一种配电网合环无功环流抑制方法与流程

1.本发明属于配电网无功环流控制技术，尤其涉及一种配电网合环无功环流抑制方法。


背景技术：

2.配电网主要采用的运行模式是“闭环设计，开环运行”，随着配电网络的不断发展,配电网双向供电和多电源供电的供电模式日益增多，在供电模式下，当停电检修，突发事件或负荷转移时通过配网合环操作，实现不停电转移负荷可以保证配电网对用户的可靠供电，提高配电网运行的经济性。但在进行合环操作，往往会因为合环两侧的电压，相位差等造成合环后馈线中出现较大电磁环流，将直接影响到电网的安全稳定，影响负荷的正常工作，严重的甚至引起大面积的停电。因此，抑制电磁环流成为合环运行亟待解决的问题。针对这个问题，现有技术通过调整变压器分接头的方式改变电磁环流的大小，但调整变压器分接头不太灵活，要求高，对机械开关的频繁操作也会影响设备的使用寿命。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是：提供一种配电网合环无功环流抑制方法，以解决现有技术通过调整变压器分接头的方式改变电磁环流的大小，但调整变压器分接头不太灵活，要求高，对机械开关的频繁操作也会影响设备的使用寿命等技术问题。
4.本发明的技术方案是：
5.一种配电网合环无功环流抑制方法，所述方法为：在10kv母线上并联一个背靠背混合子模块mmc装置；mmc装置装置向变电站和负载提供无功功率补偿的同时，根据控制策略使mmc装置用以补偿上级电网合环运行产生的无功环流qc，保证系统的稳定运行和负荷的正常工作。
6.在10kv母线上还并联一个备用开关，该备用开关在mmc装置正常工作时为打开状态。
7.补偿上级电网合环运行产生的无功环流qc的方法为：mmc装置装置的两个mmc无功外环参考值不同，两端的无功功率会产生一个差值；这个值与上级配电网合环产生的无功环流qc大小相等，方向相反，以此实现对无功环流qc的补偿。
8.无功环流qc的计算方法为：首先通过调度中心的潮流计算，计算出电网合环运行时的预计无功合环电流q
预
；在合环处测得电网合环运行时的实际无功合环电流q
实
，所求无功环流qc为：
9.qc＝q
实-q
预
。
10.所述mc装置包括mmc1和mcc2，mmc1和mcc2背靠背连接。
11.mmc1采用定直流电压u
dc
和定无功功率q1的外环控制器，参考值q1
ref
设置为变压器消耗的无功功率q
t1
与负载消耗的无功功率q
l1
的和减去合环无功环流qc的值。即：
12.q1
ref
＝q
t1
+q
l1-qc13.q
t1
和q
l1
根据电力调度中心潮流计算得出；
14.mmc2采用定有功功率p和定无功功率q2的外环控制器，参考值q2
ref
设置为变压器消耗的无功功率q
t2
与负载消耗的无功功率q
l2
及合环无功环流qc的值。即：
15.q2
ref
＝q
t2
+q
l2
+qc16.q
t2
和q
l2
根据电力调度中心潮流计算得出。
17.所述控制策略包括：
18.步骤1、调度中心潮流计算；
19.步骤2、合环运行时无功环流计算；
20.步骤3、mmc外环控制器参考值设定；
21.步骤4、双环控制；
22.步骤5、派克变换dq
→
abc；
23.步骤6、调制策略和稳压控制；
24.步骤7、mmc维持直流侧电压、补偿无功功率；
25.步骤8、完成配电网合环无功环流抑制。
26.本发明的有益效果是：
27.本发明基于背靠背mmc装置(b2b-mmc)，使用该装置特性和功能在配电网合环运行时达到了抑制合环无功环流的目的。
28.本发明主要通过对背靠背mmc的无功功率调节在110kv/10kv环网中产生了一个无功环流，与上级220kv/110kv电网合环运行产生的无功环流大小相同，方向相反，从而实现对电网合环运行时的无功环流的抑制作用，保证了电网运行的安全稳定，负荷的正常工作。
29.本发明的优点：
30.对变电站和负载进行实时无功功率补偿。
31.使用矢量控制方式，将有功控制与无功控制相互解耦实现独立控制，响应速度快。
32.对上级配电网合环产生的无功环流进行抑制，保证电网安全稳定。
33.解决了现有技术通过调整变压器分接头的方式改变电磁环流的大小，但调整变压器分接头不太灵活，要求高，对机械开关的频繁操作也会影响设备的使用寿命等技术问题。
附图说明：
34.图1为本发明实施例基于背靠背混合子模块mmc装置的配电网合环无功环流抑制技术接线方式示意图；
35.图2为本发明实施例背靠背混合子模块mmc装置中mmc1的双环控制框图；
36.图3为本发明的实施背靠背混合子模块mmc装置中mmc2的双环控制框图；
37.图4为本发明的背靠背混合子模块mmc装置的控制策略流程图。
具体实施方式
38.本发明方法包括：
