本發(fā)明涉及交流電網(wǎng)潮流控制，具體為一種無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)和科技的迅速發(fā)展，電力需求的增長(zhǎng)和新能源的廣泛應(yīng)用使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，傳統(tǒng)電網(wǎng)依賴(lài)于電磁和機(jī)械技術(shù)，如調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力、變壓器分接開(kāi)關(guān)和線(xiàn)路開(kāi)斷等措施來(lái)控制潮流，然而，這些手段已難以滿(mǎn)足新型電網(wǎng)的需求，尤其是在面對(duì)日益增長(zhǎng)的分布式能源和復(fù)雜的負(fù)荷模式時(shí)，柔性互聯(lián)裝置(softnormally?openpoint,snop)作為一種新興的潮流控制技術(shù)，通過(guò)控制潮流能夠充分利用現(xiàn)有交流電力傳輸線(xiàn)的容量直至其熱極限。近年來(lái)，研究人員提出了一種無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置(multiport?transformer-less?snop,mtsnop)，由串聯(lián)變換器和并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)變換器(cascade?multilevel?inverter,cmi)組成，其架構(gòu)具有獨(dú)立控制有功和無(wú)功功率的自由度，成為一種更經(jīng)濟(jì)且富有前景的輸電方案。

2、然而，現(xiàn)有技術(shù)中仍存在諸多不足，限制了柔性互聯(lián)裝置的廣泛應(yīng)用，首先，傳統(tǒng)snop裝置因體積大、安裝運(yùn)行和維護(hù)成本高等問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)低成本、規(guī)?；瘧?yīng)用，其次，在mtsnop的運(yùn)行過(guò)程中，如何有效避免系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電流沖擊和電壓波動(dòng)，是一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題，現(xiàn)有的啟動(dòng)方法由于缺乏精細(xì)的控制策略，無(wú)法平衡初始充電速度與電流、電壓的穩(wěn)定性，導(dǎo)致系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓和電流沖擊，甚至引發(fā)系統(tǒng)振蕩，此外，傳統(tǒng)的串聯(lián)變換器和并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)變換器在故障情況下的隔離與恢復(fù)能力較弱，無(wú)法快速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)，從而影響電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有的柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法存在故障恢復(fù)能力弱，電壓波動(dòng)大，啟動(dòng)時(shí)有電流沖擊，以及如何實(shí)現(xiàn)多端柔性互聯(lián)裝置的平穩(wěn)啟動(dòng)和快速恢復(fù)的優(yōu)化問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法，包括投入限流電阻，對(duì)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器進(jìn)行不控整流充電，切除限流電阻，對(duì)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器進(jìn)行不控整流充電；啟動(dòng)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多電平逆變器控制，對(duì)潮流控制單元和能量控制單元進(jìn)行不控整流充電；對(duì)串聯(lián)換流器串聯(lián)部分進(jìn)行受控充電，啟動(dòng)線(xiàn)路潮流控制，運(yùn)行多端柔性互聯(lián)裝置。

4、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述投入限流電阻包括投入限流電阻限制初始電流，并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器進(jìn)行不控整流充電，電流逐漸增加，并隨時(shí)間指數(shù)衰減，電流按無(wú)阻尼的指數(shù)衰減規(guī)律增加，結(jié)合電路中的電感效應(yīng)，引入阻尼振蕩項(xiàng)，使電流在指數(shù)衰減的基礎(chǔ)上疊加振蕩成分，細(xì)化電流的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，表示為：

5、

6、其中，vl為電網(wǎng)線(xiàn)電壓幅值，rl為限流電阻，cc為并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器電容，lc為并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器電感，α為時(shí)間常數(shù)，β為角頻率，ro為切除限流電阻后的等效電阻。

7、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述切除限流電阻包括使電路阻抗減小，加速充電過(guò)程，并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器繼續(xù)進(jìn)行不控整流充電，切除限流電阻后的等效電阻減小，衰減速率減緩，電流變化分為無(wú)阻尼的指數(shù)衰減過(guò)程，反映電流在切除限流電阻后上升的趨勢(shì)，及疊加的阻尼振蕩項(xiàng)，反映實(shí)際電感效應(yīng)對(duì)電流波形的影響，表示為：

8、

9、其中，γ為新時(shí)間常數(shù)，δ為新角頻率。

10、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述啟動(dòng)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多電平逆變器控制包括并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器的控制電壓模型，反映在受控充電過(guò)程中電壓的上升情況，結(jié)合電容充電的基本特性，通過(guò)提高電壓，進(jìn)行穩(wěn)定充電，電壓控制模型引入振蕩項(xiàng)，使指數(shù)衰減過(guò)程中疊加正弦振蕩，在充電初期，電壓按指數(shù)規(guī)律上升，反映對(duì)瞬時(shí)負(fù)載變化的響應(yīng)能力，控制電壓模型表示為：

