一种用交直流主动联络和短路电流限制的配电网结构

技术领域

本发明属于交直流混合配电网领域，更具体地，涉及一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构。

背景技术

为了后文叙述方便，先介绍“配电网韧性”和“主动联络”这两个概念。根据现有研究成果归纳，所谓“配电网韧性”是指配电网在失去部分电源或部分遭受破坏后仍能维持或快速恢复对尽可能多的负荷供电的能力。“主动联络”是本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构的发明人提出的新概念，所谓“主动联络”是指在配电网失去部分电源或部分遭受破坏的条件下，可以实现快速转供电而保持或快速恢复对健康部分配电网的负荷供电的配电网联络方式。传统配电网采用的联络方式，需要先断电再转供电，从而在上述相同条件下需要较长时间才能恢复对负荷供电。因此，采用“主动联络”可有效提升配电网韧性。

我国传统交流配电网有高压配电网、中压配电网和低压配电网三个电压层次。其中，高压配电网的电压等级为110kV、66kV和35kV；中压配电网的电压等级为20kV(少量)和10kV(大量)；低压配电网的电压等级为380V/220V(注：380V为线电压，220V为相电压)。本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构是一种交直流混合配电网结构，涉及到中、低压交流配电网。

传统的中压交流配电网，从配电线路的形式看，有电缆网络、架空线网络和电缆与架空线混合网络三类。其中，电缆网络主干线采用多分段环网线路但开环运行的结构；架空线网络主干线采用多分段辐射线路且不同主干线之间实现多联络的结构，也是开环运行；电缆与架空线混合网络通常是上述两种结构的混合，仍然开环运行。上述三种结构的主干线，从线路布置和开关配置看，有实施闭环运行的设备条件。但是，闭环运行会出现过大环流，不得不采用开环运行方式。所以，在转供电操作过程中需要先停电再转供。这样，每个负荷实际上只实时连接至一个供电电源，在失去当前供电电源或转供电操作过程中，相关负荷将失去供电电源且时间较长。因此，传统的中压交流配电网的韧性是不足的。

传统的低压交流配电网，从配电线路的形式看，有电缆网络和架空线网络两类。从结构看，有两种形式：其一，一个10kV配电站引入两路或三路10kV供电电源，配置两台或三台10kV/400V(配电变压器二次侧作为电源，通常比额定电压380V高5％，所以为400V，特此注明)配电变压器，设置两段或三段400V低压母线，且不同400V母线段之间设置联络断路器但通常断开运行(同样是为了避免出现过大环流)，每段400V母线配置并联电容器无功补偿装置且引出多路低压辐射式线路；其二，一台10kV/400V配电变压器，其高压侧引入一路10kV供电电源，其低压侧配置并联电容器无功补偿装置且引出多路低压辐射式线路。显然，上述两种结构，每个负荷实际上只实时连接至一个供电电源，在失去当前供电电源或转供电操作过程中，相关负荷将失去供电电源且时间较长。因此，传统的低压交流配电网的韧性也是不足的。

随着大量可再生能源分布式发电系统的接入，传统的中、低压交流配电网除了来自上级电网的网侧电源外，还有了本地电源；而为了高效消纳可再生能源分布式发电，中、低压交流配电网层面也接入了一些储能系统，这些储能系统运行在释能工况时，也成为本地电源；为了适应电动汽车充电需要，中、低压交流配电网层面还有越来越多的电动汽车充电设施(包括充电站和充电桩)接入，这些充电设施如果配置了V2G(Vehicle to Grid)运行模式(即释能运行模式)，接入的电动汽车也可作为暂时性本地电源。然而，采用传统联络方式的中、低压交流配电网，即是有上述三种本地电源支撑，在失去当前供电电源或转供电操作时难以满足电源与负荷的功率平衡要求，其相关负荷将失去供电电源且时间较长。同时，其本地电源也将需要先退出运行再重新启动。因此，韧性仍然不足。

为了提高配电网的韧性，近十多年来，世界范围内广泛而深入地开展了微电网技术的研究和示范应用。微电网，在规划和设计时需要充分考虑其失去网侧电源的情况下仍能保持独立运行的能力，对其内的本地电源(包括可再生能源分布式发电系统、微燃气轮机、储能系统以及接入的电动汽车等各类本地电源)的容量、功率配置要求很高，同时需要专门的协调控制系统支持。至今，绝大多数中、低压交流配电网尚不能满足作为微电网运行的条件。