39.在220kv变电站的110kv母线上进行合环操作，合环运行时，由于各变电站的负荷不同，各站之间将出现相当大的电压差，电磁环网运行时将会产生环流，导致变压器的损耗增大，输出容量减少，降低保护装置的灵敏性和断路器的开断能力。在110kv变电站的10kv
母线上接入背靠背混合子模块mmc装置，可以解决这一问题，该装置用以补偿上级电网合环运行产生的无功环流，保证了系统的稳定运行和负荷的正常工作。接线方式如图一所示。
40.欲补偿合环运行产生的无功环流qc，首先需计算出无功环流的大小。通过调度中心的潮流计算可以计算出电网合环运行时的预计无功合环电流q
预
，并可在合环处测得电网合环运行时的实际无功合环电流q
实
，则所求无功环流qc为：
41.qc＝q
实-q
预
42.mmc1采用定直流电压u
dc
和定无功功率q1的外环控制器，参考值q1
ref
设置为变压器消耗的无功功率q
t1
与负载消耗的无功功率q
l1
的和减去合环无功环流qc的值。即：
43.q1
ref
＝q
t1
+q
l1-qc44.mmc2采用定有功功率p和定无功功率q2的外环控制器，参考值q2
ref
设置为变压器消耗的无功功率q
t2
与负载消耗的无功功率q
l2
及合环无功环流qc的值。即：
45.q2
ref
＝q
t2
+q
l2
+qc46.q
t1
、q
l1
、q
t2
、q
l2
根据电力调度中心潮流计算得出。
47.mmc1参考值u
dcref
和mmc2参考值p
ref
的设置按调度对运行方式的优化来决定。
48.mmc向变压器和负载提供实时无功功率补偿的同时，由于两个mmc无功外环参考值的不同，两端的无功功率会产生一个差值。这个值与上级配电网合环产生的无功环流qc大小相等，方向相反，以此便实现了对无功环流qc的抑制作用，保证了220kv/110kv配电网合环运行的安全和稳定。
49.下面举例对本发明技术方案进一步的进行描述：
50.图1为本发明实施例一种基于背靠背混合子模块mmc装置的配电网合环无功环流抑制方法的接线方式。本发明针对220kv/110kv配电网合环运行时环网产生无功环流，影响系统安全稳定和负载正常工作这一问题，采用在10kv母线上并联一个背靠背混合子模块mmc装置，通过无功功率补偿来解决这一问题。该装置常用功能所包含的内容不是本发明的内容，本发明是在常用功能之外拓展的新功能和新技术。从接线图中可以看出，b2b-mmc装置向变电站和负载提供无功功率补偿的同时，通过控制策略使两个mmc输出的无功功率产生一个差值，从而在110kv/10kv的环网中形成与上级配电网合环产生的无功环流qc大小相同方向相反的无功环流，达到抑制效果。011开关为备用开关，在b2b-mmc装置正常工作时为打开状态。
51.图2是本发明实施例一种基于背靠背混合子模块mmc装置的配电网合环无功环流抑制方法的mmc1的双环控制策略框图。mmc1提供无功功率补偿的同时，还负责维持b2b-mmc装置直流侧电压的稳定。测得直流电压u
dc
与mmc1无功功率q1经过有功外环和无功外环产生电流内环控制器的参考值i
dref
、i
qref
，把内环输出的电压指令与锁相环的相位指令经过派克变换，再经过调制策略及均压控制后完成对mmc1控制。
52.图3是本发明实施例一种基于背靠背混合子模块mmc装置的配电网合环无功环流抑制方法的mmc2的双环控制策略框图。测得mmc2有功功率p和无功功率q2经过有功外环和无功外环产生电流内环控制器的参考值i
dref
、i
qref
，把内环输出的电压指令与锁相环的相位指令经过派克变换，再经过调制策略及均压控制后完成对mmc2控制。
53.图4是本发明实施例一种基于背靠背混合子模块mmc装置的配电网合环无功环流抑制方法的mmc控制策略，包括以下步骤：
54.步骤401：调度中心潮流计算；
55.步骤402：合环运行时无功环流计算；
56.步骤403：mmc外环控制器参考值设定；
57.步骤404：双环控制；
58.步骤405：派克变换dq
→
abc；
59.步骤406：调制策略和稳压控制；
60.步骤407：mmc维持直流侧电压、补偿无功功率；
61.步骤408：完成配电网合环无功环流抑制。
62.其中步骤401所述的调度中心潮流计算，可以计算出合环运行时配电网的预测合环电流q
预
，以及变电站和负载消耗的无功功率q
t1
、q
l1
、q
t2
、q
l2
。
63.其中步骤402所述的合环运行时无功环流计算，计算公式如下：
64.qc＝q
实-q
预
65.其中步骤403所述的mmc外环控制器参考值设定，mmc1参考值u
dcref
和mmc2参考值p
ref
的设置按调度对运行方式的优化来决定，无功功率参考值由设定公式如下：
66.q1
ref
＝q
t1
+q
l1-qc67.q2
ref
＝q
t2
+q
l2
+qc。