CN102938564A

CN102938564A - 一种基于柔性直流的闭环性配电网系统

Info

Publication number: CN102938564A
Application number: CN2012104257133A
Authority: CN
Inventors: 王世祥
Original assignee: Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Power Supply Bureau Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2032-10-31
Also published as: CN102938564B

Abstract

本发明提供一种基于柔性直流的闭环形配电网系统，包括：N条直流母线和N条直流输电线路；每条直流母线与直流输电线路间隔相连，组成闭环形配电网；每条直流母线上连接有至少一个交流系统的整流站，用于将交流系统的电能整流成直流电能，汇入柔性直流的闭环形配电网系统中；其中，至少一个交流系统整流站作为调压站，其用于控制、调节直流电压；每条直流母线上还连接有M个将直流电能逆变成交流电以供给用户使用的用户逆变站；每条直流输电线路上设置有K台用于在直流输电线路有故障时跳闸将故障点进行隔离的直流开关。本发明的基于柔性直流的闭环形配电网系统可以为电压稳定提供支撑，提高电压质量，为中压配电网系统改造创造很好的环境。

Description

一种基于柔性直流的闭环性配电网系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种基于柔性直流的闭环性配电网系统。

背景技术

随着电力电子器件和控制技术的发展，出现了新型的半导体器件—绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）在低电压系统的应用，使得IGBT作为开关器件的电压源换流器（Voltage-Sourced Converter，VSC），随后在工业驱动装置上得到广泛应用，再经过随后的IGBT器件的电压和容量多次升级后，使得采用绝缘栅双极晶体管构成的电压源换流器在直流输配电网中应用成为现实。

在直流输配电网应用中换流器采用IGBT阀和两电平（或多电平）三相机构，并使用脉宽调制技术（Pulse Width Modulation，PWM）控制IGBT阀的开断状况，具备上述功能后使得由其构成的直流配电网系统在许多方面不同于常规的直流输配电，可以克服常规的直流输配电中呈现的多类问题。这种新型的直流输配电技术，简称为“柔性直流（High Voltage Direct Current Flexible，HVDC-Flexible）”。目前的柔性直流输电系统均以点对点为主，如图1所示。

柔性直流（HVDC-Flexible）是从常规直流输配电技术发展而来，优点均为其常规直流输配电的优点，例如：柔性直流输配电线路相比于目前运行中交流输配电网线路要少一根导线，使其线路成本低，损耗小，节约了输配电线路大量走廊通道；柔性直流配电网系统为了实现较少故障率，一般采用电缆作为配电网系统通道，电缆的输送容量大、损耗小、使用周期长、输送距离不受限制；柔性直流配电网系统采用电缆作为输配电通道，一般在地下使用直埋技术，工程成本低、工期短，还减少对环境的影响；另外，柔性直流配电网系统稳定强；柔性直流配电网系统可以实现非同步系统的互联；柔性直流配电网系统所输送的有功功率和无功功率可以快速独立控制；柔性直流配电网系统较好地分期建设、扩展性好；事故后快速恢复供电和黑启动；可以向无源电网供电等等。

但是，目前投运的柔性直流的配电网系统呈现许多技术问题：

首先，目前投运的柔性直流输电系统大多为双端系统，仅能实现点对点的直流功率转送，当有多回交流系统馈入时需要采取直流互联，需要多条直流输电线路；另外有多用户、多再生能源（如风能、太阳能等）馈入时接口点不能满足需求；

其次，随着现代化城市规模的快速发展，城市中心负荷需求增长加快，空中输电走廊已没有太大的拓展余地，给城市配电网系统的增容改造带来极大的困难，使得城市配电网系统安全稳定运行的压力越来越大；已有的柔性直流的配电网系统面临负荷密度高、线路密集、走廊紧张的问题，并且变电站出线已没有冗余，用地紧张，受环境、经济因素等影响，使得变电站扩建困难重重；目前运行的配电网电网薄弱，电压质量差、供电可靠性低等问题日益突出；现有柔性直流的配电网系统中的交流电缆运行损耗较大，使得运行电流和输送容量受限等等。