除了微电网技术外，可以有效提高配电网韧性的另一条技术路线是采用交直流混合配电网。现有的交直流混合配电网有这样三种主要结构形式：(1)将两个双向AC/DC变换器背靠背串联作为交流环网线路的联络单元，以构成可以闭环运行的交直流混合环网线路；(2)用一个双向AC/DC变换器+直流配电线路+一个双向DC/AC变换器构成可以闭环运行的交直流混合线路联络两个交流系统，且其直流线路上可以较低成本地(通过DC/DC变换器减少转换环节)集成可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施以及其它直流负荷；(3)配置直流母线以较低成本地(通过DC/DC变换器减少转换环节)集成可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施以及其它直流负荷，并且通过一台或两台双向AC/DC变换器将该直流母线与交流电网联络以获得网侧电源支撑。上述三种结构的联络形式均属于主动联络，而第(2)、(3)种结构通过DC/DC变换器将可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施以及其它直流负荷集成到直流线路或直流母线上降低了接入成本，已经显示出了交直流混合配电网的优势。但是，上述第(1)种结构的两台双向AC/DC变换器在正常运行条件下仅承担环网线路联络单元两侧之间的功率交换任务，而单台容量至少为该交直流混合环网线路容量的一半才能在失去某一网侧电源时起到主动联络作用，费效比偏低。第(2)种结构，如果要承担两个交流系统之间的功率交换任务则两台双向AC/DC变换器的容量要求很大，代价很高；如果不承担两个交流系统之间的功率交换任务则仅用于通过DC/DC变换器将可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施以及其它直流负荷集成到直流线路上，其作用与第(3)种结构相同，即仅为直流网络提供两个网侧电源，对两个交流系统的联络几乎没有贡献。除了上述不足之外，第(2)、(3)种结构还涉及到切除直流短路电流这一棘手问题。在已提出的交直流混合配电网结构中，切除直流短路电流的解决方案，要么采用极为昂贵的直流断路器，要么效果欠佳。

鉴于上述背景，本发明提供一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构以克服现有技术的不足。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构。本发明所提供的配电网结构属于交直流混合配电网结构，包含四条四分段的中压交流环网线路和四条不分段的较低电压等级的直流线路。采用了四条不分段的较低电压等级的直流线路集成可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施以及其它直流负荷，以保留低成本集成优势。提出了一台三绕组联络变压器+一台AC/DC联络变换器的主动联络方式，用以联络一条四分段中压交流线路和一条不分段较低电压等级的直流线路以构成一个T型交直流混合子网络(后文简称“T接线”)，低成本实现了一个“T接线”的AC-AC+AC-DC主动联络，同时为其中的四分段中压交流环网线路的故障分段识别与隔离提供了有利条件。提出了一种解决直流短路电流限制与切除问题的新技术方案，所提新技术方案采用了装设在AC/DC联络变换器直流端口侧的可控可控吸能支路和限流电抗器限制从AC/DC联络变换器直流端口流向直流线路短路点的短路电流分量、采用AC/DC联络变换器交流端口侧的交流断路器跳闸以切断从网侧电源流向直流线路短路点的短路电流分量、采用DC/DC过电流保护停止输出以关断从分布式电源以及储能系统流向直流线路短路点的短路电流分量三种技术手段，无需昂贵的直流断路器，成本低且效果显著。设计了一种装设在四条不分段较低电压等级直流线路的直流联络点的用于选择四条直流线路之间DC联络方式的包含六个隔离开关的四端口“DC联络开关组件”，为可再生能源分布式发电系统的优化运行提供了有利条件；同时将该开关组件四个端口分别连接至四条直流线路的断路器与前述的本发明提供的直流短路电流限制与切除新技术方案配合，在隔离故障直流线路时仅关合而不开断直流短路电流，可以采用普通真空断路器甚至负荷开关；这样，DC联络方式可灵活选择且成本低廉。通过上述各种技术手段的综合应用，本发明提供的一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构，与现有技术方案的交直流混合配电网结构相比，具有更好的韧性且成本低。

本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构，其系统结构包括四个“T接线”及一个“DC联络开关组件”组成。其中，每个所述“T接线”包含一条四分段10kV三相交流环网配电线路(后文简称“10kV环网线路”)、一条不分段的较低电压等级的单极(指一对正、负极)直流线路(后文简称“直流线路”，并且属于“T接线1”的直流线路记为“直流线路1”、属于“T接线2”的直流线路记为“直流线路2”、属于“T接线3”的直流线路记为“直流线路3”、属于“T接线4”的直流线路记为“直流线路4”)、一台三相三绕组(第一绕组与第二绕组的变比为1，第三绕组与第一绕组、第二绕组的变比小于1)联络变压器(后文简称“三绕组联络变压器”)、一台实现三相交流和单极直流相互转换的双向AC/DC联络变换器(后文简称“AC/DC联络变换器”)、一组“直流母线电容器”、一个“DC短路电流限制器”、六台10kV三相交流断路器、一台电压等级与“三绕组联络变压器”的第三绕组电压适配的三相交流断路器、一台电压等级与直流线路电压等级适配的按可关合而不用于开断直流线路短路电流选择的断路器；“DC联络开关组件”由六台直流隔离开关组成。

在上述技术方案中，每一个所述“T接线”中的“10kV环网线路”：其两端分别连接至两个不同变电站(可以是220kV变电站、110kV变电站、66kV变电站、35kV变电站)的10kV母线；其中间串联属于该“T接线”的“三绕组联络变压器”的第一绕组和第二绕组；在其六个10kV交流断路器中，两个用于10kV母线出线断路器、两个用于“三绕组联络变压器”的第一绕组和第二绕组的接入断路器、两个用于分段断路器；其为四个分段，且“三绕组联络变压器”的第一绕组与同侧的10kV母线之间为两个分段、第二绕组与同侧的10kV母线之间也为两个分段。

