治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统及评价方法技术方案

本发明专利技术提供了一种治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统及评价方法，本发明专利技术的换相软开关系统结合低压换相装置和智能软开关设备，实现电流在不同相位之间的潮流转移，灵活调整相间的潮流转移和电流分布，有利于平衡配电网络的三相间电流差异，从而提高配电变压器的出力效率，降低网络损耗；本发明专利技术通过构建基于网络潮流约束的优化模型，并以最小电流不平衡度为目标，对优化模型进行求解，得到各相的出线电流和三相的出线平均电流，通过各相的出线电流和三相的出线平均电流的大小，得到评价换相软开关系统治理配电网络中电流不平衡问题的指标。题的指标。题的指标。

【技术实现步骤摘要】
治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统及评价方法


[0001]本专利技术涉及配电网
，具体而言，涉及一种治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统及评价方法。

技术介绍

[0002]当前，我国正加快构建以新能源为主体的新型电力系统，大力发展新能源，在新能源安全可靠的替代基础上，逐步退出传统能源，加快电力脱碳，推动能源清洁转型。然而，随着高比例清洁能源，如风电、水电等机组的投入，配电网络的运行随机性和波动性也更加显著，三相间的电源出力不平衡度也随之增加，同时，配电网络的终端单相负荷的分布往往是不平衡的，这也加剧了配网电流的不平衡度，导致配电变压器的出力效率降低、网络线损增加等问题。智能软开关作为一种新型电力电子设备，能够主动控制潮流在不同节点之间的转移，相比传统的联络线，具有实时控制、无开关动作、响应迅速等优势。然而，目前的智能软开关设备能实现相同相位之间的潮流转移，难以实现电流在不同相位之间的均衡，对于治理电流不平衡问题的提升效果有限，且缺乏一种带换相智能软开关设备治理电流不平衡问题的评价方法。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统及评价方法解决了以下技术问题：
[0004]1、目前智能软开关设备仅能实现在相同相位之间的潮流转移，难以实现电流在不同相位之间的均衡；
[0005]2、缺乏一种带换相智能软开关设备治理电流不平衡问题的评价方法。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统，包括：逆变器、整流器、公共电容、三个低压换相装置和智能软开关设备；
[0007]所述逆变器和整流器设置在三相传输线上，逆变器和整流器之间设置公共电容作为公共直流端；
[0008]每个所述低压换相装置的一侧的接线端与一端的一个三相节点连接，其另一侧的三个接线端分别与逆变器的三个接线端一一对应连接；
[0009]所述智能软开关设备设置在逆变器和整流器上。
[0010]进一步地，该系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：
[0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017]其中，为智能软开关设备在连接节点i处的公共有功功率，为智能软开关设备在连接节点i1处的公共有功功率，为智能软开关设备在连接节点i2处的公共有功功率，i1为智能软开关设备与三相传输线连接的第一个节点，i2为智能软开关设备与三相传输线连接的第二个节点，M
k
为第k个换相矩阵，k＝1,2,3，为0或1，为0或1，时，表示整流侧ABC三相分别与逆变侧ABC三相相连，(0，1，0)表示整流侧ABC三相与逆变侧CAB三相相连，(0，0，1)表示整流侧ABC三相与逆变侧BCA三相相连，为智能软开关设备在连接节点i处的有功功率，为智能软开关设备在连接节点i处的功率损耗，为智能软开关设备在连接节点i处的无功功率，为智能软开关设备在连接节点i处的容量，为智能软开关设备在连接节点i处的功率损耗系数，在同一等式中i取i1或者i2，diag为对角矩阵函数。
[0018]一种治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统的评价方法，包括：
[0019]以最小电流不平衡度为目标，建立基于网络潮流约束的优化模型；
[0020]对基于网络潮流约束的优化模型进行求解，得到各相的出线电流和三相的出线平均电流；
[0021]根据各相的出线电流和三相的出线平均电流，计算换相软开关系统治理配电网络中电流不平衡问题的评价指标。
[0022]进一步地，所述基于网络潮流约束的优化模型为：
[0023][0024]其中，为配电网络中变压器二次侧相的出线电流，I
A,0
为配电网络中变压器二次侧A相的出线电流，I
B,0
为配电网络中变压器二次侧B相的出线电流，I
C,0
为配电网络中变压器二次侧C相的出线电流，||为绝对值运算，min为求最小值。
[0025]进一步地，所述网络潮流约束为：
[0026]s
t
＝diag(S
tj
)
‑
diag(S
lt
‑
z
lt
L
lt
)
[0027]或
