本发明涉可调容混合变压器，具体涉及一种可调容混合变压器及协调控制方法。
背景技术：
1、近年来，在“双碳”目标要求下，配电网的节能降损问题日益受到关注，尤其是在农村电网中，农闲时配电变压器白天几乎接近空载运行状态，其空载损耗在10kv配电网中的损耗占比近40%，如何降低配电变压器空载损耗，对降低10kv配电损耗具有十分重要的作用。而可调容多功能变压器可以根据实际负荷大小，通过有载调容开关自动调节变压器运行容量。但在进行容量切换瞬间，变压器会产生极大的冲击电弧，从而损伤切换开关的触头，电弧会让变压器油碳化、产生特征气体，影响绝缘油的品质，进一步影响变压器的主绝缘，降低变压器的可靠性，在一定程度上限制了可调容多功能变压器的发展。因此，从维护电力系统稳定运行的角度出发，可调容多功能变压器无弧调容能力至关重要，该能力是实现可调容多功能变压器大规模运用于配电网中，节能降损的关键技术之一。
2、目前有载有载调容变压器有手动式机械调容变压器，电动式机械调容变压器，电力电子式调容变压器和复合式调容变压器四种。其中，手动式有载调容变压器在调容时，需要工作人员手动改变变压器开关容量，考虑到工作人员的安全性，一般不带负载进行调容，主要应用于无载调容变压器；
3、调容开关主要是通过电机作为驱动力来改变有载调容变压器的容量的，其成本低、结构简单且具有高可靠性，但是有载调容开关改变触头时，会产生电弧，使得变压器油温升高，造成变压器损坏，缩短使用寿命；
4、电力电子式有载有载调容变压器在调容切换时，虽不会产生电弧，但由于需要串并联较多晶闸管，致使体积较大，发热严重，经济成本较高；
5、复合式有载调容变压器由于也使用大量的晶闸管，控制系统极为复杂，且稳定性较差，在实际中难以大量应用，实用价值不高。
6、目前的有载调压开关，采用电力电子器件辅助机械触头切换，切换过程无电弧，不会使变压器绝缘油劣化，增加开关使用寿命；切换完成后电力电子器件退出载流回路，由机械触头载流，降低电力电子器件导通损耗，增强电力电子器件的可靠性；但开关与电力电子式开关相比，切换速度较慢，且结构复杂。另外，开关用于有载调容变压器的调容调压开关的研究与应用还鲜见公开报道。
7、因此，需提供一种适用于配电网的可调容混合变压器。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种适用于配电网不同负荷容量切换的可调容混合变压器及协调控制方法，能够通过消除有载调容变压器容量切换时产生的冲击电弧来提高电能质量和供电可靠性。
2、本发明第一方面提供一种可调容混合变压器，包括有载调容变压器、带储能的多功能变流器、开关km1和固态开关km3；
3、所述有载调容变压器的高压侧通过所述开关km1与中压配电网连接，所述有载调容变压器低压侧通过所述固态开关km3与所述带储能的多功能变流器的交流输出侧连接；
4、所述带储能的多功能变流器包括多功能变流器和储能电池；所述多功能变流器的直流侧与所述储能电池相连接，所述带储能的多功能变流器的交流输出侧与用户端负载连接。
5、基于上述，所述有载调容变压器包括变压器本体和开关s1、s2、s3、s4、s5、s6，以及开关k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9；所述变压器本体的一次侧高压绕组接入有开关s1、s2、s3、s4、s5、s6，用于控制高压绕组的三角连接及星形连接；所述变压器本体的二次侧低压绕组每相采用三个低压绕组，三个低压绕组的变比均为27%:73%:73%；所述变压器本体的二次侧低压绕组连接有开关k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9，用于控制二次侧低压绕组的串并联连接。
6、基于上述，还包括开关km2；所述开关km2作为备用开关，并联在所述固态开关km3两侧；在所述固态开关km3发生故障时，闭合所述开关km2以短路所述固态开关km3，并作为备用通路。
7、基于上述，还包括开关km4；所述开关km4，并联在所述有载调容变压器的低压侧和所述带储能的多功能变流器交流输出侧两端，用于在线路设备检修时闭合以进行旁路导通。
8、本发明第二方面提供一种所述调容多功能变压器的协调控制方法：
9、设置所述有载调容变压器在电网正常运行时的两种运行模式：
10、运行模式1：所述有载调容变压器运行在dyn大容量运行模式；
11、运行模式2：所述有载调容变压器运行在yyn小容量运行模式；
12、在电网正常运行时，所述开关km1和所述固态开关km3处于闭合状态；
13、实时监测用户负载端的负荷大小，根据用户负载端的负荷容量变化情况，控制所述有载调容变压器在运行模式1和运行模式2之间调容切换，以及断开所述固态开关km3；在调容切换过程中，所述带储能的多功能变流器在所述有载调容变压器调容切换时协助调容。