在上述技术方案中，每一个所述“T接线”中的“直流线路”：其首端经过“DC短路电流限制器”连接至该“T接线”的“AC/DC联络变换器”的直流端口，且该“AC/DC联络变换器”的直流端口并联一组“直流母线电容器”(该直流母线电容器可以纳入“AC/DC联络变换器”之中，为了分析方便，将其独立画出，不影响工作原理和运行特性)、该“AC/DC联络变换器”的交流端口经一台三相交流断路器(即“三绕组联络变压器”第三绕组出口断路器)连接至“三绕组联络变压器”的第三绕组；其末端经过一台断路器连接至“DC联络开关组件”的一个对外连接端口。每一个所述“T接线”中的“直流线路”，通过一一对应的DC/DC变换器集成分布式可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷以及通过DC/AC变换器集成低压交流负荷。

在上述技术方案中，每一个所述“T接线”中的“三绕组联络变压器”：其第一绕组和第二绕组(变比可采用11kV/11kV或10kV/10kV)串联在“10kV环网线路”中间，起传递交流功率作用和限制环流作用；当该“10kV环网线路”的某个分段出现短路故障时还起限制来自健康侧短路电流的作用，从而为该“10kV环网线路”的合环运行以及短路故障分段的识别与隔离提供有利条件；其第三绕组通过一台交流断路器连接至“AC/DC联络变换器”的交流端口，不仅使得经过“DC短路电流限制器”连接到所述“AC/DC联络变换器”直流端口的“直流线路”同时获得两个网侧电源的支撑，而且为优化运行提供了有利条件。

在上述技术方案中，每一个所述“T接线”中的“AC/DC联络变换器”：其交流端口通过一台三相交流断路器连接至“三绕组联络变压器”的第三绕组，其直流端口并联一组“直流母线电容器”并经过一个“DC短路电流限制器”连接到“直流线路”的首端。所述“AC/DC联络变换器”采用电压源型(Voltage Source Converter,VSC)双向AC/DC变换器，因而通过实时控制其功率大小及功率方向可实现正常运行条件下的优化运行(包括“10kV环网线路”的无功补偿)和故障(失去部分电源或部分网络遭受破坏)条件下的功率流/能量流协调控制。

在上述技术方案中，每一个所述“T接线”中的“DC短路电流限制器”：由一个限流电抗器、一个可控吸能支路和一个触发吸能控制器组成。其中，限流电抗器串联在“直流线路”首端与“AC/DC联络变换器”的直流端口之间用以限制从该“AC/DC联络变换器”直流端口及其“直流母线电容器”流向直流线路短路点的短路电流分量的上升速度；可控吸能支路由可控硅开关和吸能电阻串联而成与所述的“直流母线电容器”并联，当发生与该“T接线”相关的直流线路短路故障时，其中的可控硅开关被触发导通，用于吸收所述“直流母线电容器”储存的一部分能量以及分流来自该“T接线”的“AC/DC联络变流器”直流端口输出电流的一部分，以减小该“T接线”流向直流线路短路点的短路电流；触发吸能控制器由直流电流传感器、比较电路、触发电路和工作电源组成，当发生与该“T接线”相关的直流线路短路故障时，在流过该“T接线”的“直流线路”的短路电流大于触发吸能控制器整定值的条件下，触发吸能控制器的比较电路输出信号由低电平跳变为高电平使触发电路输出一个触发脉冲以触发可控吸能支路的可控硅开关导通。

在上述技术方案中，所述的“DC联络开关组件”，包含六台隔离开关K1、K2、K3、K4、K5和K6，具有四个对外连接端口。其中，K1、K2、K6各出一端连接在一起形成对外连接端口1；K1(另一端)、K3、K5各出一端连接在一起形成对外连接端口2；K2(另一端)、K4、K5(另一端)各出一端连接在一起形成对外连接端口3；K3(另一端)、K4(另一端)、K6(另一端)各出一端连接在一起形成对外连接端口4。将“直流线路1”的末端经过断路器DB1连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口1、“直流线路2”的末端经过断路器DB2连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口2、“直流线路3”的末端经过断路器DB3连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口3、“直流线路4”的末端经过断路器DB4连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口4。通过控制“DC联络开关组件”中K1-K6的不同闭合与断开组合可实现四条“直流线路”的多种运行方式：四条“直流线路”的不同两两合环运行方式(即：“直流线路1”与“直流线路2”合环、“直流线路3”与“直流线路4”合环；“直流线路1”与“直流线路3”合环、“直流线路2”与“直流线路4”合环；“直流线路1”与“直流线路4”合环、“直流线路2”与“直流线路3”合环)；四条“直流线路”的不同三并一开环运行方式(即：“直流线路1”、“直流线路2”和“直流线路3”并列，“直流线路4”开环；“直流线路2”、“直流线路3”和“直流线路4”并列，“直流线路1”开环；“直流线路1”、“直流线路3”和“直流线路4”并列，“直流线路2”开环；“直流线路1”、“直流线路2”和“直流线路4”并列，“直流线路3”开环)；四条“直流线路”并列运行方式；四条“直流线路”均开环运行方式。因此，选择控制“DC联络开关组件”中K1-K6的不同闭合与断开组合，与四条“直流线路”各自对应的“T接线”中的“AC/DC联络变换器”的控制协调配合，可实现本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构的正常运行条件下的优化运行和故障(失去部分电源或部分网络遭受破坏)条件下的功率流/能量流协调控制。

