- 頭條柔性多狀態開關在智能配電網中的應用2019-10-29 作者：賈冠龍、陳敏、趙斌、陸翌、楊勇 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語浙江大學電氣工程學院、國網浙江省電力有限公司電力科學研究院、國網浙江省電力有限公司的研究人員賈冠龍、陳敏、趙斌、陸翌、楊勇，在2019年第8期《電工技術學報》上撰文指出，柔性多狀態開關是一種代替傳統聯絡開關的電力電子裝備，它能夠滿足智能配電網分布式電源的消納、高供電可靠性等定制電力需求。本文對實現配電網柔性互聯的柔性多狀態開關的數學模型和工作原理進行詳細分析，提出實現雙端配電網絡柔性互聯的控制方式，并對雙端配電網絡在不同電壓等級、電網頻率、電壓、相位下的柔性互聯進行仿真分析。仿真結果證明了柔性多狀態開關的可行性和優越性。
隨著發電與用電形式的多樣化，配電網在電力系統中扮演的角色愈發重要。各種分布式新能源的高效消納、能源的協調調配，以及用戶側的高質供給等都經由配電網來完成，為此發展智能配電系統已成為國內外的共識。
柔性多狀態開關可以滿足智能配電網分布式能源的消納、高供電可靠性等定制電力需求，因此被視為提升供電靈活性及可靠性的關鍵配電裝備。針對我國城鄉配電網發展薄弱的現狀，柔性多狀態開關技術的應用還有望提升中壓線路聯絡率，構建堅強的負荷轉移通道，改善電能質量等。
目前，對柔性多狀態開關的研究尚處于初級階段。Bloemink[4]等于2010年首次提出類似于柔性多狀態開關的概念。國內，天津大學王成山教授團隊較早提出柔性多狀態開關的應用前景。柔性多狀態開關是一種電力電子裝置，它能夠準確完成其所連接兩端有源系統的有功功率和無功功率的交換。
柔性多狀態開關的使用徹底改變了傳統配電網閉環設計、開環運行的工作模式，相較于傳統聯絡開關（Traditional Contact Switch, TS），其避免了因開關頻繁變位引起的安全隱患，同時給配電網絡的智能化運行帶來了諸多益處。
文獻[4,6]闡述了柔性多狀態開關改善分布式電源消納能力等的應用。文獻[7]介紹了配電網系統中電力電子裝備的應用。文獻[8]分析了柔性多狀態開關對分布式電源發揮的作用。文獻[9]對柔性多狀態開關在智能配電網互聯的技術進行了分析和展望。
上述文獻僅對柔性多狀態開關做一般性介紹，并未對其應用詳細研究。本文在已有文獻的基礎上，對柔性多狀態開關進行建模分析，并對不同電壓等級、電網頻率、電壓相位柔性互聯進行仿真驗證。
圖1 常開聯絡開關
圖2 柔性多狀態開關
結論
柔性多狀態開關作為一種代替傳統聯絡開關的電力電子裝備，被視為提升供電靈活性及可靠性的關鍵配電裝備，有助于實現配電網的智能化。柔性多狀態開關的使用徹底改變了傳統配電網中閉環設計、開環運行的工作模式。本文通過對柔性多狀態開關的數學模型分析和仿真，可得以下結論：
1）柔性多狀態開關中，VSC1采用定P控制+定Q控制，VSC2采用定udc控制+定Q控制，整個柔性多狀態開關系統可以實現有功功率和無功功率的解耦控制。
2）當兩個配電網網絡的電壓等級、電網頻率及電壓相位不同或三相不平衡時，可通過柔性多狀態開關實現柔性互聯，進行能量傳輸和交換，且動態響應較好。
3）由于柔性多狀態開關中一個變流器中采用定直流電壓控制，為此，可以將其應用于多端配電網絡的柔性互聯和能量傳輸。
4）文中介紹了柔性多狀態開關在低壓配電網絡中的應用，若采用模塊化多電平拓撲，可將其應用于中高壓配電網絡的柔性互聯。