14、基于上述，当用户负载端的负荷容量变化超一定阈值需要调容时，首先启动所述带储能的多功能变流器的p、q潮流控制策略，补偿用户负载端所需功率；在所述可调容混合变压器侧的功率和电流降为零后，断开所述固态开关km3；在断开所述固态开关km3的同时，若用户负载端的负荷容量变化是由大容量降为小容量，则所述有载调容变压器由运行模式1切换到运行模式2；若用户负载端的负荷容量变化是由小容量降为大容量，则所述有载调容变压器由运行模式2切换到运行模式1；在断开所述固态开关km3的同时，切换所述带储能的多功能变流器为v、f定电压控制模式，补偿用户负载端的电压，维持用户负载端电压恒定。
15、基于上述，所述有载调容变压器包括变压器本体和开关s1、s2、s3、s4、s5、s6，以及开关k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9；
16、所述变压器本体的一次侧高压绕组接入有开关s1、s2、s3、s4、s5、s6，用于控制高压绕组的三角连接及星形连接；
17、所述变压器本体的二次侧低压绕组每相采用三个低压绕组，三个低压绕组的变比均为27%:73%:73%；所述变压器本体的二次侧低压绕组连接有开关k1、k2、k3、k4、k5、k6、k7、k8、k9，用于控制二次侧低压绕组的串并联连接；
18、所述有载调容变压器工作在运行模式1时，所述开关s1、s3、s5闭合，一次侧高压绕组三角连接；开关k4、k5、k6、k7、k8、k9闭合，二次侧低压绕组中每相的低压绕组ⅱ和低压绕组ⅲ并联后与低压绕组ⅰ串联；
19、所述有载调容变压器工作在运行模式2时，所述开关s2、s4、s6闭合，一次侧高压绕组星形连接；开关k1、k2、k3闭合，二次侧低压绕组串联连接。
20、基于上述，所述有载调容变压器由运行模式1切换至运行模式2时，首先断开开关s1、s3、s5，经过δt1后，闭合开关k1、k2、k3，同时断开开关k4、k5、k6、k7、k8、k9，延时δt2后，闭合开关s2、s4、s6，完成有载调容变压器的大容量运行模式到小容量运行模式的切换；
21、所述有载调容变压器由运行模式2切换至运行模式1时，首先断开开关s2、s4、s6，经过δt1后，闭合开关k4、k5、k6、k7、k8、k9，同时断开开关k1、k2、k3，延时δt2后，闭合开关s1、s3、s5，完成有载调容变压器的小容量运行模式到大容量运行模式的切换。
22、基于上述，在三相输电线路发生单相或三相接地时，闭合所述固态开关km3，同时所述带储能的多功能变流器直接切换到v、f定电压控制模式，维持用户负载端的电压恒定。
23、基于上述，所述带储能的多功能变流器的p、q潮流控制策略为采用功率外环和电流内环双闭环控制有功功率和无功功率的方法，通过dq参考系中的电流控制有功功率和无功功率的功率输出；
24、所述带储能的多功能变流器的v、f定电压控制模式采用dq坐标下的电压电流双闭环控制方法进行电压补偿。
25、与现有技术相比，本发明具有如下特点：
26、1）通过控制带储能的多功能变流器对功率和负载侧电压进行补偿，在调容切换时，由进行功率补偿，使有载调容变压器内部电流降为零，实现无弧切换，避免了以往有载调容变压器容量切换时产生的过电流冲击，大大提高了变压器的使用寿命；在切换时带储能的多功能变流器进行定电压和频率控制，补偿负载端电压，维持负载端电压不变，提高了配电网运行的可靠性和持续性。
27、2）具备故障穿越、电压暂降支撑功能，为负载不间断供电，在配电网主电路发生任何故障时，都可以断开固态开关km3，由带储能的多功能变流器对负载电压进行电压支撑，实现为用户端不间断供电的目标。
1.一种可调容混合变压器，其特征在于：包括有载调容变压器、带储能的多功能变流器、开关km1和固态开关km3；
2.根据权利要求1所述的可调容混合变压器，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的可调容混合变压器，其特征在于：还包括开关km2；
4.根据权利要求1所述的可调容混合变压器，其特征在于：还包括开关km4；
5.一种权利要求1所述的可调容混合变压器的协调控制方法，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的协调控制方法，其特征在于：
7.根据权利要求5或6所述的协调控制方法，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的协调控制方法，其特征在于：所述有载调容变压器由运行模式1切换至运行模式2时，首先断开开关s1、s3、s5，经过δt1后，闭合开关k1、k2、k3，同时断开开关k4、k5、k6、k7、k8、k9，延时δt2后，闭合开关s2、s4、s6，完成有载调容变压器的大容量运行模式到小容量运行模式的切换；
9.根据权利要求5或6所述的协调控制方法，其特征在于：
10.根据权利要求5或6所述的协调控制方法，其特征在于：所述带储能的多功能变流器的p、q潮流控制策略为采用功率外环和电流内环双闭环控制有功功率和无功功率的方法，通过dq参考系中的电流控制有功功率和无功功率的功率输出；
