸出功率，比如：以dg1的輸出功率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)dg2的輸出功率。那么，合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓就會(huì)越來越接近，如果最終滿足合環(huán)開關(guān)閉合的條件，即合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差小于設(shè)定值，并且配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)，那么，控制閉合合環(huán)開關(guān)。其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)可以是除合環(huán)節(jié)點(diǎn)以外的其他任一節(jié)點(diǎn)，本處以10kv負(fù)荷母線任一接入位置的電壓為例，其實(shí)際電壓計(jì)算公式為：

其中，un為輸電線路高壓側(cè)母線的額定電壓；p＇l和q＇l分別為10kv負(fù)荷母線的負(fù)荷總有功功率和總無功功率；p＇dr和q＇dr分別為10kv負(fù)荷母線側(cè)分布式電源的總有功功率和總無功功率；r＇和x＇分別為高壓側(cè)輸電線路的等值電阻和電抗。

通過dg1或者dg2調(diào)節(jié)配電網(wǎng)合環(huán)前后潮流的等值電路如圖3所示，其中r0+jx0為環(huán)網(wǎng)的外部部分(上級(jí)主變、饋線、高壓側(cè)等)折算到10kv側(cè)的阻抗值，r1+jx1和r2+jx2分別為10kv饋線的阻抗，pdg1+jqdg1和pdg2+jqdg2分別為dg1和dg2的輸出功率，和分別為合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓。

另外，在通過調(diào)節(jié)dg1或dg2的輸出功率來滿足合環(huán)條件過程中，調(diào)節(jié)的次數(shù)不限，在調(diào)節(jié)一次之后，如果仍不滿足合環(huán)條件，可以再調(diào)節(jié)一次，如果仍不滿足，還可以再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此類推，直到滿足合環(huán)條件。當(dāng)然，當(dāng)出現(xiàn)無論調(diào)節(jié)多少次均不滿足合環(huán)條件的情況時(shí)，就需要后續(xù)的調(diào)節(jié)控制。

接上段描述，如果通過調(diào)節(jié)dg1或dg2的輸出功率使得合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差始終不能滿足合環(huán)開關(guān)閉合的條件，即電壓矢量差大于或等于設(shè)定值，或者有除了配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍之外，總之不滿足合環(huán)開關(guān)閉合的條件，則調(diào)節(jié)柔性負(fù)荷1或2的接入功率，通過改變低壓側(cè)負(fù)荷總功率來使其滿足合環(huán)要求。同樣基于先以合環(huán)開關(guān)某一側(cè)電壓為基準(zhǔn)，然后調(diào)節(jié)另一側(cè)電壓的原則，即以某一側(cè)的柔性負(fù)荷的接入功率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)另一側(cè)的柔性負(fù)荷的接入功率，比如：以柔性負(fù)荷1的接入功率為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)柔性負(fù)荷2的接入功率。那么，合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓就會(huì)越來越接近，如果最終滿足合環(huán)開關(guān)閉合的條件，即合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差小于設(shè)定值，并且配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)，那么，控制閉合合環(huán)開關(guān)。當(dāng)然，負(fù)荷接入功率的調(diào)節(jié)次數(shù)也是不限的，在調(diào)節(jié)一次之后，如果仍不滿足合環(huán)條件，可以再調(diào)節(jié)一次，如果仍不滿足，還可以再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，以此類推，直到滿足合環(huán)條件。

通過dg1和dg2以及柔性負(fù)荷實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)合環(huán)電壓調(diào)節(jié)的等值電路如圖4所示，其中pr1+jqr1和pr2+jqr2分別為參與配電網(wǎng)合環(huán)電壓調(diào)節(jié)的柔性負(fù)荷功率。

合環(huán)開關(guān)任一側(cè)的電壓可以通過下式進(jìn)行計(jì)算：

其中，為低壓側(cè)母線額定電壓；r和x分別為低壓側(cè)任一側(cè)的饋線電阻和電抗；pl和ql分別為低壓側(cè)任一側(cè)的饋線負(fù)荷總有功功率和總無功功率；pdg和qdg分別為合環(huán)開關(guān)任一側(cè)分布式發(fā)電輸出的總有功功率和總無功功率；合環(huán)開關(guān)1側(cè)pl＝pr1+pl1、ql＝qr1+ql1，合環(huán)開關(guān)2側(cè)pl＝pr2+pl2、ql＝qr2+ql2。

也就是說，本發(fā)明提供的合環(huán)控制方法為：若合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓矢量差滿足合環(huán)開關(guān)閉合的條件，即并且配電網(wǎng)合環(huán)開關(guān)以外的其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)，則允許合環(huán)開關(guān)進(jìn)行閉合，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)合環(huán)運(yùn)行。

若時(shí)，首先以任何一側(cè)電壓為基準(zhǔn)，調(diào)節(jié)dg1或者dg2的輸出功率直至此時(shí)計(jì)算配電網(wǎng)其余節(jié)點(diǎn)電壓是否在自身允許值范圍內(nèi)，若其余節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)，則允許合環(huán)開關(guān)進(jìn)行閉合，反之，調(diào)節(jié)dg1或dg2的輸出功率，直至各節(jié)點(diǎn)電壓在自身允許值范圍內(nèi)。也就是說，不斷調(diào)節(jié)dg1或dg2的輸出功率，以滿足合環(huán)開關(guān)閉合的條件。

若通過調(diào)節(jié)dg1或者dg2的輸出功率始終不能滿足開關(guān)合環(huán)的條件時(shí)，則在繼續(xù)投入柔性負(fù)荷1或2，改變低壓側(cè)負(fù)荷總功率，以實(shí)現(xiàn)滿足開關(guān)合環(huán)的條件。

總之，如圖5所示，該合環(huán)控制方法整體流程為：當(dāng)配電網(wǎng)需要合環(huán)運(yùn)行時(shí)，首先通過控制dg1或者dg2的輸出功率來調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓，若此時(shí)仍不滿足合環(huán)開關(guān)合環(huán)的條件，則通過投入柔性負(fù)荷1或2來繼續(xù)調(diào)節(jié)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)的電壓，最終實(shí)現(xiàn)合環(huán)開關(guān)兩側(cè)電壓矢量差滿足開關(guān)合環(huán)的條件。

以上給出了具體的實(shí)施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實(shí)施方式。本發(fā)明的基本思路在于上述合環(huán)控制方法的實(shí)現(xiàn)過程，在不脫離該控制方法的原理和精神的情況下對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。