柔性多状态开关

柔性多状态开关(soft open point , SOP)与传统联络开关相比功能更多，响应速度更快，是实现电力网络柔性互联的重要装置之一。SOP中开关器件的存在使系统运行状态在连续系统和离散系统间来回切换，提出对SOP采用更为合适的混杂系统模型进行建模控制。首先对各端口的8种开关模态进行分析，然后将1个工频周期分为12个子区间，通过系统连续状态量和各开关模态的关系推导出各子区间内开关模态的切换规则，依据切换规则设计了离散控制器，根据连续状态量相互之间的转换关系设计了连续控制器，综合得到了各端口在不同运行模式下的混杂控制器，最后在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型，通过与传统建模控制方法的仿真对比，验证了所提方案的有效性。

未来电动汽车(electric vehicle, EV)以及光伏(photovoltaic, PV)在配电网中的接入比例逐渐增高，这不仅带来了复杂的不确定性问题，而且导致了配电网净负荷时空分布的不均衡，从而产生了弃光、失负荷以及潮流分布不均匀的问题。基于此，考虑电动汽车充电负荷以及光伏的不确定性，提出了一种基于柔性多状态开关(flexible multi-state switch, FMS)和动态重构的含高比例电动汽车-光伏配电网灵活运行方法。首先，基于FMS灵活功率调控和网络动态重构，构建了支撑高比例电动汽车-光伏接入的配电网灵活运行框架。其次，利用蒙特卡洛随机模拟法对各类电动汽车充电负荷以及光伏出力进行不确定性建模，建立了基于场景集以及场景缩减法的随机规划模型。然后，建立了以弃光、失负荷、FMS损耗、网损成本最小和负荷均衡度最优为目标的配电网灵活运行模型。最后，在158节点系统上通过算例验证了所提方法的有效性。

光伏整县推进和电动汽车快速发展造成配电网末端电压偏高等电能质量问题，基于区域柔性互联的柔性多状态开关(flexible multi-state switch, FMSS)技术成为解决方案之一。针对柔性多状态开关PQ模式与VF模式间切换的波动及冲击性问题，提出在状态跟随控制器之后添加惯性环节，并改进相位预同步环节，可实现FMSS并离网工作模式的平滑切换。针对FMSS直流母线控制端的馈线故障导致系统运行崩溃问题，提出一种引入权值调节的控制策略，可实现系统稳定运行情况下，有功控制和直流母线电压控制的平滑切换。在MATLAB/Simulink环境下搭建了三端口FMSS仿真模型，对提出的控制策略进行了仿真验证，仿真结果实现了任意馈线故障下三端口FMSS无缝转供电功能。最后搭建物理实验平台，进一步验证了所提平滑切换策略的有效性。

近日，内蒙古电力科学研究院和内蒙古电力集团包头供电公司携手合作，联合攻克技术难题，完成了内蒙古电力集团揭榜挂帅科技项目“柔性多状态开关在智能配电网的关键技术研究及示范应用”的现场实施。