技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于供電技術(shù)，尤其涉及一種基于混合型子模塊mmc的配電網(wǎng)多端柔性互聯(lián)開關(guān)。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)均采用以供方主導(dǎo)，單向輻射狀供電為主的運(yùn)行模式，在配電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理均未深入考慮分布式電源的接入。隨著分布式發(fā)電(distributedgeneration，dg)接入量的不斷增加，電動(dòng)汽車的快速普及，可控負(fù)荷的持續(xù)增多，現(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)很難滿足用戶對(duì)環(huán)境保護(hù)、供電可靠性和電能質(zhì)量。傳統(tǒng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、自動(dòng)化系統(tǒng)及開關(guān)設(shè)備，難以從本質(zhì)上改變配電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)的不可控性，不能適應(yīng)多元電力供應(yīng)方式。即便是采用環(huán)網(wǎng)接線模式的城市配電網(wǎng)，實(shí)質(zhì)上也是饋線按輻射狀分區(qū)供電，各個(gè)分區(qū)之間存在負(fù)載率不均衡，相互之間缺乏有功功率和無功功率的支持，進(jìn)而導(dǎo)致中壓線路設(shè)備利用率低，電壓質(zhì)量參差不齊，難以滿足配電網(wǎng)在電壓/無功補(bǔ)償、電能質(zhì)量等方面的要求，不能適應(yīng)高密度分布式電源的接入。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：提供一種基于混合型子模塊mmc的配電網(wǎng)多端柔性互聯(lián)開關(guān)，以解決現(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)很難滿足用戶對(duì)環(huán)境保護(hù)、供電可靠性和電能質(zhì)量。傳統(tǒng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、自動(dòng)化系統(tǒng)及開關(guān)設(shè)備，難以從本質(zhì)上改變配電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)的不可控性，不能適應(yīng)多元電力供應(yīng)方式等技術(shù)問題。

本發(fā)明技術(shù)方案：

一種基于混合型子模塊mmc的配電網(wǎng)多端柔性互聯(lián)開關(guān)，它包括旁路聯(lián)絡(luò)開關(guān)，每路電源分別通過mmc換流器接入配電網(wǎng)；mmc換流器的直流側(cè)互相連接；每路電源之間通過旁路聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接。

儲(chǔ)能裝置、dg裝置或dg負(fù)荷接入到mmc換流器的直流側(cè)母線。

每路電源、mmc換流器、儲(chǔ)能裝置、dg裝置或dg負(fù)荷均通過斷路器進(jìn)行保護(hù)。

所述mmc換流器為混合型子模塊mmc換流器；所述混合型子模塊mmc換流器分為三相，每一相的上、下橋臂各級(jí)聯(lián)12個(gè)全橋子模塊fbsm、12個(gè)半橋子模塊hbsm，所述的混合子模塊mmc換流器每一相橋臂上串聯(lián)一個(gè)平波電抗器lx。

所述的各個(gè)橋臂上的12個(gè)全橋子模塊級(jí)聯(lián)在交流側(cè)。

所述半橋子模塊包括二個(gè)igbt模塊(t1和t2)、與二個(gè)igbt模塊(t1和t2)反并聯(lián)的二極管(d1和d2)及一個(gè)直流電容器c。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明利用混合型子模塊mmc換流器組成柔性互聯(lián)開關(guān)，可以隔斷換流器直流側(cè)短路電流；利用柔性互聯(lián)開關(guān)，提高含高密度dg配電饋線或配電網(wǎng)運(yùn)行，將配置電力電子柔性互聯(lián)開關(guān)作為可控性節(jié)點(diǎn)，將多回配電線路通過該開關(guān)進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)閉環(huán)運(yùn)行；或通過該柔性互聯(lián)開關(guān)構(gòu)建配電網(wǎng)網(wǎng)狀接線模式，以滿足配電網(wǎng)故障自愈，提高配電設(shè)備的利用率；與此同時(shí)，作為配電網(wǎng)控制性節(jié)點(diǎn)的電力電子柔性互聯(lián)開關(guān)，其直流側(cè)可集中接入大容量可再生能源，實(shí)現(xiàn)城市土地的綜合利用；解決了現(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)很難滿足用戶對(duì)環(huán)境保護(hù)、供電可靠性和電能質(zhì)量。傳統(tǒng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、自動(dòng)化系統(tǒng)及開關(guān)設(shè)備，難以從本質(zhì)上改變配電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)的不可控性，不能適應(yīng)多元電力供應(yīng)方式等技術(shù)問題。

附圖說明：

圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是發(fā)明的mmc換流器組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明mmc換流器中的半橋子模塊hbsm組成結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明mmc換流器中的全橋子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中四端系統(tǒng)某一饋線故障的柔性互聯(lián)開關(guān)多端配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

一種基于混合型子模塊mmc的配電網(wǎng)多端柔性互聯(lián)開關(guān)(見圖1)，它包括旁路聯(lián)絡(luò)開關(guān)，每路電源分別通過mmc換流器接入配電網(wǎng)；mmc換流器的直流側(cè)通過直流母線互相連接；每路電源之間通過旁路聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接。