11、

12、其中，vs為預(yù)設(shè)電壓值，t和τ2為不同時(shí)間常數(shù)，ω為角頻率。

13、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)潮流控制單元和能量控制單元進(jìn)行不控整流充電包括不控整流充電電流模型，在對(duì)潮流控制單元和能量控制單元進(jìn)行不控整流充電時(shí)，通過(guò)電流模型顯示電流隨時(shí)間逐步增加的特性，通過(guò)指數(shù)衰減情況，反映電容在初始充電階段的特性，不控整流充電電流模型表示為：

14、

15、其中，rp為潮流控制單元的限流電阻，cp為潮流控制單元的電容，θ為潮流控制單元的角頻率。

16、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)串聯(lián)換流器串聯(lián)部分進(jìn)行受控充電包括對(duì)串聯(lián)換流器串聯(lián)部分進(jìn)行受控充電的電壓模型，電壓模型通過(guò)指數(shù)衰減，使電壓上升至預(yù)設(shè)值，并引入調(diào)節(jié)響應(yīng)項(xiàng)，通過(guò)雙指數(shù)形式的組合，反映電壓在上升過(guò)程中的不同調(diào)節(jié)階段，表示為：

17、

18、其中，vs2為串聯(lián)換流器的預(yù)設(shè)電壓值，κ為充電速度調(diào)節(jié)系數(shù)，λ為充電過(guò)程調(diào)節(jié)系數(shù)。

19、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述啟動(dòng)線(xiàn)路潮流控制包括總功率模型，總功率模型反映各線(xiàn)路的基本功率傳輸情況，結(jié)合電壓、電流及相位角，體現(xiàn)系統(tǒng)在未進(jìn)行任何調(diào)節(jié)前的基礎(chǔ)功率水平，總功率模型引入調(diào)節(jié)響應(yīng)項(xiàng)，并通過(guò)指數(shù)衰減的調(diào)節(jié)，反映系統(tǒng)在不同時(shí)間段的功率變化，描述初始功率水平，隨時(shí)間調(diào)整功率響應(yīng)，結(jié)合功率波動(dòng)，響應(yīng)動(dòng)態(tài)變化，表示為：

20、

21、其中，n為總線(xiàn)路數(shù)，ρ為潮流控制平滑系數(shù)，μ為潮流控制調(diào)節(jié)系數(shù)，t為時(shí)間變量，θi分別為第i條線(xiàn)路的電壓、電流和相角。

22、本發(fā)明的另外一個(gè)目的是提供一種無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)系統(tǒng)，其能通過(guò)潮流控制模塊對(duì)串聯(lián)換流器串聯(lián)部分進(jìn)行受控充電并啟動(dòng)線(xiàn)路潮流控制，解決了目前電壓過(guò)沖或不足的問(wèn)題。

23、作為本發(fā)明所述的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：包括投入切除模塊、cmi控制模塊、潮流控制模塊；所述投入切除模塊投入限流電阻，對(duì)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器進(jìn)行不控整流充電，切除限流電阻，對(duì)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器進(jìn)行不控整流充電；所述cmi控制模塊用于啟動(dòng)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多電平逆變器控制，對(duì)潮流控制單元和能量控制單元進(jìn)行不控整流充電；所述潮流控制模塊用于對(duì)串聯(lián)換流器串聯(lián)部分進(jìn)行受控充電，啟動(dòng)線(xiàn)路潮流控制，運(yùn)行多端柔性互聯(lián)裝置。

24、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序是實(shí)現(xiàn)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的步驟。

25、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法的步驟。

26、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的無(wú)變壓器型多端柔性互聯(lián)裝置的軟啟動(dòng)方法通過(guò)投入限流電阻并對(duì)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器進(jìn)行不控整流充電，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，通過(guò)切除限流電阻，提高了啟動(dòng)效率，啟動(dòng)并聯(lián)級(jí)聯(lián)多級(jí)逆變器的控制，提高了系統(tǒng)的控制精度，通過(guò)對(duì)串聯(lián)換流器內(nèi)的pfcm和pbcm進(jìn)行不控整流充電，提高了系統(tǒng)的整體充電效率和穩(wěn)定性，通過(guò)啟動(dòng)線(xiàn)路潮流控制，提升了電網(wǎng)的整體運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，本發(fā)明在穩(wěn)定性、控制精度和運(yùn)行效率方面都取得更加良好的效果。