具体实施方式

参考图1，示出了示例性中压交流(MVAC)配电网100，其被构造成从输电电网线路101接收高压交流(HVAC)功率，并通过馈电线向耦接到馈电线的中压负载或中压/低压(MV/LV)变电站提供MVAC功率。应当理解的是，对于某些应用，中压是指大于或等于1kV且小于100kV的电压，并且低压是指小于1kV的电压。对于某些其他应用，中压是指大于或等于1kV且小于或等于72kV的电压，并且低压是指小于1kV的电压。还应当理解的是，电网100的拓扑是出于解释的目的而示出的，并不旨在作为本公开的限制。尽管电网100利用单个线路图示出，但是电网100可以被构造成传输单相或多相功率。

电网100包括耦接到包括线路101的高压传输电网的高压/中压(HV/MV)变电站180和变电站190。变电站180包括耦接到线路101的降压变压器183、耦接到变压器183的MV总线182以及耦接到总线182的开关设备185和开关设备187。降压变压器183被构造成从线路101接收HVAC功率、将HVAC功率的高压降压到中压、并将MVAC功率输出到MV总线182。开关设备185和187被构造成选择性地断开，以便分别将馈电线110和馈电线120与MV总线182隔离。例如，开关设备185和187可以被构造成响应于检测到相对应的馈电线中的故障而断开。应当理解的是，电网100的开关设备(包括开关设备185和187)可以包括断路器、隔离开关或被构造成中断或防止MVAC配电网中的电流的流动的任何其他类型的开关设备。

变电站180包括HV/MV变电站控制器181，其被构造成与广域控制器(诸如监控和数据采集(supervisory control and data acquisition，SCADA)系统或系统操作员)、电网100内的可控设备(包括开关设备185和187、或联络开关设备151和161)、电网100内的多个测量设备105以及直流(direct current，DC)互连系统153和163通信。变电站控制器181被构造成响应于从广域控制器接收指令或信息、从电网100的DC互连系统接收指令或信息、或者响应于检测到电网100内的故障(仅举几个例子)，来操作电网100的可控设备，诸如开关设备或DC互连系统。应当理解的是，变电站180的任何或所有前述特征也可以存在于本文公开的其他HV/MV变电站中。

变电站190包括耦接到线路101的降压变压器193、耦接到变压器193的MV总线192以及耦接到总线192的开关设备195和197。降压变压器193被构造成从线路101接收HVAC功率、将HVAC功率的高压降压到中压，并将MVAC功率输出到MV总线192。变电站190还包括HV/MV变电站控制器191，其被构造成与DC互连系统163和173以及联络开关设备161和171通信。

电网100包括耦接到变电站180的馈电线110和馈电线120。馈电线110包括耦接到开关设备185的第一端和耦接到线端互连系统150的第二端。馈电线110包括通过诸如开关设备117的开关设备在连接点116处耦接在一起的线路区段111至115。电网100的连接点可以包括高压/低压(MV/LV)变电站、发电源或中压负载，仅举几个例子。馈电线120包括耦接到开关设备187的第一端和耦接到馈电线端互连系统150的第二端。馈电线120包括通过开关设备在连接点126处耦接在一起的线路区段121至123。

电网100包括耦接到变电站190的馈电线130和140。馈电线130包括耦接到开关设备195的第一端和耦接到互连系统170的第二端。馈电线130包括通过开关设备在连接点136处耦接在一起的线路区段131至135。馈电线140包括耦接到开关设备197的第一端和耦接到线端互连系统170的第二端。馈电线140包括通过开关设备在连接点146处耦接在一起的线路区段141至143。线端互连系统160通过线路区段103和104耦接在馈电线120和130之间。

电网100的每个线路区段具有额定功率容量、额定电压容量和额定电流容量。同一馈电线的线路区段可能具有不同的额定容量。额定电流容量和流过线路区段的电流量之间的差异称为余量。在其他实施例中，余量可以与线路区段的额定功率容量或额定电压容量相关。