附图说明

图1为本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制的配电网结构的系统结构图。

图2为本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制的配电网结构的“直流线路”结构示意图。

图3为本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制的配电网结构的“DC短路电流限制器”结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以进一步解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构的实施例，参考附图1，由“T接线1”、“T接线2”、“T接线3”、“T接线4”及“DC联络开关组件”组成，“直流线路1”属于“T接线1”、“直流线路2”属于“T接线2”、“直流线路3”属于“T接线3”、“直流线路4”属于“T接线4”。其中，每个所述“T接线”包含：一条四分段的“10kV环网线路”，容量设计为6MVA；一条不分段的5kV单极直流线路，设计容量为1MW；一台“三绕组联络变压器”，第一、二绕组的额定电压为11kV、容量为3.15MVA，第三绕组额定电压为3kV、容量为1.2MVA；一台“AC/DC联络变换器”，交流端口额定电压3.3kV、直流端口额定电压5.5kV、容量为1.3MW；一组“直流母线电容器”，额定电压6kV、电容为100uF；一个“DC短路电流限制器”、六台10kV三相交流断路器、一台3kV三相交流断路器、一台10kV交流断路器用于“直流线路”末端用作直流断路器(按可关合而不用于开断直流线路短路电流选择)；“DC联络开关组件”由六台10kV交流隔离开关(按作用选择10kV交流隔离开关作为直流隔离开关)组成。

参考图1，每一个所述“T接线”中的“10kV环网线路”：其两端分别连接至两个不同变电站(220kV变电站或110kV变电站)的10kV母线；其中间串联属于该“T接线”的“三绕组联络变压器”的第一绕组和第二绕组；在其六个10kV交流断路器中，两个用于10kV母线出线断路器(如图1的B1和B6)、两个用于“三绕组联络变压器”的第一绕组和第二绕组的接入断路器(如图1中的B3和B4)、两个用于分段断路器(如图1中的B2和B5)；其为四个分段，且“三绕组联络变压器”的第一绕组与同侧的10kV母线之间为两个分段、第二绕组与同侧的10kV母线之间也为两个分段。

参考图1，每一个所述“T接线”中的“直流线路”：其首端经过“DC短路电流限制器”连接至该“T接线”的“AC/DC联络变换器”的直流端口，且该“AC/DC联络变换器”的直流端口并联一组“直流母线电容器”(该直流母线电容器可以纳入“AC/DC联络变换器”之中，为了分析方便，将其独立画出，不影响工作原理和运行特性)、该“AC/DC联络变换器”的交流端口经一台三相交流断路器(即“三绕组联络变压器”第三绕组出口断路器)连接至“三绕组联络变压器”的第三绕组；其末端经过一台断路器连接至“DC联络开关组件”的一个对外连接端口。参见图2，每一个所述“T接线”中的“直流线路”，通过一一对应的DC/DC变换器集成分布式可再生能源发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷以及通过DC/AC变换器集成380V交流负荷。

参考图1，每一个所述“T接线”中的“三绕组联络变压器”：其第一绕组和第二绕组(变比为11kV/11kV，短路电抗百分比选择7％)串联在“10kV环网线路”中间，起传递交流功率作用和限制环流作用；当该“10kV环网线路”的某个分段出现短路故障时还起限制来自健康侧短路电流的作用，从而为该“10kV环网线路”的合环运行以及短路故障分段的识别与隔离提供有利条件；其第三绕组通过一台交流断路器连接至“AC/DC联络变换器”的交流端口，不仅使得经过“DC短路电流限制器”连接到所述“AC/DC联络变换器”直流端口的“直流线路”同时获得两个网侧电源的支撑，而且为优化运行提供了有利条件。

参考图1，每一个所述“T接线”中的“AC/DC联络变换器”：其交流端口通过一台三相交流断路器连接至“三绕组联络变压器”的第三绕组，其直流端口并联一组“直流母线电容器”并经过一个“DC短路电流限制器”连接到“直流线路”的首端。所述“AC/DC联络变换器”采用电压源型(Voltage Source Converter,VSC)双向AC/DC变换器，因而通过实时控制其功率大小及功率方向可实现正常运行条件下的优化运行(包括“10kV环网线路”的无功补偿)和故障(失去部分电源或部分网络遭受破坏)条件下的功率流/能量流协调控制。

参考图1和图3，每一个所述“T接线”中的“DC短路电流限制器”：由一个限流电抗器、一个可控吸能支路和一个触发吸能控制器组成。其中，限流电抗器，额定电流300A、额定电压10kV、电抗为100mH，两端装设ZnO

