[发明专利]一种用于电网直流柔性合环控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种用于电网的直流柔性合环装置，其特征在于，该装置为串并联装置，包含两个交流端口与一个直流端口，该装置还包括三端口串联耦合单元、二端口并联耦合单元、旁路开关以及直流合环主控制器；

其中，三端口串联耦合单元的两个交流端口串接到配网线路中，直流端口与并联耦合单元直流侧相连；

二端口并联耦合单元的交流侧并联到配网线路中，直流端口与串联耦合单元的直流侧相连，形成所述串并联装置的直流输出端口；

旁路开关与串联耦合单元的两个交流端口并联连接，合环主控制器负责合环的逻辑控制和接受远程控制；

所述串联耦合单元包含一个串联耦合变压器和一个功率双向可调控的逆变器；所述串联耦合变压器的原边串接到交流线路上，副边和逆变器交流侧相连；所述并联耦合单元由一个功率双向可调的逆变器组成，逆变器交流侧并联到交流配网线路中，直流侧与串联耦合单元的直流侧相连，由此构成串并联装置的基本拓扑；

直流合环方式为在需要合环台区的配网线路与负载之间分别串联一台柔性合环装置，将合环台区柔性合环装置的直流端口通过直流接入开关连接起来，通过直流端口相互传递合环台区之间的有功潮流。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在需要合环台区的配网线路与负载之间分别串联一台柔性合环装置，其中一段台区的柔性合环装置中可以仅保留串联耦合单元，将其串联耦合单元的直流端口与另一段合环台区的串并联装置的直流母线相连，实现两段台区之间的柔性合环。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，设置带DC/DC变换器的储能装置连接到直流母线处，通过储能装置灵活的充放电能力，提高合环台区供电控制的灵活性。

4.一种用于权利要求1-3任一项所述柔性合环装置的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，建立电网直流柔性合环装置系统模型，并长期监测有合环需求的两段输电线路各自的功率，并实时做好合环准备；

步骤2，合环前母联开关及直流接入开关全部处于分断状态，两组柔性合环装置均工作于电压控制模式；

步骤3，在接收到合环指令后，判断两组柔性合环装置的直流母线电压是否一致；若不一致，利用并联耦合单元定直流电压控制模式调控直流母线电压；当确认一致后，将直流接入开关合闸，至此进入合环状态；合环后，通过动态调整串联耦合变压器附加电压幅值与相位实现两段合环台区的柔性功率互济；

步骤4，退出合环前，设置两组柔性合环装置工作于PQ控制模式，两组柔性合环装置分别逐步减小P、Q到零后断开直流接入开关，至此直流柔性合环流程结束。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，建立电网直流柔性合环装置系统模型，包括两组串并联装置和一组直流接入开关，每组串并联装置串接在每段配电线路和负荷之间，将两组柔性合环装置的直流端口连接起来从而实现直流合环；每组串并联装置由三端口串联耦合单元、二端口并联耦合单元、旁路开关以及直流合环主控制器组成；三端口串联耦合单元的两个交流端口串接到配网线路中，直流端口与并联耦合单元直流侧相连；

二端口并联耦合单元的交流侧并联到配网线路中，直流端口与串联耦合单元的直流侧相连，形成串并联装置的直流输出端口；

旁路开关与串联耦合单元的两个交流端口并联连接。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，设置储能装置连接到直流母线处，通过储能装置灵活的充放电能力，提高合环台区供电控制的灵活性，同时，直流母线能够与带光伏、风电、直流负荷的直流配网相连。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，直流柔性合环装置系统模型包括一组串并联装置、一组串联耦合装置和一组接入开关；串联耦合装置为串并联装置中仅保留串联耦合单元；相同的，串并联装置和串联耦合装置分别串联在需要合环的每段配电线和负荷之间，将串并联装置的直流母线和串联耦合装置的直流端口连接起来从而实现直流合环。