在所示的实施例中，多个测量设备105被构造成测量每个线路区段的电特性。电特性包括电压、电流和功率，仅举几个例子。在其他实施例中，多个测量设备105可以仅被构造成测量每个馈电线的顶部区段(即段111、121、131和141)的电特性。馈电线110和馈电线120的测量设备向变电站控制器181传输测量数据，并且馈电线130和140的测量设备向变电站控制器191传输测量数据。在某些实施例中，多个测量设备105被构造成将测量数据传输到集中式控制器，该集中式控制器被构造成根据协调控制解决方案来操作电网100的所有馈电线的可控设备。

电网100的每个互连系统包括DC互连系统(也称为AC/AC功率转换器)，以及并联耦接的联络开关设备。联络开关设备通常是断开的，使得电网100以径向配置而不是网状配置布置。电网100的径向配置通常允许电流在一个方向上从变电站流到每条馈电线的端部。在正常(即无故障)操作期间，可以控制每个DC互连系统，以便平衡余量并最小化电网的馈电线上的损耗，从而降低功率损耗和热应力。线端互连系统150包括DC互连系统153和联络开关设备151。线端互连系统160包括DC互连系统163和联络开关设备161。线端互连系统170包括DC互连系统173和联络开关设备171。在某些实施例中，一个或多个互连系统包括DC互连系统，但不包括联络开关设备。在某些实施例中，一个或多个互连系统包括联络开关设备，但是没有DC互连系统。

每个DC互联系统包括两个双向AC/DC功率转换器，两个双向AC/DC功率转换器被构造成将AC功率转换为DC功率，并将DC功率转换为AC功率。例如，DC互连系统153包括由DC链路159耦接的AC/DC功率转换器155和157。AC/DC功率转换器155被构造成从线路区段115接收AC功率，并将AC功率转换成DC功率。转换器155还被构造成从AC/DC功率转换器157接收DC功率、将DC功率转换成AC功率、并将AC功率输出到线路区段115。AC/DC功率转换器157被构造成从线路区段123接收AC功率，并将AC功率转换成DC功率。转换器157还被构造成从AC/DC功率转换器155接收DC功率、将DC功率转换成AC功率、并将AC功率输出到线路区段123。在某些实施例中，每个AC/DC功率转换器包括电压源转换器。在某些实施例中，一个电压源转换器被操作来控制有功功率，而另一电压源转换器被操作来控制DC总线电压。在某些实施例中，每个AC/DC功率转换器操作来控制无功功率或AC电压。在其他实施例中，一个或多个DC互连系统包括另一双向AC/AC拓扑，诸如功率电子变压器，仅举一个例子。应当理解的是，电网100的任何或所有前述特征也可以存在于本文公开的其他MVAC配电网中。

参考图2，示出了用于响应于中压配电网中的馈电线故障的示例性过程200。过程200由电网控制系统实施，该电网控制系统包括至少一个计算机可读非暂时性介质和处理设备，该处理设备可以包括中央控制器、变电站控制器、DC互连系统控制器或其组合。还应当理解的是，可以设想对过程200的多种变化和修改，包括例如省略过程200的一个或多个方面、添加另外的条件和操作、和/或将操作和条件重组或分离成分离的过程。

过程200开始于操作201，其中电网控制系统检测中压配电网的线路区段中的一个中的馈电线故障。馈电线故障可以由变电站断路器的智能电子设备、继电器或与电网控制系统通信的其他类型的设备来检测。

过程200进行到操作203，其中通过断开一个或多个开关设备来定位和隔离故障。例如，变电站断路器可以首先隔离正在发生故障的整个馈电线。使用耦接在馈电线的线路区段之间的隔离设备，电网控制系统可以将馈电线的故障部分与馈电线的健康部分隔离。