参考图1，实施例中的“DC联络开关组件”，包含六台隔离开关K1、K2、K3、K4、K5和K6，具有四个对外连接端口。其中，K1、K2、K6各出一端连接在一起形成对外连接端口1；K1(另一端)、K3、K5各出一端连接在一起形成对外连接端口2，K2(另一端)、K4、K5(另一端)各出一端连接在一起形成对外连接端口3；K3(另一端)、K4(另一端)、K6(另一端)各出一端连接在一起形成对外连接端口4。将“直流线路1”的末端经过断路器DB1连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口1、“直流线路2”的末端经过断路器DB2连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口2、“直流线路3”的末端经过断路器DB3连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口3、“直流线路4”的末端经过断路器DB4连接至“DC联络开关组件”的对外连接端口4。通过控制“DC联络开关组件”中K1-K6的不同闭合与断开组合可实现四条“直流线路”的多种运行方式：四条“直流线路”的不同两两合环运行方式(即：“直流线路1”与“直流线路2”合环、“直流线路3”与“直流线路4”合环；“直流线路1”与“直流线路3”合环、“直流线路2”与“直流线路4”合环；“直流线路1”与“直流线路4”合环、“直流线路2”与“直流线路3”合环)；四条“直流线路”的不同三并一开环运行方式(即：“直流线路1”、“直流线路2”和“直流线路3”并列，“直流线路4”开环；“直流线路2”、“直流线路3”和“直流线路4”并列，“直流线路1”开环；“直流线路1”、“直流线路3”和“直流线路4”并列，“直流线路2”开环；“直流线路1”、“直流线路2”和“直流线路4”并列，“直流线路3”开环)；四条“直流线路”并列运行方式；四条“直流线路”均开环运行方式。因此，选择控制“DC联络开关组件”中K1-K6的不同闭合与断开组合，与四条“直流线路”各自对应的“T接线”中的“AC/DC联络变换器”的控制协调配合，可实现本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例的正常运行条件下的优化运行和故障(失去部分电源或部分网络遭受破坏)条件下的功率流/能量流协调控制。

参考图1，不失一般性，以“T接线1”为例，阐述本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例中一个“T接线”的独立运行方式。

此时，变压器T1、T2低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B1、B2、B3、B4、B5、B6闭合，“三绕组联络变压器T3”第三绕组出口的三相交流断路器B7闭合，“直流线路1”末端的直流断路器DB1断开；“T接线1”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路1”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和380V交流负荷。

在上述网络连接条件下，“三绕组联络变压器T3”的作用是非常关键的。其一，“三绕组联络变压器T3”的第一绕组和第二绕组串联在“T接线1”之“10kV环网线路”中间有效减小了环流，甚至，当变压器T1低压侧的10kV母线电压与T2低压侧的10kV母线电压的相角差较小时，可将环流降到0。这就使得“T接线1”的“10kV环网线路”可以合环运行。其二，将“三绕组联络变压器T3”的第三绕组连接至“AC/DC联络变换器CV1”的交流端口，而将“AC/DC联络变换器CV1”的直流端口连接至“直流线路1”的首端，使得“直流线路1”同时得到两个网侧电源(即变压器T1低压侧的10kV母线和变压器T2低压侧的10kV母线)支撑，具体地说，根据功率平衡情况，“直流线路1”可能与“三绕组联络变压器T3”的第一绕组侧交换功率或第二绕组侧交换功率或第一绕组侧、第二绕组侧同时交换功率。这增强了交、直流系统之间功率交换的灵活性且提高了运行可靠性。其三，根据电力系统知识易于理解，只要流过“三绕组联络变压器T3”各绕组的有功功率的方向一经确定，则“T接线1”的运行方式即可确定。

显然，流过“三绕组联络变压器T3”各绕组的有功功率的方向取决于这些主要因素：变压器T1低压侧的10kV母线电压相对于T2低压侧的10kV母线电压的相位超前、滞后情况；“T接线1”中“10kV环网线路”四个分段上的本地电源与负荷的有功功率平衡情况；“直流线路1”上本地电源和负荷的有功功率平衡情况；“三绕组联络变压器T3”各绕组之间的阻抗大小；“AC/DC联络变换器CV1”的控制方式。根据上述主要因素的不同组合，流过“三绕组联络变压器T3”各绕组的有功功率的方向可归纳为四个类别(即“T接线1”的四类运行方式)：A类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”的第一绕组流向第二绕组和第三绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”的第二绕组流向第一绕组和第三绕组；B类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”的第一绕组和第二绕组流向第三绕组；C类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”的第一绕组和第三绕组流向第二绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”的第二绕组和第三绕组流向第一绕组；D类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”的第三绕组流向第一绕组和第二绕组。针对上述A、B、C、D四个类别运行方式的任一确定运行工况，可以采用交直流混合网络的潮流计算以得出“T接线1”的功率分布和电压分布，这是本领域技术人员所熟知的，因而这里不进一步展开讨论。

参考图1，不失一般性，以“T接线1”的“直流线路1”和“T接线4”的“直流线路4”合环运行为例，阐述本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例中两个“T接线”的直流线路合环运行方式。

