[发明专利]一种自愈式电力交换器和基于该交换器的配电线互联系统

说明书

本发明提供了一种自愈式电力交换器和基于该交换器的配电线互联系统，包括直流母线、多个变换器和与变换器对应的端口；该变换器用于通过端口将外部电网接入直流母线；直流母线还用于分别与直流电源以及直流负载连接；变换器包括DC/DC变换器，其中，DC/DC变换器用于控制与直流母线间能量传输大小与方向。本发明采用自愈式电力交换器替代联络开关的直接刚性电气连接，实现多电压等级交直流馈电线的柔性互联。其中，通过调整DC/DC变换器与直流母线间能量传输的大小与方向实现故障隔离，可以快速闭锁和切除故障区域，阻断短路电流路径，抑制短路电流上升，有效缩小故障影响范围。

技术领域

本发明属于电力技术领域，具体涉及一种自愈式电力交换器和基于该交换器的配电线互联系统。

背景技术

现有一次设备调节控制能力的欠缺已成为当前制约配电系统运行水平进一步提升的主要瓶颈。虽然采用闭环供电的方式能够在一定程度上改善配电系统的运行经济性与可靠性，但随之可能带来的循环功率、电磁环网，以及扩大故障范围、增大短路电流等负面问题使闭环方式的应用场景受到极大限制。基于分段、联络开关所形成的闭环供电网络则更多地受到响应速度、动作寿命，以及冲击电流等问题的限制，并且为了进一步提高可靠性，需要构建多条回路保证线路故障时，备用线路及时切入，实际情况中随着互联变电站个数的增多，联络馈线进一步增大，大大提高配电网线路复杂性和建设投资成本；然而闭环网络开环运行配电网系统仍无法满足可再生能源和负荷频繁波动时配电网级高精度实时运行优化需求以及潮流、电能质量主动控制。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明提出一种自愈式电力交换器和基于该交换器的配电线互联系统。本发明采用自愈式电力交换器替代联络开关的直接刚性电气连接，实现多电压等级交直流馈电线的柔性互联，建立基于该交换器的多个地区变电站低压侧馈线柔性互联系统架构。其直流环节的故障隔离能力，可以快速闭锁和切除故障区域，阻断短路电流路径，抑制短路电流上升，有效缩小故障影响范围；其控制与硬件相结合的故障保护与穿越能力，实现动态拓扑重构，有效降低故障损失；多向潮流主动控制与电能质量，提高供电质量，实现电力定制需求。

实现上述目的所采用的解决方案为：

一种自愈式电力交换器，其特征在于，所述电力交换器包括直流母线、多个变换器和与变换器对应的端口；

所述变换器用于通过所述端口将所述外部电网接入所述直流母线；

所述直流母线还用于分别与直流电源以及直流负载连接；

所述变换器包括：DC/DC变换器；

当端口连接的外部电网发生故障时，所述端口对应的DC/DC变换器传输能量为0，切断所述端口连接的外部电网；

当外部电网正常时，正常外部电网对应的DC/DC变换器传输能量大小与方向由外部控制器根据协调各正常外部电网功率分配进行控制。

本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，还包括储能装置；

所述储能装置通过DC/DC变换器接入所述直流母线。

本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述变换器还包括：多个AC/DC变换器，用于通过与AC/DC变换器对应的交流端口连接交流电网。

本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所有交流电网的电压等级相同；

每个交流电网分别依次通过端口和AC/DC变换器接入所述直流母线；

所述直流母线的电压由所有交流电网的电压决定。

本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述外部电网中的交流电网包括至少两个第一电压等级的交流电网和至少一个第二电压等级的交流电网；