沈建華

【摘 要】隨著配電技術(shù)的不斷發(fā)展，交直流變配電技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在很大程度上滿足了現(xiàn)代電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展需求，也通過技術(shù)創(chuàng)新升級，保障了電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及質(zhì)量。面對新的用電需求，以及配電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，交直流變配電技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，契合了配電網(wǎng)構(gòu)建的要求，充分體現(xiàn)出其應(yīng)用價值。本文立足對交直流變配電技術(shù)的理論研究，從供電網(wǎng)架構(gòu)的生成、直流母線結(jié)構(gòu)的合理布置、設(shè)備的科學(xué)接入等方面，分析了交直流變配電的關(guān)鍵技術(shù)，并在此基礎(chǔ)之上，從交直流變配電網(wǎng)層級控制、交直流配電網(wǎng)保護(hù)等方面，闡述了新時期交直流變配電技術(shù)的構(gòu)建策略。

【關(guān)鍵詞】交直流變配電技術(shù);架構(gòu);運(yùn)行控制;構(gòu)建策略

中圖分類號： D61文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）19-0062-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.028

0 前言

近年來，交流電在現(xiàn)代電力事業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用，表現(xiàn)出較大不適應(yīng)性，交直流配電技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，提高了供電運(yùn)行質(zhì)量，同時也保障了供電結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化與調(diào)整。在電力事業(yè)快速發(fā)展的當(dāng)前，交直流變配電技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，且技術(shù)不斷成熟、創(chuàng)新，能夠在很大程度上滿足當(dāng)今社會對電能的要求。相比于交流電能，直流電能的優(yōu)勢顯著，在中低壓供配電領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。我國在交直流變配電領(lǐng)域的發(fā)展起步交完，但發(fā)展成效顯著，能夠基于交直流混合供電架構(gòu)的生成，保障了交直流變配電的有效構(gòu)建。

1 交直流變配電的關(guān)鍵技術(shù)

隨著電力事業(yè)的不斷發(fā)展，交直流變配電技術(shù)的應(yīng)用，為配電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建提供了技術(shù)保障。在實(shí)踐研究中發(fā)現(xiàn)，交直流變配電技術(shù)的構(gòu)建，關(guān)鍵在于電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的生成，以及直流母線結(jié)構(gòu)的合理布置，保障電網(wǎng)供電的穩(wěn)定性。因此，具體而言，價值流變配電技術(shù)，管在于落實(shí)以下幾個方面。

1）供電網(wǎng)架構(gòu)的生成

在分布式的電源構(gòu)建中，由于發(fā)電的隨意性，導(dǎo)致變配電的供電網(wǎng)絡(luò)體系難以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的電能輸送，影響客戶端的用電質(zhì)量。為此，需要在AC/DC接口的介入之下，通過交流網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對供電網(wǎng)絡(luò)提供功率及電壓的有效支撐。如圖1所示，是交直流變配電技術(shù)的供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)圖。從中可以知道：（1）在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的生成中，主要形成了三種不同的配電模式。通過交直流源的能量互聯(lián)，有效的提高了配電網(wǎng)的供電能力及質(zhì)量。在電網(wǎng)進(jìn)入環(huán)網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)之時，S1至S4處于閉合狀態(tài)，整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)運(yùn)行穩(wěn)定，并且保障了內(nèi)網(wǎng)能源之間的有效協(xié)調(diào);（2）在交直流變配電技術(shù)中，通過負(fù)載空間體系的搭建，實(shí)現(xiàn)了兩端供電拓?fù)?，在配網(wǎng)運(yùn)行方式、供電質(zhì)量等方面，均有所提升，滿足了電網(wǎng)運(yùn)行需求。

2）直流母線結(jié)構(gòu)的合理布置

在交直流變配電技術(shù)中，直流母線結(jié)構(gòu)的布置尤為重要，一般按照單雙極母線，可以分為雙極（或單極）結(jié)構(gòu)。如圖2所示，是雙極（或單極）結(jié)構(gòu)圖。（1）在單極母線結(jié)構(gòu)中，直流母線結(jié)構(gòu)比較簡單、經(jīng)濟(jì)性好，但該結(jié)構(gòu)模式供電不穩(wěn)定，且對當(dāng)前的供電需求表現(xiàn)出一定的不適應(yīng)性;（2）在雙極母線結(jié)構(gòu)中，該結(jié)構(gòu)供電穩(wěn)定性好、系統(tǒng)冗余度高，是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)模式。通過雙極母線結(jié)構(gòu)，保障不同額定電壓設(shè)備的供電需求，直流母線結(jié)構(gòu)布置更合理。

3）電源、設(shè)備接入方式

相比于傳統(tǒng)變配電技術(shù)，交直流變配電技術(shù)更加要求電源、設(shè)備等的接入，應(yīng)強(qiáng)調(diào)接入模式的科學(xué)合理性。在實(shí)踐研究中得出，通過雙向AC/AD裝置，實(shí)現(xiàn)直流母線的介入看，可以保障電網(wǎng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，同時在關(guān)斷之后，交直流配電處于離網(wǎng)狀態(tài)。首先，電源、設(shè)備的接入，要強(qiáng)化分布式接入的合理構(gòu)建，通過穩(wěn)電壓、提質(zhì)量的合理布置，提高接入交直流母線的運(yùn)行質(zhì)量;其次，在直流負(fù)荷狀態(tài)之下，吸納分布式等的構(gòu)建，能夠通過快速放電特性的生成，抑制直流母線電壓的突變。