过程200进行到操作205，其中电网控制系统选择一个联络开关闭合，以便将分段馈电线的健康部分重新连接到从电源接收功率的另一馈电线。对于耦接到多于一个联络开关的健康部分，电网控制系统仅选择联络开关设备中的一个闭合。闭合一个以上的联络开关可能以不受控制的方式互连多个馈电线，从而使得不可能在没有附加控制和保护系统的情况下控制馈电线负载。

电网控制系统可以基于断路器状态和相邻馈电线的余量来选择将闭合的联络开关。电网控制系统还可以使用在DC互连系统处测量的电压和功率流来选择将闭合的联络开关。在某些实施例中，基于相邻馈电线的余量和接收功率的馈电线的所需电压分布来选择联络开关。

过程200进行到操作207，其中所选择的联络开关被闭合，从而将馈电线的健康部分耦接到另一馈电线。耦接的效果是通过所耦接的馈电线的增加的功率流，其等于馈电线的标称功率流加上健康部分的附加功率流。

在联络开关与操作中的DC互连系统并联耦接的情况下，用于DC互连系统的有功功率设定点被降低到零以避免循环功率，并且用于DC互连系统的无功功率设定点或AC电压设定点被设定以协调耦接到DC互连系统的两条馈电线的AC电压的无功功率控制。DC互联系统的AC/DC功率转换器作为并联耦接的静态补偿器操作。

过程200进行到操作209，其中在故障被隔离后不久，耦接到分段馈电线的健康部分的所有负载和低压配电网通过所选择的联络开关接收功率。操作209优选用于部分服务恢复，在部分服务恢复中，一些负载被恢复，但是由于对于一些负载的显著停机时间，一些负载在故障的电缆段被修复时保持脱离。如果没有进一步的动作，操作209可能导致配电网中的另外的故障；然而，线路区段的热时间常数足够长，以便在过载的线缆经历故障之前执行以下操作211、213、215。

过程200进行到操作211，其中电网控制系统确定作为操作207的结果，馈电线路区段中的至少一个过载。对于配电网，馈电线的每个馈电线路区段具有相同的横截面，并且从而具有相同的电流容量，电网控制系统确定馈电线的顶部区段过载。对于具有带有不同横截面的线路区段的馈电线，操作211可以确定多个线路区段过载。

过程200进行到操作213，其中电网控制系统使用电网控制系统可用的电特性数据来确定用于至少一个DC互连系统的操作设定点。操作设定点可以包括有功功率设定点、无功功率设定点或AC电压设定点，仅举几个例子。确定操作设定点，以便从相邻馈电线提取可控量的功率，并将功率注入到带有过载的馈电线中。所注入的功率量足以减少通过过载段的功率流，以消除过载。使用配电网的电气特性来确定操作设定点，电气特性诸如是来自一条或多条馈电线的电压和电流测量以及开关设备状态，仅举几个例子。

在某些实施例中，使用在故障状况之前接收的测量来确定有功功率设定点。例如，故障前流经故障段的功率量可以用于确定有功功率设定点。在某些实施例中，使用故障前和故障后测量来确定有功功率设定点。在配电网包括对应于馈电线的线路区段的测量设备的情况下，可以确定设定点，以便在整个馈电线上保持电压分布并减少线路损耗。电压分布是馈电线上的不同点处的一组可接受的电压范围。无功功率设定点或AC电压设定点可以被设定为最小化损耗，同时符合额定电流和电压分布的电压范围。

在某些实施例中，电网控制系统使用所接收的测量来确定每个可用馈电线的余量。经计算的余量和断路器状态随后用于确定DC互联系统的操作设定点。在某些实施例中，电网控制系统确定配电网的有载抽头变换器的操作点，也称为抽头变换器位置，以便与DC互连系统的操作相协调，从而有效地最小化配电网中的功率损耗。在某些实施例中，电网控制系统使用最优功率流计算或基于规则的算法来协调DC互连系统设定点与其他功率设备的控制，诸如抽头变换器和断路器连接的并联电容器，仅举几个例子。