[0028][0029][0030][0031][0032][0033][0034]其中，t、j、l为不同位置的三相节点，s
t
为第t个三相节点的注入功率，S
tj
为第t个三相节点与第j个三相节点连接的支路的视在功率，为第t个三相节点与第j个三相节点连接的支路的视在功率最大值，S
lt
为第l个三相节点与第t个三相节点连接的支路的视在功率，z
lt
为第l个三相节点与第t个三相节点连接的支路的阻抗，L
lt
为第l个三相节点与第t个三相节点连接的支路的电流平方项，L
tj
为第t个三相节点与第j个三相节点连接的支路的电流平方项，为智能软开关设备在连接三相节点t处的有功功率，为智能软开关设备在连接三相节点t处的无功功率，为第t个三相节点的有功负荷，为第t个三相节点的无功负荷，v
j
为第j个三相节点的电压平方项，v
t
为第t个三相节点的电压平方项，v
t
为第t个三相节点的电压平方项最小值，为第t个三相节点的电压平方项最大值，z
tj
为第t个三相节点与第j个三相节点连接的支路的阻抗，H为共轭转置，rank[]为矩阵求秩操作，V
t
为第t个三相节点的节点电压，I
tj
为第t个三相节点与第j个三相节点连接的支路的电流，为厄米矩阵，diag为对角矩阵函数，g为虚数单位。
[0035]进一步地，所述计算换相软开关系统治理配电网络中电流不平衡问题的评价指标的公式为：
[0036][0037]其中，R
I
为换相软开关系统治理配电网络中电流不平衡问题的评价指标，为取序列的最大值，为配电网络中变压器二次侧相的出线电流，为配电网络中变压器二次侧ABC相的出线平均电流，A表示A相，B表示B相，C表示C相。
[0038]本专利技术实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
[0039]1、本专利技术的换相软开关系统结合低压换相装置和智能软开关设备，实现电流在不
同相位之间的潮流转移，灵活调整相间的潮流转移和电流分布，有利于平衡配电网络的三相间电流差异，从而提高配电变压器的出力效率，降低网络损耗。
[0040]2、本专利技术通过构建基于网络潮流约束的优化模型，并以最小电流不平衡度为目标，对优化模型进行求解，得到各相的出线电流和三相的出线平均电流，通过各相的出线电流和三相的出线平均电流的大小，得到评价换相软开关系统治理配电网络中电流不平衡问题的指标。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统，其特征在于，包括：逆变器、整流器、公共电容、三个低压换相装置和智能软开关设备；所述逆变器和整流器设置在三相传输线上，逆变器和整流器之间设置公共电容作为公共直流端；每个所述低压换相装置的一侧的接线端与一端的一个三相节点连接，其另一侧的三个接线端分别与逆变器的三个接线端一一对应连接；所述智能软开关设备设置在逆变器和整流器上。2.根据权利要求1所述的治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统，其特征在于，该系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：系统满足三相潮流转移关系式，三相潮流转移关系式为：其中，为智能软开关设备在连接节点i处的公共有功功率，为智能软开关设备在连接节点i1处的公共有功功率，为智能软开关设备在连接节点i2处的公共有功功率，i1为智能软开关设备与三相传输线连接的第一个节点，i2为智能软开关设备与三相传输线连接的第二个节点，M
k
为第k个换相矩阵，k＝1,2,3，为0或1，时，表示整流侧ABC三相分别与逆变侧ABC三相相连，(0，1，0)表示整流侧ABC三相与逆变侧CAB三相相连，(0，0，1)表示整流侧ABC三相与逆变侧BCA三相相连，为智能软开关设备在连接节点i处的有功功率，为智能软开关设备在连接节点i处的功率损耗，为智能软开关设备在连接节点i处的无功功率，为智能软开关设备在连接节点i处的容量，为智能软开关设备在连接节点i处的功率损耗系数，在同一等式中i取i1或者i2，diag为对角矩阵函数。3.一种根据权利要求1～2任一项所述的治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统的评价方法，其特征在于，包括：
以最小电流不平衡度为目标，建立基于网络潮流约束的优化模型；对基于网络潮流约束的优化模型进行求解，得到各相的出线电流和三相的出线平均电流；根据各相的出线电流和三相的出线平均电流，计算换相软开关系统治理配电网络中电流不平衡问题的评价指标。4.根据权利要求3所述的治理配电网络电流不平衡的换相软开关系统的评价方法，其特征在于，所述基于网络潮流约束的优化模型为：其中，为配电网络中变压器二次侧相的出线电流，I
A,0
为配电网络中变压器二次侧A相的出线电流，I
B,0
为配电网络中变压器二次侧B相的出线电流，I

【专利技术属性】
技术研发人员：高正平，高骞，周鹏，王一清，杨俊义，洪宇，薛禾雨，夏超鹏，李琥，李冰洁，卢轶人，付娟娟，李姚旺，王鹏，魏招毅，李业辉，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司徐州供电分公司清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：