第三，现有技术的城市交流配电网系统一般采用单回单交流电源供电，一旦线路检修或发生故障，就会造成用户端断电。

因此，迫切需要一种新的基于柔性直流的配电网系统以应对日益增加的城市负荷需求和供电压力。

发明内容

为了解决目前投运的柔性直流的配电网系统存在的配电网薄弱，电压质量差、供电可靠性低、输电通道走廊紧张等多方面技术问题，本发明提出一种基于柔性直流的闭环形配电网系统。

本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统，包括：

N条直流母线和N条直流输电线路；每条直流母线与直流输电线路间隔相连，组成柔性直流的闭环形配电网；N为大于等于3的自然数；

所述每条直流母线上连接有至少一个用于将所述交流系统的电能整流成直流电能，汇入所述柔性直流的闭环形配电网中的交流系统整流站；

其中，所述至少一个交流系统整流站作为调压站，其用于控制直流电压；

所述每条直流母线上还连接有M个将直流电能逆变成交流电以供给用户使用的用户逆变站；M为大于等于1的自然数；

所述每条直流输电线路上设置有K台用于在所述直流输电线路有故障时跳闸将故障点进行隔离的直流开关；K为大于等于2的自然数。

其中，所述基于柔性直流的闭环形配电网系统为多环相互连接的闭环形配电网系统，其中，每一环的闭环形配电网之间通过直流联络线路连接。

本发明提供的基于柔性直流的闭环形配电网系统，其可以缓解配电网电网薄弱，供电可靠性低、输电通道走廊紧张局面，该基于柔性直流的闭环形配电网系统可以为电压稳定提供支撑，提高电压质量，为中压配电网系统改造创造很好的环境。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的点对点柔性直流输电系统的示意图；

图2为本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统实施例一的结构示意图；

图3为本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统实施例二的结构示意图；

图4为本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统实施例三的结构示意图。

具体实施方式

为解决现有技术中柔性直流的配电网系统存在的配电网薄弱，电压质量差、供电可靠性低、输电通道走廊紧张等多方面技术问题，本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统，包括：

N条直流母线和N条直流输电线路；每条直流母线与直流输电线路间隔相连，具体为直流母线与直流输电线路间隔首尾“手拉手”相连，组成柔性直流的闭环形配电网；N为大于等于3的自然数；

所述每条直流母线上连接有至少一个用于将所述交流系统的电能整流成直流电能，汇入所述柔性直流的闭环形配电网的交流系统整流站。

所述每条直流母线上还连接有M个将直流电能逆变成交流电以供给给用户使用的用户逆变站；M为大于等于1的自然数；

以下将举例详细说明本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统的具体结构。

参见图2，为本发明提供的本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统实施例一的结构示意图，包括：

本案例一中以3条直流母线和3条直流输电线路间隔首尾相连，构成“手拉手”的闭环形配电网进行说明。

图2所示的基于柔性直流的闭环形配电网系统包括：

3条直流母线，分别是：直流母线1、直流母线2、直流母线3；3条直流输电线路，分别是直流输电线路1、直流输电线路2、直流输电线路3；

该闭环形配电网系统还至少包括：6台直流开关（QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6），当然视具体情况，每条直流输电线路上设置的直流开关可以不止两个；至少包括3台交流系统整流站(或调压站)，分别为交流系统整流站(或调压站)1、交流系统整流站(或调压站)2、交流系统整流站(或调压站)3；

另外，各直流母线上有M台用户逆变站，具体的：直流母线1上有用户逆变站1-1…1- m；直流母线2上有用户逆变站2-1… 2-n；直流母线3上有用户逆变站3-1… 3-m；

该闭环形配电网系统中各个部件的作用如下：

直流母线1、直流母线2、直流母线3的作用主要通过直流输电线路构成“手拉手”的闭环形配电网，同时连接各交流系统整流站(或调压站)，起到汇集电能的作用。

直流输电线路1、直流输电线路2、直流输电线路3的作用将各条直流母线1、直流母线2、直流母线3连接在一起，实现电能输送和电能均匀分配。

直流输电线路上设置的直流开关（QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6）作用主要当各条直流输电线路（1、2、3）有故障时跳闸将故障点进行隔离.