过程200进行到操作215，其中控制至少一个DC互连系统，以便向分段馈电线的健康部分传送功率。由至少一个DC互连系统传送的功率消除了过载段中的过载，从而防止后续故障发生。从DC互连系统传送的功率量被构造成以便不会由于功率传送而导致电网中的未来过载。在多个DC互连系统传送功率以消除过载状况的情况下，每个DC互连系统提供至少有效地降低过载状况的幅值的功率。

参考图3，示出了示例性中压配电网300，其包括耦接到高压传输线301的变电站302和304。变电站302包括有载抽头变换器303，并且变电站304包括有载抽头变换器305。馈电线310和馈电线320耦接到变电站302，并且被构造成从变电站302接收MVAC功率。馈电线330和馈电线340耦接到变电站304，并且被构造成从变电站304接收MVAC功率。电网300包括耦接在馈电线310和馈电线320之间的DC互连系统371、耦接在馈电线320和馈电线330之间的DC互连系统373以及耦接在馈电线330和馈电线340之间的DC互连系统375。多个感测设备350被构造成测量电网300的每个线路区段的电特性。多个通信信道380被构造成将测量值从多个感测设备350传输到中央控制器360，生成协调控制策略，并将控制信号从控制器360传输到电网300的可控设备，可控设备包括抽头变换器303和305以及DC互连系统371、373和375。

集中式控制器360被构造成从多个感测设备350接收一组测量值。测量值可以包括用于每个馈电线上的不同点的多个电流测量值、用于每个馈电线上的不同点的多个电压测量以及用于每个变电站的断路器状态。电压测量和电流测量可以由位于负载点和变电站变压器处的感测设备生成，仅举几个例子。

一旦集中式控制器360接收该组测量值，控制器360就为DC互连系统371、373和375以及抽头变换器303和305确定协调控制解决方案。使用该组测量值，控制器360确定多个可能的解决方案(包括可能的控制信号和操作电网300的估计成本)。一些解决方案可能由于使用该组测量值确定的电网状况(诸如由于故障导致的隔离段)而被排除。在某些实施例中，并行地确定解决方案。使用多个可能的解决方案，控制器360选择有效地最小化电网300的操作成本的解决方案中的一个。由控制器360在选择解决方案时考虑的成本包括功率损耗、抽头变换器寿命、馈电线寿命、可靠性损耗和电能质量损耗，仅举几个例子。

一旦集中式控制器360确定了具有最低成本的控制策略，控制器360就产生成多个控制信号，一个控制信号用于电网300的一个可控设备(包括抽头变换器和DC互连系统)。到抽头变换器的控制信号包括抽头位置命令，并且到DC互连系统的控制信号包括有功功率设定点和无功功率设定点。控制信号经由通信信道380传输到可控设备。

参考图4，示出了示例性中压配电网400，其包括耦接到高压传输线401的变电站410、420和430。变电站410包括变电站控制器411、降压变压器413、中压总线412、开关设备415和开关设备417。变电站420包括变电站控制器421、降压变压器423、中压总线422、开关设备425和开关设备427。变电站430包括变电站控制器431和降压变压器433。

电网400包括耦接到电网400的变电站中的一个的馈电线440、450、460和470。馈电线440的第一端和馈电线450的第一端耦接到变电站410。馈电线460的第一端和馈电线470的第一端耦接到变电站420。馈电线440的第二端通过开关设备403和AC/AC功率转换器481耦接到馈电线450的第二端。馈电线460的第二端通过开关设备407和AC/AC功率转换器485耦接到馈电线470的第二端。馈电线450通过开关设备405和AC/AC功率转换器483耦接到馈电线460。

电网400包括互连的DC互连系统480，其包括由DC配电系统488耦接在一起的AC/AC功率转换器481、483和485以及AC/DC功率转换器487。转换器481包括耦接到系统488的DC总线482。转换器483包括耦接到系统488的DC总线484。转换器485包括耦接到系统488的DC总线486。AC/DC功率转换器487被构造成从变电站430接收MVAC功率，将所接收的MVAC功率转换成DC功率，并将DC功率输出到系统488。在某些实施例中，AC/DC功率转换器487被构造成从系统488接收DC功率、将DC功率转换成MVAC功率、并将MVAC功率输出到变电站430。