2 交直流變配電網(wǎng)的構(gòu)建策略

在供電網(wǎng)構(gòu)建中，強(qiáng)調(diào)供電網(wǎng)絡(luò)控制的有效生成。在筆者看來，交直流變配電網(wǎng)的構(gòu)建，需要構(gòu)建四個層級：大電網(wǎng)級、直流配網(wǎng)級、變流設(shè)備控制和換流閥控制，這直接關(guān)系到構(gòu)建的質(zhì)量。因此，具體而言，交直流變配電網(wǎng)的有效構(gòu)建，主要在于。

1）交直流變配電網(wǎng)層級控制

在變配網(wǎng)層級控制中，主要涉及四個層級：（1）大電網(wǎng)級：在該層級，主要協(xié)調(diào)交直流電網(wǎng)間的能量傳輸，進(jìn)而更好地保障變配電網(wǎng)的功率及電壓的有效支撐;（2）直流配網(wǎng)級。該層級的控制，主要在于保障離網(wǎng)狀態(tài)之下，整個變配電網(wǎng)的電流及電壓穩(wěn)定。也就是說，在出現(xiàn)電網(wǎng)故障或是關(guān)斷的情況之下，通過該層級的有效控制，實(shí)現(xiàn)變配電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定;（3）變流設(shè)備控制。在關(guān)鍵技術(shù)的論述中，在配電網(wǎng)的構(gòu)建中，需要接入變流裝置（如DC/DC或AC/DC），在正常運(yùn)行狀態(tài)之下，通過電壓控制策略，有效穩(wěn)定直流網(wǎng)內(nèi)的電壓，并且在DC/DC的接入控之下，能夠通過變流設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，讓不同電網(wǎng)控制區(qū)間得到有效調(diào)配;（4）換流閥控制。在變配電構(gòu)建中，換流閥的控制，主要自傲與更好地調(diào)控交直流電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并通過恒壓調(diào)節(jié)，保障最大功率點(diǎn)的成，滿足電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性的內(nèi)在要求。

2）交直流配電網(wǎng)保護(hù)

交直流配電網(wǎng)的保護(hù)，關(guān)鍵在于通過“交流側(cè)保護(hù)”“變流器保護(hù)”等的有效構(gòu)建。如圖3所示，是交直流電變配電系統(tǒng)的保護(hù)圖。從中可以知道：（1）基于保護(hù)構(gòu)建需求，將整個保護(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了分區(qū)布置，涉及“交流側(cè)保護(hù)”“變流器保護(hù)”和“直流線路保護(hù)”，通過分區(qū)保護(hù)的細(xì)化，能夠更好地保障各級保護(hù)控制層的生成;（2）在交流側(cè)的保護(hù)中，針對交流負(fù)荷、交流母線等的保護(hù)，能夠基于信息反饋，判斷是否出現(xiàn)短線故障或短路，以更好的保障運(yùn)行的穩(wěn)定性;（3）在變流設(shè)備保護(hù)中，變配電網(wǎng)系統(tǒng)涉及各類變流設(shè)備。設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，在于構(gòu)建安全可靠的運(yùn)行系統(tǒng)，通過直流負(fù)荷及直流電源保護(hù)各類直流負(fù)荷和分布式直流電。

3）交直流變配電防雷構(gòu)建

交直流變配電的防雷構(gòu)建，要求強(qiáng)化防雷設(shè)施體系的生成。如圖4所示，是交直流變配電防雷的防雷地網(wǎng)連接圖。從中可以知道，在未遭受電擊的情況之下，DCG可以發(fā)揮抗干擾的作用;當(dāng)遭遇電擊時，地網(wǎng)鏈接中的氣體放電管放電，形成SPG與DCG瞬時等電位體，確保微電子設(shè)備等避免因地電為升高而造成損壞。此外，在變配電網(wǎng)的連接中，對于星形點(diǎn)位連接其總匯流排應(yīng)≥400mm*100mm*5mm。

3 結(jié)束語

交直流變配電技術(shù)的發(fā)展，在很大程度上契合了當(dāng)前社會用電需求，同時也保障了供電的穩(wěn)定性及質(zhì)量。在本文探討中，交直流變配電技術(shù)的關(guān)鍵，在于配電網(wǎng)架構(gòu)的生成，以及配網(wǎng)、接入的合理控制，以實(shí)現(xiàn)交直流變配電的有效構(gòu)建。在交直流變配電的構(gòu)建中，層級控制是關(guān)鍵，要求從大電網(wǎng)級、直流配網(wǎng)級、變流設(shè)備控制和換流閥控制出發(fā)，并通過交直流配電網(wǎng)保護(hù)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)架構(gòu)的生成以及網(wǎng)絡(luò)體系的運(yùn)行安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉連光，蔣智化，劉自發(fā).公共直流配電網(wǎng)的電壓等級研究[J].供用電，2016，12（7）：20-23.

[2]薛士敏，陳超超，金毅，蘇劍.直流配電系統(tǒng)保護(hù)技術(shù)研究綜述[J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2017，34（19）：3114-3122.

[3]江道灼，鄭歡.直流配電網(wǎng)研究現(xiàn)狀與展望[J].電力系統(tǒng)自動化，2018，36（8）：98-104.

[4]孫國萌.交直流混合配電網(wǎng)規(guī)劃運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)研究[J].供用電，2016，15（08）：69-71.