[发明专利]混合型背靠背智能软开关拓扑结构、控制系统及控制方法

权利要求书

1.混合型背靠背智能软开关拓扑结构，其特征是，包括功率变换器及负荷开关，功率变换器由两电力电子变换器以及共用直流链电容组成，功率变换器的两端分别经隔离变压器并联接入配电网，所述负荷开关与功率变换器相并联接入配电网；

正常工作模式下，仅由功率变换器调控配网系统潮流及电压分布；线路故障模式下，由负荷开关承担供电恢复功能，功率变换器仅处理部分转供功率，且故障清除后通过控制馈线间交换功率全部流经功率变换器时，流经负荷开关功率为零，即实现了负荷开关零电流开断，所述功率变换器为非全功率背靠背电力变换器；

混合型背靠背智能软开关拓扑结构，包括三种模式，分别是：软连接工作模式、故障隔离与供电恢复工作模式、零电流开断负荷开关工作模式，将正常情形下，基于SOP的多目标优化调控的运行模式定义为软连接工作模式，其中，工作模式的切换是通过功率变换器控制器与负荷开关相配合操作实现的；

零电流开断负荷开关工作模式，故障清除后，切换至软连接工作模式，通过控制馈线间交换功率全部流经功率变换器，流经并联负荷开关功率为零，实现并联负荷开关零电流关断控制；

故障隔离与供电恢复模式，配电管理系统对馈线终端装置监测到的故障信息进行逻辑判断，判断故障所在位置，并操作开关进行故障隔离和供电恢复；

故障发生后，混合型SOP立即退出软连接工作模式，工作至故障隔离与恢复模式，背靠背电力变换器阻断短路电流流向未故障的馈线，避免故障范围扩大化；

故障隔离期间，故障侧电力电子变换器输出功率降为零，故障隔离期间，故障侧变换器具备故障穿越能力，保持故障期间不脱网；

故障恢复阶段，闭合并联负荷开关，电能由非故障线路经负荷开关传输到故障线路。

2.如权利要求1所述的混合型背靠背智能软开关拓扑结构，其特征是，软连接工作模式时，负荷开关保持开断状态，由功率变换器调控配网潮流及电压分布，通过优化功率变换器的输出功率最小化目标函数，实现配网电压和损耗的综合管理，功率变换器多目标优化控制函数：

其中分别为电力电子变换器VSC1、VSC2输出功率；f，g为配网损耗和节点电压评估函数；α、β分别为配网损耗、节点电压权重系数，其中W为功率变换器多目标优化控制函数。

3.如权利要求1所述的混合型背靠背智能软开关拓扑结构，其特征是，故障恢复阶段需要满足的支路容量、电压约束为：

其中，V_max、V_min为节点i电压V_i的上限、下限值；S_i、S_max为支路i流过功率及其上限值。

4.如权利要求1所述的混合型背靠背智能软开关拓扑结构，其特征是，供电恢复运行状态下，功率变换器输出无功功率为Q_SOP，线路各节点电压幅值为：

其中，l_1k为节点1k至线路首端长度；X₀为单位长度线路电抗值；V′_1k，V′_2j表示功率变换器输出无功功率为Q'_SOP时，节点1k、2j的电压幅值；m为第一馈线中节点的个数，k为m个节点中的第k个，n为第二馈线中节点的个数，h为n个节点中的第h个。

5.如权利要求4所述的混合型背靠背智能软开关拓扑结构，其特征是，线路各节点电压目标函数λ最小值表示为：

其中，V_N为额定电压；功率变换器通过实时控制输出无功功率Q_SOP大小以优化节点电压水平，功率变换器向线路提供无功支撑以改善电网电压水平。

6.混合型背靠背智能软开关拓扑结构的控制系统，其特征是，包括控制器，所述控制器控制与上述权利要求1-5任一所述的混合型背靠背智能软开关拓扑结构相连，控制功率变换器及负荷开关的工作状态。

7.如权利要求6所述的混合型背靠背智能软开关拓扑结构的控制系统的控制方法，其特征是，包括：

将混合型背靠背智能软开关拓扑结构分为三种模式，分别是：软连接工作模式、故障隔离与供电恢复工作模式、零电流开断负荷开关工作模式，将正常情形下，基于SOP的多目标优化调控的运行模式定义为软连接工作模式，其中，工作模式的切换是通过功率变换器控制器与负荷开关相配合操作实现的；

正常工作模式下，仅由功率变换器调控配网系统潮流及电压分布；线路故障模式下，由负荷开关承担供电恢复功能，功率变换器仅处理部分转供功率，且故障清除后通过控制馈线间交换功率全部流经功率变换器时，流经负荷开关功率为零，即实现了负荷开关零电流开断，所述功率变换器为非全功率背靠背电力变换器。