本發(fā)明涉及交流電網(wǎng)潮流控制，具體為無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)和科技的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)電能的需求持續(xù)上升，風(fēng)能和光伏等新能源的不斷開(kāi)發(fā)，使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，電源和負(fù)荷量不斷增加，各區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)使電力系統(tǒng)形成了大型網(wǎng)絡(luò)，這種互聯(lián)電網(wǎng)顯著提高了供電可靠性，并增強(qiáng)了電網(wǎng)在優(yōu)化配置電力資源方面的能力，然而，這也帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如系統(tǒng)的自然潮流分布不均、無(wú)功電壓支撐能力不足以及機(jī)電振蕩等，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)新的挑戰(zhàn)，目前，電網(wǎng)潮流控制主要依賴(lài)于電磁和機(jī)械技術(shù)，例如調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力、變壓器分接開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路開(kāi)斷等措施，但這些手段已不足以滿(mǎn)足新型電網(wǎng)的需求。

2、柔性互聯(lián)裝置(softnormally?open?point,snop)通過(guò)控制潮流能夠充分利用現(xiàn)有交流電力傳輸線(xiàn)的容量直至其熱極限，與建設(shè)新的輸電線(xiàn)路相比，將snop應(yīng)用于輸電是一種更經(jīng)濟(jì)且富有前景的方案，但傳統(tǒng)snop的商業(yè)應(yīng)用受限于高昂的設(shè)備成本，超過(guò)美元每千伏安100美元，針對(duì)傳統(tǒng)snop裝置體積大，安裝運(yùn)行和維護(hù)的成本高的問(wèn)題，有研究人員提出一種無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置(multiport?transformer-less?snop，mtsnop)，mtsnop由兩個(gè)部分組成，即串聯(lián)變換器和并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)變換器(cascade?multilevelinverter,cmi)，這種架構(gòu)使輸電線(xiàn)路能夠獨(dú)立控制有功和無(wú)功功率，與傳統(tǒng)snop相比，mtsnop具備多個(gè)優(yōu)點(diǎn)，包括無(wú)需變壓器、重量輕、高效率、成本低、端口易于擴(kuò)展，然而，當(dāng)交流輸電線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，mtsnop的串聯(lián)變換器結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致故障電流傳播到其他運(yùn)行中的輸電線(xiàn)路，這種現(xiàn)象可能對(duì)裝置和電網(wǎng)造成潛在的損害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的快速恢復(fù)方法存在故障隔離效率低，非故障線(xiàn)路恢復(fù)慢，平衡線(xiàn)選擇和控制策略調(diào)整不靈活，以及如何解決故障隔離不徹底的優(yōu)化問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法，包括當(dāng)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置連接的輸電線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)基于晶閘管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障隔離；切除故障線(xiàn)路，恢復(fù)串聯(lián)部分的潮流控制，并恢復(fù)運(yùn)行非故障線(xiàn)路；判斷故障是否發(fā)生在平衡線(xiàn)路，重新選擇并調(diào)整新的平衡線(xiàn)和控制策略。

4、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過(guò)基于晶閘管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障隔離包括當(dāng)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置或交流電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，晶閘管的開(kāi)關(guān)被觸發(fā)打開(kāi)，繞過(guò)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置中的串聯(lián)變換器，由柔性互聯(lián)裝置的控制保護(hù)單元關(guān)閉旁路斷路器，為故障電流提供路徑，代替晶閘管的開(kāi)關(guān)，基于晶閘管的開(kāi)關(guān)的快速旁路特性，進(jìn)行故障隔離，并關(guān)閉串聯(lián)轉(zhuǎn)換器兩側(cè)的旁路斷路器，當(dāng)輸電線(xiàn)路故障時(shí)，將設(shè)備隔離，無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置立即阻斷子單元，使子單元輸出電壓鉗位到0v。

5、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述通過(guò)基于晶閘管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障隔離還包括結(jié)合故障電流在瞬時(shí)的變化，引入指數(shù)衰減函數(shù)，結(jié)合電路時(shí)間常數(shù)，描述電流的快速變化，并基于電感對(duì)電流變化的影響，通過(guò)微分算子對(duì)電感的影響進(jìn)行建模，表示為：

6、

7、其中，ii(t)為故障隔離后的瞬時(shí)電流，rb為旁路電路的電阻，lb為旁路電路的電感，vin為無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的串聯(lián)轉(zhuǎn)換器輸入電壓。

8、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述恢復(fù)運(yùn)行非故障線(xiàn)路包括潮流控制方程，通過(guò)非故障線(xiàn)路的電壓和電流，及電壓和電流間的相位角，計(jì)算非故障線(xiàn)路的瞬時(shí)有功功，瞬時(shí)有功功率反映線(xiàn)路的運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載情況，通過(guò)調(diào)整串聯(lián)部分的輸出電壓，維持非故障線(xiàn)路的電流，故障隔離模型的輸出電流作為控制模型的輸入，在恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，結(jié)合故障隔離對(duì)系統(tǒng)的影響，通過(guò)比例積分控制器的協(xié)同工作，優(yōu)化輸出電壓的調(diào)整過(guò)程，表示為：

