[发明专利]一种基于智能变压器的配电网综合优化方法

说明书

本发明公布了一种基于智能变压器的配电网综合优化方法,由智能变压器、滤波设备、继电保护设备、控制中心、通讯系统、监测设备构成。其中，智能变压器采用三级式电力电子变压器，并在此基础上加入控制及通讯功能；本发明能有效克服大量分布式电源与电动汽车接入低压交流电网带来的安全性与稳定性问题，可以优化低压交流电网电压和潮流，抑制由分布式电源与电动汽车接入引发的电能质量和稳定性问题，也可以向低压交流电网提供辅助服务，以及借助母线开关向周边线路开展控制、调节、优化，解决周边线路的稳定性问题，从而保证配电网的安全可靠运行，使用方便，且经济收益高。

技术领域

本发明涉及电力系统应用技术领域，更具体地说，涉及一种基于智能变压器的配电网综合优化方法。

背景技术

新能源的发展与利用可以有效地缓解能源危机，但随之而来的是以光伏、风电为代表的大量分布式电源对电网的渗透，以及新能源电动汽车在电网中的广泛应用。大量分布式电源和电动汽车的接入对电网的承载能力带来了巨大的挑战，尤其是分布式电源和电动汽车的电力电子变流器与电网中电力系统元件产生多时间尺度、多物理场耦合，引发电网电能质量恶化、宽频带振荡甚至失稳，谐波及振荡会通过传统变压器及输电线传播到其他电网，影响整个电力系统的正常可靠运行，增加电网运行损耗。

在分布式电源和电动汽车大量接入的情况下，装设传统变压器的电网无法有效隔离电力电子变流器产生的谐波及其引发的宽频带振荡；此外，当电网出现宽频带振荡或失稳现象时，传统变压器调控手段有限，无法实现对电网振荡和失稳的抑制，使其重新恢复稳定运行，通常会导致电网继电保护动作，分布式电源和电动汽车的大量脱网。因此，装设传统变压器的电网在面对大量分布式电源和电动汽车接入时，电能质量和稳定性较差，电网难以长时间安全可靠运行，经济效益不高。

面对新能源和电动汽车的快速发展趋势，如何在分布式电源和电动汽车大量接入电网时保持电网高效可靠运行、提升电网承载能力与运行效率、提升电网电能质量和稳定性，以及如何在电网失稳后迅速恢复供电能力是目前电网面临的主要问题和挑战。因此，有必要提出一种可以实时优化电网性能且提升电网稳定性的方法以有效地解决分布式电源与电动汽车对电网的负面影响。

发明内容

本发明的技术问题在于，当大量分布式电源和电动汽车等设备接入电网，由于其潮流不确定性及其电力电子变流器引发的电能质量、宽频带振荡及稳定性问题，降低了电网的承载能力和安全可靠运行能力。如何在分布式电源和电动汽车大量接入电网时保持电网高效可靠运行、提升电网承载能力与运行效率、提升电网电能质量和稳定性，以及如何在电网失稳后迅速恢复供电能力是目前电网面临的主要问题和挑战。因此，本发明提出一种基于智能变压器的配电网综合优化方法，该方法适用于分布式电源和电动汽车大量接入的低压交流电网，利用包含通讯和控制功能的智能变压器替代传统变压器，可以通过高速通讯功能实时监测电网节点以及包括分布式电源、电动汽车在内的设备运行状态和电气信息，可以通过控制中心在线辨识电网参数及模型，实时对电网运行进行优化，针对振荡和失稳开展稳定性控制，还可以通过母线开关向邻近线路提供电压支撑、运行优化、及稳定性控制。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于智能变压器的配电网综合优化方法，该方法由智能变压器、滤波设备、中压继电保护设备、低压继电保护设备、控制中心、通讯系统、监测设备构成；其中，智能变压器中压侧经滤波设备和中压继电保护设备与中压交流母线及中压交流电网相连，低压侧经滤波设备和低压继电保护设备与低压交流母线及低压交流电网相连；单相/三相负荷、分布式电源、电动汽车等各类交流设备接入低压交流电网，直流负荷和直流储能等各类直流设备与智能变压器低压直流母线相连接；监测设备监测低压交流电网各节点及与之连接的重要设备运行状态和电气信息，通讯系统将状态信息传输到控制中心，控制中心发出指令控制并优化智能变压器和配电网运行状态。