此时，变压器T1、T2低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B1、B2、B3、B4、B5、B6闭合，“三绕组联络变压器T3”第三绕组出口的三相交流断路器B7闭合，“直流线路1”末端的直流断路器DB1闭合；“T接线1”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路1”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和380V交流负荷。同时，变压器T10、T11低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B22、B23、B24、B25、B26、B27闭合，“三绕组联络变压器T12”第三绕组出口的三相交流断路器B28闭合，“直流线路4”末端的直流断路器DB4闭合；“T接线4”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(附图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路4”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和(通过DC/AC接入)低压交流负荷。除上述之外，“DC联络开关组件”中的K1-K4断开，K5的闭合/断开状态由“T接线2”和“T接线3”的直流线路运行方式选择而定，K6闭合。

在上述网络连接条件下，“三绕组联络变压器T3”、“三绕组联络变压器T12”的作用是非常关键的。其理由同前，此处不再赘述。

类似地，流过“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”各绕组的有功功率的方向可归纳为四个类别(即“T接线1”/“T接线4”的四类运行方式)：A类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组流向第二绕组和第三绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”的第二绕组流向第一绕组和第三绕组；B类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组和第二绕组流向第三绕组；C类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组和第三绕组流向第二绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”的第二绕组和第三绕组流向第一绕组；D类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T12”的第三绕组流向第一绕组和第二绕组。针对上述“T接线1”和“T接线4”的A、B、C、D四个类别运行方式的某一特定组合(也就是“T接线1”与“T接线4”的这些运行方式类别组合之一：AA、BB、CC、DD、AB、AC、AD、BA、BC、BD、CA、CB、CD、DA、DB、DC)的任一确定运行工况，可以采用交直流混合网络的潮流计算以得出“T接线1”和“T接线4”的功率分布和电压分布，这是本领域技术人员所熟知的，因而这里不进一步展开讨论。

参考图1，不失一般性，以“T接线1”的“直流线路1”、“T接线2”的“直流线路2”、“T接线4”的“直流线路4”并列运行为例，阐述本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例中三个“T接线”的直流线路并列运行方式。

此时，变压器T1、T2低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B1、B2、B3、B4、B5、B6闭合，“三绕组联络变压器T3”第三绕组出口的三相交流断路器B7闭合，“直流线路1”末端的直流断路器DB1闭合；“T接线1”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路1”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和(通过DC/AC接入)低压交流负荷。同时，变压器T4、T5低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B8、B9、B10、B11、B12、B13闭合，“三绕组联络变压器T6”第三绕组出口的三相交流断路器B14闭合，“直流线路2”末端的直流断路器DB2闭合；“T接线2”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路2”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和380V交流负荷。还有，变压器T10、T11低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B22、B23、B24、B25、B26、B27闭合，“三绕组联络变压器T12”第三绕组出口的三相交流断路器B28闭合，“直流线路4”末端的直流断路器DB4闭合；“T接线4”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路4”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和(通过DC/AC接入)低压交流负荷。除上述之外，“DC联络开关组件”中的K2、K4、K5断开，K1、K3、K6至少有两个闭合。

在上述网络连接条件下，“三绕组联络变压器T3”、“三绕组联络变压器T6”、“三绕组联络变压器T12”的作用是非常关键的。其理由同前，此处不再赘述。类似地，流过“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”各绕组的有功功率的方向可归纳为四个类别(即“T接线1”/“T接线2”/“T接线4”的四类运行方式)：A类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组流向第二绕组和第三绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第二绕组流向第一绕组和第三绕组；B类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组和第二绕组流向第三绕组；C类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组和第三绕组流向第二绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第二绕组和第三绕组流向第一绕组；D类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第三绕组流向第一绕组和第二绕组。针对上述“T接线1”、“T接线2”和“T接线4”的A、B、C、D四个类别运行方式的某一特定组合(指64种组合之一，本领域技术人员易于列出这64种组合，此处不一一列出)的任一确定运行工况，可以采用交直流混合网络的潮流计算以得出“T接线1”、“T接线2”和“T接线4”的功率分布和电压分布，这是本领域技术人员所熟知的，因而这里不进一步展开讨论。

参考附图，针对四个“T接线”的“直流线路1”、“直流线路2”、“直流线路3”、“直流线路4”并列运行，阐述本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例中四个“T接线”的直流线路并列运行方式。

