SOP配电网柔性互联技术的应用和发展

相对于配电二次系统的飞速发展，近年来智能配电网一次装备技术的发展多集中在“源”、“荷”层面，在配电“网”层面可支持电网灵活调度与控制的一次装备仍相对简单和匮乏，其发展相对滞后，与传统配电装备相比缺少本质上的革新与进步。面向配电层面的智能软开关（Soft Open Points，SOP）技术正引起新一次的研究热潮。SOP技术旨在以可控电力电子变换器代替传统基于断路器的馈线联络开关，从而实现馈线间常态化柔性“软连接”，能够提供灵活、快速、精确的功率交换控制与潮流优化能力。

1.基于SOP的配电网柔性互联理念

与基于联络开关的常规网络联接方式相比，SOP实现了馈线间常态化柔性互联，避免了开关频繁变位造成的安全隐患，大大提高了配网控制的灵活性和快速性，使配电网同时具备了开环运行与闭环运行的优势，并集中体现在：①调节能力更强；②响应速度更快；③动作成本更低；④故障影响更小。

图1SOP接入位置

2.基于SOP的柔性互联关键技术

随着基于SOP的柔性互联技术在配电系统各个环节中的广泛应用，智能配电网将逐渐发展成为智能柔性供电网络，使传统配电装备与技术体系发生根本性变化，并集中体现在运行优化、故障恢复、优化配置、以及装备实现等几个关键技术。

1）运行优化技术

SOP通过准确控制两侧有功功率交换、并根据需要向两侧分别提供无功补偿来优化全网潮流分布，能够快速跟踪分布式能源和负荷的动态变化，确保配网实时处在优化的运行状态。

2）故障恢复技术

更快的故障恢复速度是基于SOP的柔性互联配电网的重要优势之一，与智能配电网的自愈特征高度契合。通过在故障发生后实施适当的控制策略，SOP能够提供限制短路电流、快速供电恢复等关键能力。

3）优化配置技术

SOP的建设投资和运行成本与其设备容量存在正相关，同时其对配网运行水平的提升效果有着明显的边际递减效应。因此，在实际应用中希望能够采用最为合理的SOP容量和布局来尽量降低建设和运行成本，实现综合收益的最大化。

4）装备实现技术

装备拓扑设计与制造技术水平将直接决定SOP的投资成本和应用性能，是柔性互联技术推广应用中极为关键的一环。现有的电力电子器件往往无法在绝缘耐压水平、最大载流量、开关频率等方面同时满足SOP的性能要求，使SOP理想拓扑难以实现。

3.基于SOP的柔性互联技术应用、发展与展望

智能配电网柔性互联技术需要与系统多样化的拓扑结构与运行模式相适应，在常规馈线柔性互联的基础上，往往还需要满足多线供电、多电压等级供电、多级变电站互联、储能辅助调节等不同场景下的柔性互联需求。这些特殊需求将使未来SOP在结构与功能上逐渐多元化发展，如图2所示。

图2基于SOP的柔性互联技术未来发展与应用

1）多端柔性互联技术

为了适应多线供电场景下的柔性互联需求，降低设备改造成本与工作量，在常规的双端SOP的基础上，能够进一步实现多条馈线柔性互联的多端SOP将成为未来重要发展方向之一。

2）变电站间柔性互联技术

柔性互联使各变电站能够根据运行状态进行主动负荷分配，以及在必要时由SOP提供精确无功补偿，从而能够充分利用各站点供电能力，优化主变负载率水平，对重载站点来说能够降低其运行风险，对大容量轻载站点则可以提高资产利用率与运行经济性。

3）多电压等级柔性互联技术

多电压等级馈线的柔性互联能力将极大地提升SOP装置在复杂配电网中的应用灵活性与适用性，有助于充分发挥高电压等级馈线的供电能力，强化SOP对相连馈线或站点间的相互支撑作用。

4）储能联合接入技术

通过SOP中的直流环节，蓄电池等各种能量型直流储能元件能够很方便的接入到配网中。利用SOP两侧的电力电子变换器实现储能元件的充放电控制，从而使SOP在原有功率传输功能的基础上进一步具备了能量存储功能，成为高度集成的综合能量变换装置。

4.结语

基于SOP的柔性互联技术能够为智能配电网运行控制能力问题提供富有针对性的解决方案，对智能配电技术的不断发展和完善有着重要意义，相关研究正在国内外广泛开展。在未来，高性能电力电子技术的日趋成熟及单位容量成本的不断下降将对SOP技术发展进步形成有力推动，而配电系统重要性的不断提升以及配电市场的进一步完善将使SOP的技术价值得以充分发挥。智能配电网的市场化、多目标、多场景、强不确定性和随机性等复杂特征对SOP的运行优化、故障恢复、优化配置、装备实现等问题均提出了巨大挑战，尽快开展相关技术的研究与探索极为必要。与此同时，建议尽快选取一次网架坚强、二次系统完备的配电网开展相关示范工程建设，以验证SOP接入系统后的经济、社会和环境效益。