9、

10、

11、其中，vnf為非故障線(xiàn)路的電壓，inf為非故障線(xiàn)路的電流，pnf(t)為非故障線(xiàn)路的瞬時(shí)有功功率，ωnf為非故障線(xiàn)路的瞬時(shí)角頻率，vs為串聯(lián)部分的輸出電壓，kps和kis分別為串聯(lián)部分的比例和積分增益。

12、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述判斷故障是否發(fā)生在平衡線(xiàn)路包括在所有連接到無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的線(xiàn)路中，指定一條作為平衡線(xiàn)，平衡所有線(xiàn)路的有功功率，當(dāng)發(fā)生線(xiàn)路故障時(shí)，確定故障是否發(fā)生在平衡線(xiàn)上，當(dāng)故障發(fā)生在非平衡線(xiàn)上時(shí)，隔離故障線(xiàn)路并斷開(kāi)設(shè)備，恢復(fù)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的運(yùn)行，不改變控制策略，如果故障發(fā)生在平衡線(xiàn)路上，則選擇新的平衡線(xiàn)路并修改控制策略。

13、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述重新選擇并調(diào)整新的平衡線(xiàn)和控制策略包括當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，晶閘管的開(kāi)關(guān)立即激活旁路設(shè)備和內(nèi)部子單元，將無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置與電網(wǎng)隔離，同時(shí)斷開(kāi)故障線(xiàn)路，當(dāng)在平衡線(xiàn)上檢測(cè)到故障時(shí)，從剩余運(yùn)行線(xiàn)路中選擇新的平衡線(xiàn)，并將鎖相環(huán)的輸入從之前平衡線(xiàn)路的三相電壓切換到新選定的平衡線(xiàn)路的電壓，基于并聯(lián)級(jí)聯(lián)多電平逆變器的輸出電壓與系統(tǒng)電壓水平匹配，優(yōu)先恢復(fù)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多電平逆變器的運(yùn)行，串聯(lián)部分的子單元保持在旁路狀態(tài)，在并聯(lián)級(jí)聯(lián)多電平逆變器恢復(fù)后，串聯(lián)轉(zhuǎn)換器恢復(fù)運(yùn)行，切換平衡線(xiàn)時(shí)，線(xiàn)路的控制從線(xiàn)路功率控制轉(zhuǎn)變?yōu)榇?lián)電壓調(diào)制度最優(yōu)控制，在發(fā)生故障時(shí)，線(xiàn)路潮流失去控制，且pi控制器進(jìn)入飽和狀態(tài)，先重置pi控制器，穩(wěn)定串聯(lián)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部能量，在線(xiàn)路潮流控制恢復(fù)后，恢復(fù)串聯(lián)變換器總體電容電壓的控制，恢復(fù)內(nèi)部能量均衡控制，平衡各相之間、各臂之間及各子單元之間的能量。

14、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述重新選擇并調(diào)整新的平衡線(xiàn)和控制策略還包括在故障隔離和非故障線(xiàn)路恢復(fù)運(yùn)行后，重新選擇和調(diào)整平衡線(xiàn)，平衡線(xiàn)選擇基于所有線(xiàn)路的有功功率和無(wú)功功率，通過(guò)最小化功率的平方和，確定新平衡線(xiàn)，結(jié)合每條線(xiàn)路的功率貢獻(xiàn)，使新選定的平衡線(xiàn)平衡整個(gè)系統(tǒng)的功率分布，新控制策略調(diào)整模型使用新平衡線(xiàn)的電壓和電流，并結(jié)合之前潮流控制模型的輸出，進(jìn)行調(diào)整，鎖相環(huán)的相位基于新平衡線(xiàn)電壓和電流的瞬時(shí)角頻率進(jìn)行重新計(jì)算，使新平衡線(xiàn)同步到系統(tǒng)中，表示為：

15、

16、其中，pi和qi分別為線(xiàn)路的有功功率和無(wú)功功率，θp(t)為鎖相環(huán)的相位，qb(τ)為平衡線(xiàn)的無(wú)功功率。

17、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)系統(tǒng)，其能通過(guò)故障隔離模塊通過(guò)基于晶閘管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障隔離，解決了目前故障電流對(duì)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部組件造成嚴(yán)重?fù)p害的問(wèn)題。

18、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括故障隔離模塊、控制恢復(fù)模塊、選擇調(diào)整模塊；所述故障隔離模塊當(dāng)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置連接的輸電線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)基于晶閘管的開(kāi)關(guān)進(jìn)行故障隔離；所述控制恢復(fù)模塊用于切除故障線(xiàn)路，恢復(fù)串聯(lián)部分的潮流控制，并恢復(fù)運(yùn)行非故障線(xiàn)路；所述選擇調(diào)整模塊用于判斷故障是否發(fā)生在平衡線(xiàn)路，重新選擇并調(diào)整新的平衡線(xiàn)和控制策略。

19、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序是實(shí)現(xiàn)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的步驟。

20、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法的步驟。

21、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置故障后快速恢復(fù)方法快速將無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的串聯(lián)轉(zhuǎn)換器與電網(wǎng)隔離，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，減少了設(shè)備損壞和故障損失，非故障線(xiàn)路的快速恢復(fù)運(yùn)行，提高了電網(wǎng)的運(yùn)行效率，迅速選擇并調(diào)整新的平衡線(xiàn)路，提高了系統(tǒng)的靈活性和響應(yīng)速度，本發(fā)明在安全性、靈活性和運(yùn)行效率方面都取得更加良好的效果。