此时，变压器T1、T2低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B1、B2、B3、B4、B5、B6闭合，“三绕组联络变压器T3”第三绕组出口的三相交流断路器B7闭合，“直流线路1”末端的直流断路器DB1闭合；“T接线1”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路1”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和380V交流负荷。同时，变压器T4、T5低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B8、B9、B10、B11、B12、B13闭合，“三绕组联络变压器T6”第三绕组出口的三相交流断路器B14闭合，“直流线路2”末端的直流断路器DB2闭合；“T接线2”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路2”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和(通过DC/AC接入)低压交流负荷。还有，变压器T7、T8低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B15、B16、B17、B18、B19、B20闭合，“三绕组联络变压器T9”第三绕组出口的三相交流断路器B21闭合，“直流线路3”末端的直流断路器DB3闭合；“T接线3”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路3”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和(通过DC/AC接入)低压交流负荷。以及，变压器T10、T11低压侧的10kV母线均带电，10kV三相交流断路器B22、B23、B24、B25、B26、B27闭合，“三绕组联络变压器T12”第三绕组出口的三相交流断路器B28闭合，“直流线路4”末端的直流断路器DB4闭合；“T接线4”中的“10kV环网线路”的四个分段均可能接有本地电源和负荷(图1中虽未示出这些本地电源和负荷，但这些为本领域技术人员所熟知)、“直流线路4”上可能接有(参见图2)可再生能源分布式发电系统、储能系统、电动汽车充电设施、直流负荷和(通过DC/AC接入)低压交流负荷。除上述之外，“DC联络开关组件”中的K1-K4至少有三个闭合，或K5、K6闭合再加K1-K4至少有一个闭合，或K1-K6至少有四个闭合。

在上述网络连接条件下，“三绕组联络变压器T3”、“三绕组联络变压器T6”、“三绕组联络变压器T9”、“三绕组联络变压器T12”的作用是非常关键的。其理由同前，此处不再赘述。

类似地，流过“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T9”/“三绕组联络变压器T12”各绕组的有功功率的方向可归纳为四个类别(即“T接线1”/“T接线2”/“T接线3”/“T接线4”的四类运行方式)：A类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T9”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组流向第二绕组和第三绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T9”/“三绕组联络变压器T12”的第二绕组流向第一绕组和第三绕组；B类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组和第二绕组流向第三绕组；C类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T9”/“三绕组联络变压器T12”的第一绕组和第三绕组流向第二绕组，或者有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T9”/“三绕组联络变压器T12”的第二绕组和第三绕组流向第一绕组；D类，有功功率从“三绕组联络变压器T3”/“三绕组联络变压器T6”/“三绕组联络变压器T9”/“三绕组联络变压器T12”的第三绕组流向第一绕组和第二绕组。针对上述“T接线1”、“T接线2”、“T接线3”和“T接线4”的A、B、C、D四个类别运行方式的某一特定组合(指256种组合之一，本领域技术人员易于列出这256种组合，此处不一一列出)的任一确定运行工况，可以采用交直流混合网络的潮流计算以得出“T接线1”、“T接线2”、“T接线3”和“T接线4”的功率分布和电压分布，这是本领域技术人员所熟知的，因而这里不进一步展开讨论。

参考图1，不失一般性，以“T接线1”为例，阐述本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例中一个“T接线”的独立运行方式下发生故障后的韧性表现。

在此，逐一分析“T接线1”故障前分别正常运行于A、B、C、D四类运行方式而后或失去部分网侧电源、或失去本地电源、或“10kV环网线路”发生短路故障、或“直流线路1”发生短路故障、或“三绕组联络变压器T3”内部发生短路故障、或“AC/DC联络变换器CV1”内部发生故障条件下的韧性表现。

参考图1，“T接线1”有两个网侧电源，即变压器T1低压侧的10kV母线和变压器T2低压侧的10kV母线。如果这两个网侧电源失去一个，比如B1或B6跳闸，则由于还有另一个网侧电源支撑而不会造成对接在“T接线1”的“10kV环网线路”上的负荷以及接在“直流线路1”上的负荷的供电中断。这个结论对于“T接线1”在失去一个网侧电源前无论运行于A、B、C、D哪类运行方式都适用。可见，本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例，其一个独立运行的“T接线”失去部分网侧电源时具有很好的韧性。

参考图1和图2，“T接线1”的“直流线路1”上有本地电源，根据电力工程知识易知，如果失去部分或全部接在“直流线路1”上的本电源，则由于有两个网侧电源的支撑，不会造成对“T接线1”的负荷的供电中断。这个结论对于“T接线1”在失去部分或全部本地电源前无论运行于A、B、C、D哪类运行方式都适用。因此，本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例，其一个独立运行的“T接线”失去部分或全部本地电源时具有很好的韧性。

参考图1，如果在“T接线1”之“10kV环网线路”的某个分段上发生相间短路故障，根据电力工程知识易知，配电网自动化系统将会隔离所述发生相间短路故障分段而“T接线1”的健全部分将可恢复运行。特别是，该“10kV环网线路”为四个分段且中间串联了“三绕组联络变压器T3”的第一绕组和第二绕组，为快速识别和隔离所述发生相间短路故障分段创造了良好条件，从而：接在该“10kV环网线路”健全分段上的负荷可以迅速恢复供电；如果“T接线1”的“AC/DC联络变换器CV1”具备阻断交流侧电压骤降传递至直流侧的能力，并且接在“直流线路1”上的储能系统具有短时维持“直流线路1”电压的能力，则接在“直流线路1”上的本地电源和负荷均不会出现运行中断。除上述之外，如果在“T接线1”之“10kV环网线路”的某个分段上发生单相接地故障，根据电力工程知识易知：对于其“10kV环网线路”中性点采用电阻接地的情况，“T接线1”的韧性表现与在其“10kV环网线路”的某个分段上发生相间短路故障时一样；对于其“10kV环网线路”中性点采用消弧线圈接地的情况，由于该“10kV环网线路”为四个分段且中间串联了“三绕组联络变压器T3”的第一绕组和第二绕组，可以快速识别发生单相接地故障分段，为迅速排除单相接地故障创造了良好条件，提升了配电网的韧性。