儲(chǔ)能裝置、dg裝置或dg負(fù)荷接入到mmc換流器的直流側(cè)母線。通過mmc換流器正負(fù)直流母線連接到主換流器正負(fù)極的接口處，分布式電源可選擇太陽能光伏電池、中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)等，儲(chǔ)能裝置可選擇蓄電池儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能以及飛輪儲(chǔ)能等。

所述的接口可選擇電力電子變壓器或者能源路由器，目的是讓dg和儲(chǔ)能裝置接入。

每路電源、mmc換流器、儲(chǔ)能裝置、dg裝置或dg負(fù)荷均通過斷路器進(jìn)行保護(hù)；利用所述的多端柔性互聯(lián)開關(guān)可將電源擴(kuò)展成多電源供電(電源1，電源2，….，電源n),以提高配電設(shè)備的利用率和供電可靠性。

所述mmc換流器為混合型子模塊mmc換流器；所述混合型子模塊mmc換流器分為三相，每一相的上、下橋臂各級(jí)聯(lián)12個(gè)全橋子模塊fbsm、12個(gè)半橋子模塊hbsm，即n＝24，通過控制混合型子模塊得到25電平；所述的混合子模塊mmc換流器每一相橋臂上串聯(lián)一個(gè)平波電抗器lx。目的是為了抑制mmc輸出的諧波，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

所述的各個(gè)橋臂上的12個(gè)全橋子模塊級(jí)聯(lián)在交流側(cè)。目的是隔離直流故障電流，若半橋子模塊級(jí)聯(lián)在交流側(cè)會(huì)出現(xiàn)直流故障電流無法隔離現(xiàn)象，出現(xiàn)換流器喪失控制能力，工作在不控整流狀態(tài)，此時(shí)無法通過控制換流器來熄滅電弧。

所述半橋子模塊包括二個(gè)igbt模塊(t1和t2)、與二個(gè)igbt模塊(t1和t2)反并聯(lián)的二極管(d1和d2)及一個(gè)直流電容器c。所述的全橋子模塊采用的電力電子器件是半橋子模塊的2倍(t1～t4，d1～d4)，目的是在系統(tǒng)發(fā)生短路故障閉鎖后，fbsm具有故障電流的雙向阻斷能力。采用混合子模塊的目的是既減少了系統(tǒng)器件數(shù)量和系統(tǒng)損耗，又具有故障電流的雙向阻斷能力。

具體實(shí)施例1，參見附圖1，所述的多端柔性互聯(lián)開關(guān),將含分布式電源的多回饋線通過多端柔性互聯(lián)開關(guān)連接起來，每一側(cè)電源、mmc換流器或者分布式電源都有斷路器保護(hù)。利用所述的多端柔性互聯(lián)開關(guān)可將電源擴(kuò)展成多電源供電(電源1，電源2，….，電源n),每路電源需要一個(gè)mmc換流器進(jìn)行供電，因此需要n個(gè)mmc換流器；以提高配電設(shè)備的利用率和供電可靠性。

參見附圖5，本發(fā)明應(yīng)用到四端系統(tǒng)中某一饋線故障的柔性互聯(lián)開關(guān)多端配電系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖具體。當(dāng)配電網(wǎng)中靠近電源1的饋線1某處發(fā)生故障時(shí)，在柔性開關(guān)的作用下可將該段饋線切出，雖然電源1不再向配電網(wǎng)供電，但仍可在其他3個(gè)交流電源2，3、4，分布式電源、儲(chǔ)能裝置和饋線2、3、4的作用下對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行持續(xù)性供電，并可對(duì)配電網(wǎng)潮流進(jìn)行調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)的閉環(huán)運(yùn)行；如果分布式電源或儲(chǔ)能裝置發(fā)生故障，在柔性開關(guān)的作用下，切斷故障，電源1,2,3,4會(huì)正常供電。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于混合型子模塊MMC的配電網(wǎng)多端柔性互聯(lián)開關(guān)，它包括旁路聯(lián)絡(luò)開關(guān)，每路電源分別通過MMC換流器接入配電網(wǎng)；MMC換流器的直流側(cè)互相連接；每路電源之間通過旁路聯(lián)絡(luò)開關(guān)連接；解決了現(xiàn)有的配電網(wǎng)架構(gòu)已經(jīng)很難滿足用戶對(duì)環(huán)境保護(hù)、供電可靠性和電能質(zhì)量。傳統(tǒng)配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、自動(dòng)化系統(tǒng)及開關(guān)設(shè)備，難以從本質(zhì)上改變配電網(wǎng)系統(tǒng)級(jí)的不可控性，不能適應(yīng)多元電力供應(yīng)方式等技術(shù)問題。

技術(shù)研發(fā)人員：徐玉韜;談竹奎;肖永;徐長(zhǎng)寶;林呈輝;范強(qiáng);劉斌;王冕;桂軍國(guó);徐梅梅;顧威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.18
技術(shù)公布日：2017.07.21