隨著發(fā)電與用電形式的多樣化，配電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中扮演的角色愈發(fā)重要。各種分布式新能源的高效消納、能源的協(xié)調(diào)調(diào)配，以及用戶側(cè)的高質(zhì)供給等都經(jīng)由配電網(wǎng)來完成，為此發(fā)展智能配電系統(tǒng)已成為國內(nèi)外的共識。

柔性多狀態(tài)開關(guān)可以滿足智能配電網(wǎng)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(guān)鍵配電裝備。針對我國城鄉(xiāng)配電網(wǎng)發(fā)展薄弱的現(xiàn)狀，柔性多狀態(tài)開關(guān)技術(shù)的應(yīng)用還有望提升中壓線路聯(lián)絡(luò)率，構(gòu)建堅強的負荷轉(zhuǎn)移通道，改善電能質(zhì)量等。

目前，對柔性多狀態(tài)開關(guān)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(tài)開關(guān)的概念。國內(nèi)，天津大學(xué)王成山教授團隊較早提出柔性多狀態(tài)開關(guān)的應(yīng)用前景。柔性多狀態(tài)開關(guān)是一種電力電子裝置，它能夠準(zhǔn)確完成其所連接兩端有源系統(tǒng)的有功功率和無功功率的交換。

柔性多狀態(tài)開關(guān)的使用徹底改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行的工作模式，相較于傳統(tǒng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)（Traditional Contact Switch, TS），其避免了因開關(guān)頻繁變位引起的安全隱患，同時給配電網(wǎng)絡(luò)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(tài)開關(guān)改善分布式電源消納能力等的應(yīng)用。文獻[7]介紹了配電網(wǎng)系統(tǒng)中電力電子裝備的應(yīng)用。文獻[8]分析了柔性多狀態(tài)開關(guān)對分布式電源發(fā)揮的作用。文獻[9]對柔性多狀態(tài)開關(guān)在智能配電網(wǎng)互聯(lián)的技術(shù)進行了分析和展望。

上述文獻僅對柔性多狀態(tài)開關(guān)做一般性介紹，并未對其應(yīng)用詳細研究。本文在已有文獻的基礎(chǔ)上，對柔性多狀態(tài)開關(guān)進行建模分析，并對不同電壓等級、電網(wǎng)頻率、電壓相位柔性互聯(lián)進行仿真驗證。

圖1 常開聯(lián)絡(luò)開關(guān)

圖2 柔性多狀態(tài)開關(guān)

結(jié)論

柔性多狀態(tài)開關(guān)作為一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的電力電子裝備，被視為提升供電靈活性及可靠性的關(guān)鍵配電裝備，有助于實現(xiàn)配電網(wǎng)的智能化。柔性多狀態(tài)開關(guān)的使用徹底改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)中閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行的工作模式。本文通過對柔性多狀態(tài)開關(guān)的數(shù)學(xué)模型分析和仿真，可得以下結(jié)論：

1）柔性多狀態(tài)開關(guān)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(tài)開關(guān)系統(tǒng)可以實現(xiàn)有功功率和無功功率的解耦控制。

2）當(dāng)兩個配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的電壓等級、電網(wǎng)頻率及電壓相位不同或三相不平衡時，可通過柔性多狀態(tài)開關(guān)實現(xiàn)柔性互聯(lián)，進行能量傳輸和交換，且動態(tài)響應(yīng)較好。

3）由于柔性多狀態(tài)開關(guān)中一個變流器中采用定直流電壓控制，為此，可以將其應(yīng)用于多端配電網(wǎng)絡(luò)的柔性互聯(lián)和能量傳輸。

4）文中介紹了柔性多狀態(tài)開關(guān)在低壓配電網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用，若采用模塊化多電平拓撲，可將其應(yīng)用于中高壓配電網(wǎng)絡(luò)的柔性互聯(lián)。