上述结论对于“T接线1”在其“10kV环网线路”的某个分段上发生相间短路故障或单相接地故障前无论运行于A、B、C、D哪类运行方式都适用。因此，本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例，其一个独立运行的“T接线”在其“10kV环网线路”的某个分段上发生相间短路故障或单相接地故障时具有良好的韧性。

对于“直流线路1”发生短路故障，“DC短路电流限制器1”将发挥作用，限制短路电流的上升率和峰值，接在“直流线路1”上的分布式电源及储能系统的DC/DC变换器将停止输出，断路器B7将跳闸切断来自网侧电源的短路电流分量，而“T接线1”的“10kV环网线路”闭环继续运行。但此时，“直流线路1”必须退出运行，这是情理之中的。

对于“三绕组联络变压器T3”内部发生短路故障，“三绕组联络变压器T3”的纵联差动保护将立即跳闸其三侧断路器，此时，“T接线1”的“10kV环网线路”开环继续运行，但“直流线路1”失去网侧电源支撑，无法继续运行。

对于“AC/DC联络变换器CV1”内部发生故障，“三绕组联络变压器T3”的第三绕组断路器将跳闸，“AC/DC联络变换器CV1”也将退出运行，此时，“T接线1”的“10kV环网线路”闭环继续运行，但“直流线路1”必须退出运行。

可见，一个“T接线”独立运行时，在其“三绕组联络变压器”或“AC/DC联络变换器”内部发生故障时，其“10kV环网线路”仍然有良好的韧性，但其“直流线路”韧性不足。因此，两个或两个以上“T接线”的“直流线路”合环或并列运行是有必要的。

参考图1，不失一般性，以“T接线1”的“直流线路1”和“T接线4”的“直流线路4”合环运行为例，阐述本发明一种用交直流主动联络和短路电流限制提升韧性的配电网结构实施例中两个“T接线”的直流线路合环运行方式下发生故障后的韧性表现。

在此，在其中一个“T接线”上失去部分网侧电源、或失去本地电源、或“10kV环网线路”发生短路故障的韧性表现与“T接线”独立运行方式下发生故障后的韧性表现是相似的，具有很好的韧性，在此不再赘述。因此，下面重点分析在其中的“直流线路”发生短路故障、“三绕组联络变压器”内部发生短路故障、“AC/DC联络变换器”内部发生故障条件下的韧性表现。

不失一般性，设在“直流线路1”上发生短路故障，则“三绕组联络变压器T3”和“三绕组联络变压器T12”的第三绕组出口断路器均跳闸，合环运行的“直流线路1”和“直流线路4”暂时退出运行。但是，断路器DB1和DB4可配置指向本直流线路的直流功率方向保护，使得DB1跳闸(在短路电流将为0后跳闸)、DB4不停跳闸，于是，“直流线路4”可以快速恢复运行。此时，“直流线路1”退出运行，这是情理之中的。可见，在这种故障条件下，也可有良好的韧性表现。

不失一般性，设在“三绕组联络变压器T3”内部发生故障，则相应的纵联差动保护跳开“三绕组联络变压器T3”三侧断路器，从而“T接线1”的“10kV环网线路”可以开环继续运行；而控制“AC/DC联络变换器CV1”隔离其交流端口的电压骤降和闪变传递至其直流端口，则“三绕组联络变压器T3”内部发生故障的影响不会波及合环运行的“直流线路1”和“直流线路4”，此时虽然“AC/DC联络变换器CV1”由于失去网侧电源不能继续向直流线路输出功率或吸收直流线路功率，但“AC/DC联络变换器CV4”运行于维持直流线路电压模式，可以继续支撑直流线路运行，因此，两条合环运行的直流线路在将开环继续运行。可见，在这种故障条件下，韧性表现很好。

不失一般性，设在“AC/DC联络变换器CV1”内部发生故障，则“三绕组联络变压器T3”和“三绕组联络变压器T12”的第三绕组出口断路器均跳闸，合环运行的“直流线路1”和“直流线路4”暂时退出运行。但是，断路器DB1和DB4可配置指向本直流线路的直流功率方向保护，使得DB1跳闸(在短路电流将为0后跳闸)、DB4不停跳闸，于是，“直流线路4”可以快速恢复运行；还可以在“AC/DC联络变换器CV1”直流端口装设隔离开关并为其配置相应的指向“AC/DC联络变换器CV1”的直流功率方向保护，则可在短路电流将为0后自动打开所述隔离开关，从而“直流线路1”也可快速恢复运行。可见，在这种故障条件下，也可有良好的韧性表现。

需要指出的是，对于三个“T接线”和四个“T接线”的“直流线路”并列运行的情况，分析结果与上述类似，从而无需再赘述。

本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。