现在将提供多个示例性实施例的进一步书面描述。一个实施例是一种用于操作包括第一馈电线、第二馈电线和第三馈电线的交流(AC)配电网的方法，该方法包括：将第一馈电线的故障部分与第一馈电线的健康部分隔离；响应于将故障部分与健康部分隔离，闭合耦接在健康部分和第二馈电线之间的联络开关；在闭合联络开关之后，确定第二馈电线正在经历过载状况；以及使用耦接到第三馈电线的DC互连系统从第三馈电线传送AC功率，以有效地降低第二馈电线的过载状况的幅值。

在前述方法的某些形式中，联络开关与第二DC互连系统并联耦接，该第二DC互连系统包括两个AC/DC功率转换器，该两个AC/DC功率转换器被构造成在联络开关闭合时控制健康部分和第二馈电线之间的无功功率。在某些形式中，健康部分耦接到多个联络开关设备，并且其中闭合联络开关包括使用第二馈电线的经计算的余量来选择联络开关。在某些形式中，确定第二馈电线正在经历过载状况包括确定流过第二馈电线的至少一个线路区段的电流超过至少一个线路区段的额定电流，并且其中传送AC功率包括利用第一馈电线接收AC功率，从而有效地将流过至少一个线路区段的电流减小到小于额定电流的电流幅值。在某些形式中，传送AC功率包括使用各自对应于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个上的点的多个余量值来确定用于DC互连系统的设定点。在某些形式中，传送AC功率包括使用各自对应于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个上的多个点处的电压的电压分布确定用于DC互连系统的设定点。在某些形式中，将AC功率传送到第一馈电线包括将AC功率从第二DC互连系统传送到健康部分，其中协调第一DC互连系统和第二DC互连系统的操作，以便从第二馈电线移除过载状况并防止另一过载状况在第三馈电线内发生。在某些形式中，AC配电网包括抽头变换器，其中将AC功率传送到第一馈电线包括确定用于抽头变换器和DC互连系统的有效地消除第二馈电线上的过载状况的协调解决方案，并且使用该协调解决方案生成用于抽头变换器和DC互连系统的控制信号。

另一示例性实施例是交流(AC)配电网，包括：第一馈电线；第二馈电线；第三馈电线；联络开关，该联络开关耦接在第一馈电线和第二馈电线之间；DC互连系统，该DC互连系统耦接到第三馈电线；以及控制系统，该控制系统被构造成：将第一馈电线的故障部分与第一馈电线的健康部分隔离，响应于将故障部分与健康部分隔离而闭合联络开关，检测第二馈电线的区段上的过载状况以及使用DC互连系统从第三馈电线传送AC功率，从而有效地降低第二馈电线的区段的过载状况的幅值。

在前述AC配电网的某些形式中，联络开关与第二DC互连系统并联耦接，该第二互连系统被构造成在联络开关闭合时控制健康部分和第一馈电线之间的无功功率。在某些形式中，健康部分耦接到多个联络开关设备，并且其中闭合联络开关包括使用第二馈电线的经计算的余量或断路器状态来选择联络开关。在某些形式中，检测过载状况包括确定流过第二馈电线的区段的电流超过该区段的额定电流，并且其中传送AC功率包括利用第一馈电线接收AC功率，从而有效地将流过该区段的电流减小到小于额定电流的电流幅值。在某些形式中，传送AC功率包括使用各自对应于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个上的点的多个余量值来确定用于DC互连系统的设定点。在某些形式中，传送AC功率包括使用各自对应于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个上的多个点处的电压的电压分布确定用于DC互连系统的设定点。在某些形式中，将AC功率传送到第一馈电线包括将AC功率从第二DC互连系统传送到健康部分，其中协调第一DC互连系统和第二DC互连系统的操作，以便从第二馈电线移除过载状况并防止另一过载状况在第三馈电线内发生。在某些形式中，AC配电网包括抽头变换器，其中将AC功率传送到第一馈电线包括确定用于抽头变换器和DC互连系统的有效地消除第二馈电线上的过载状况的协调解决方案，并且使用该协调解决方案生成用于抽头变换器和DC互连系统的控制信号。

