（1.中国能源建设集团广西电力设计研究院有限公司；2.广东电网有限责任公司佛山供电局）
摘要：在国家相关政策的支持下，近些年我国的配电网的建设与发展得到了巨大的推动，同时分布式光伏并网容量也得到了大幅提升。在提高配网可靠性和清洁能源并网容量两大契机下，本文针对配电网多馈线组的特点及大规模储能设备及光伏发电并网的情况，在现有的固态开关和模块化多电平变换器的基础上改进，提出一种能适用交直流混合配电网的固态多端口联络开关拓扑。
序言
自我国实行光伏补贴以来，分布式光伏发电的容量得到大幅度增长。加上现阶段电动汽车的增多和储能站的规划，未来接入配电网的直流电源会越来多。近些年，各地对配电网的规划建设要求也逐步提高。为减少停电时户数，提高配电网运行可靠性，广东电网各地市局在城市配电网中主推“三供一备”的配电网形式。如图1为三供一备配电网的接线形式[1]，其主要特点为：（1）四条尽量从不同母线引出的中压配电线路通过末端的四个环网开关相互联络；（2）备用线路负载率为零，各环网联络开关为常开状态；（3）各条配电线路上具有分段开关，当故障发生时，隔离有故障的分段，线路末端的线路分段通过联络开关由其他线路进行供电。
图3 混合联络开关的拓扑图
如图3为该新型联络开关的拓扑图，该器件的2个交流端口和直流端口都通过一组晶闸管开关接入，Sa1~3，Sb1~3，Sc1~3分别为各相开关组，各交流端口和直流端口通过各桥臂开关组进行变换，实现交直流电能互联。以a相为例，如图2所示，San为一组全桥型IGBT模块，各开关组可以根据均压和电能需要选择组内全桥型IGBT模块的数量。
各桥臂上的开关组的控制方法采用分开关组控制法[3]，以a相为例，a相桥臂各开关组的开关信号的基波为：
Ba1~Bc1和Ba2~Bc2在检测到断路器K1~K4有断开时，才开始导通。对于线路1，若最终运行状态为K1断开，则Ba1~Bc1采用K1的整定值，否则采用K2整定值进行保护。对于线路2，若最终运行状态为K3断开，则Ba2~Bc2采用K3的整定值，否则采用K4整定值。由于断路器K2和K4位于线路末端，采用瞬时电流保护，这样能保证转供电发生二次故障时，能快速切断故障。
直流段固态开关Bdc1、Bdc2则按直流过流保护整定，当直流侧发生故障时，通过Bdc1、Bdc2断开直流侧线路。
仿真验证
本文通过MATLAB Simulink平台搭建交流“2-1”和直流混合馈线组，为验证联络开关拓扑及其控制的可行性。
设线路一和线路二各断路器电流一段保护整定值如表1所示。
图5 仿真示意图
此时，如图混合联络开关输出的线电压幅值为24.5kV，与原线路线电压一样，线路二流过电流幅值约为120A，为原来线路电流幅值的1.5倍。整个转供电过程约为0.2s，比人工转供电和遥控转供电更快。
图7 各线路第三分段相电压Uab
结语
由上述理论分析和仿真验证可得，新型混合联络开关具有以下三个特点：（1）利用全控性电力电子器件构成，能够作为变换器实现交直流配电网互联；（2）故障响应时间快，输出交流电压可以根据负载的情况进行调整，适用性强；（3）能够根据配网转供电情况，选择不同的整定值，自动化程度高。
参考文献：
[1]三供一备接线模式的供电模型分析[J]李健张植华林毓崔文婷刘洪周金程；电力系统及其自动化学报.2014（04）
[2]交直流混合配电网继电保护研究综述[J]张兆云；林璞；王星华；电力系统保护与控制.2014（05）
[3]多输入单相MMC整流器控制方法的研究[J]覃理，丘东元.2017（03）
论文作者:覃理1,徐振磊2
论文发表刊物:《云南电业》2019年4期
论文发表时间:2019/10/12
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