另外的示例性实施例是一种用于交流(AC)配电网的控制系统，包括：处理设备；计算机可读非暂时性介质，包括可由处理设备执行以有效地进行以下操纵的一组指令：操作耦接在AC配电网的第一馈电线和第二馈电线之间的联络开关；操作耦接到第三馈电线的DC互连系统；将第一馈电线的故障部分与第二馈电线的健康部分隔离；响应于将故障部分与健康部分隔离，闭合联络开关；在闭合联络开关之后，确定第二馈电线正在经历过载状况；以及将AC功率传送到第一馈电线，包括使用DC互连系统从第三馈电线传送AC功率，从而有效地减少来自第二馈电线的过载状况的幅值。

在前述控制系统的某些形式中，联络开关与第二DC互连系统并联耦接，该第二DC互连系统被构造成在联络开关闭合的同时控制健康部分和第一馈电线之间的无功功率。在某些形式中，健康部分耦接到多个联络开关设备，并且其中闭合联络开关包括使用第二馈电线的经计算的余量或断路器状态来选择联络开关。在某些形式中，检测过载状况包括确定流过段的电流超过第二馈电线的该段的额定电流，并且其中传送AC功率包括利用第一馈电线接收AC功率，从而有效地将流过该段的电流减小到小于额定电流的电流幅值。在某些形式中，传送AC功率包括使用各自对应于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个上的点的多个余量值来确定用于DC互连系统的设定点，或者其中传送AC功率包括使用各自对应于第一馈电线和第二馈电线中的至少一个上的多个点处的电压的电压分布确定用于DC互连系统的设定点。在某些形式中，将AC功率传送到第一馈电线包括将AC功率从第二DC互连系统传送到健康部分，其中协调第一DC互连系统和第二DC互连系统的操作，以便从第二馈电线消除过载状况并防止另一过载状况在第三馈电线内发生。在某些形式中，AC配电网包括抽头变换器，其中将AC功率传送到第一馈电线包括确定用于抽头变换器和DC互连系统的有效地消除第二馈电线上的过载状况的协调解决方案，并且使用该协调解决方案生成用于抽头变换器和DC互连系统的控制信号。

预期来自各种实施例的各个方面、特征、过程和操作可以用于其他实施例中的任何一个，除非明确声明相反。所示出的某些操作可以由在非瞬态计算机可读存储介质上执行计算机程序产品的计算机实施，其中计算机程序产品包括使计算机执行一个或多个操作、或者向其他设备发出命令以执行一个或多个操作的指令。

虽然已经在附图和前面的描述中详细示出和描述了本公开，但是本公开应当被认为本质上是说明性的而不是限制性的，应当理解的是，仅示出和描述了某些示例性实施例，并且希望保护落入本公开精神内的全部变化和修改。应该理解的是，虽然在以上描述中使用的诸如“可优选”、“优选地”、“优选的”或“更优选的”的词语的使用指示这样描述的特征可能更理想，但是它可能不是必需的，并且缺少该特征的实施例可以被认为在本公开的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，旨在当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”的词语时，并不意图将权利要求限制为仅一个项，除非权利要求中相反地具体说明。术语“的”可以意味着与另一项的关联或连接，以及属于另一项或与另一项的连接，这由使用它的上下文来通知。术语“耦接到”、“与……耦接”等包括间接连接和耦接，并且还包括但不要求直接耦接或连接，除非有相反的明确指示。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，该项可以包括一部分和/或整个项，除非有相反的具体说明。