如图2中直流输电线路1上d点故障，该直流输电线路1的保护动作跳开两侧的直流开关（QF1、QF2），即可实现故障隔离。

直流母线上设置的各台用户逆变站作用主要将直流电能通过逆变技术逆变成用户所需要的交流电供给使用。

交流系统整流站(或调压站) 主要作用是将交流系统的电能通过整流技术整流成直流电能，汇入柔性直流的闭环形配电网系统，实现电能分配；在柔性直流的闭环形配电网系统至少有1个交流系统整流站充当调压站，作用主要是控制、调节直流电压，起到平衡系统直流电压功能。

交流系统1、交流系统2、交流系统3的主要作用提供电能。

参见图3，为本发明提供的本发明提供的一种基于柔性直流的闭环形配电网系统实施例二的结构示意图，包括：

本案例二中以4条直流母线和4条直流输电线路构成“手拉手”的闭环形配电网进行说明。

图3所示的基于柔性直流的闭环形配电网系统包括：

4条直流母线，分别是：直流母线1、直流母线2、直流母线3、直流母线4；4条直流输电线路，分别是直流输电线路1、直流输电线路2、直流输电线路3、直流输电线路4；

该闭环形配电网系统还至少包括：8台直流开关（QF1、QF2、QF3、QF4、QF5、QF6、QF7、QF8）；当然视具体情况，每条直流输电线路上设置的直流开关可以不止两个；

闭环形配电网系统还至少包括4台交流系统整流站(或调压站)，分别为交流系统整流站(或调压站)1、交流系统整流站(或调压站)2、交流系统整流站(或调压站)3、交流系统整流站(或调压站)4；

另外，各直流母线上有M台用户逆变站，具体的：直流母线1上有用户逆变站1-1…1- m；直流母线2上有用户逆变站2-1… 2-n；直流母线3上有用户逆变站3-1… 3-m；直流母线4上有用户逆变站4-1… 4-m；

本实施例二的闭环形配电网系统的各个部件的功能和作用与实施例一中的相同，在此不再赘述。

需要说明的是，实施例一和实施例二仅为举例说明，本发明提供的基于柔性直流的闭环形配电网系统中，直流母线和直流输电线路的条数还可以是5、6、7等其他数量；每条直流母线上的交流系统整流站（调压站）、交流系统、以及用户逆变器的数量也可以进行灵活的设置；每条直流输电线路上的直流开关数量也可以设置成不同的数值。

为了解决多电源供电或多落点受电的输电问题；可以使多个独立的交流系统联接成为一体。

如图4所示，本实施例中的基于柔性直流的闭环形配电网系统为多环相互连接的闭环形配电网系统，其中，每一环的闭环形配电网之间通过所述直流联络线路连接，以便增强输送电的能力。

实施本发明，具有以下有益效果：

本发明的基于柔性直流的闭环形配电网系统可以解决目前在柔性直流输电中采用点对点的直流功率转送薄弱的问题。具体的，本发明的基于柔性直流的闭环形配电网系统用户直接接入到直流母线上，其中1条直流输电线路因故障跳闸或检修，通过其它支路和母线进行供电，提高供电可靠性，主要利用直流母线能满足多用户、多再生能源（如风能、太阳能等）馈入时接口点需求。

本发明的基于柔性直流的闭环形配电网系统可以解决目前交流供点电压质量差问题。具体的，本发明提供的柔性直流的闭环形配电网系统至少有1个交流系统整流站充当调压站，作用主要是控制直流电压，起到平衡系统直流电压功能，提高电压质量。

本发明的基于柔性直流的闭环形配电网系统可以解决输电通道走廊紧张局面的技术问题。具体的，本发明提出的基于柔性直流的闭环形配电网系统，主要用于比较集中的城市，在直流输电线路采用直流电缆输电，只需要两条输电通道，节约了一条输电通道（如有三条输电线路就可以减少3条输电通道），另外还不受输电走廊的制约，便于扩容。另外，在本发明提供的基于柔性直流的闭环形配电网系统的直流输电线路两端不需要安装任何整流站和逆变站，节约成本。

本发明提供的基于柔性直流的闭环形配电网系统，可以解决多电源供电或多落点受电的输电问题，其可以将多孤立的交流系统联接成为一体。本发明提供的基于柔性直流的闭环形配电网系统不仅可以是一个单闭环形配电网系统，还可以根据城市发展的需要扩展成多闭环形互相连接配电网系统。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种基于柔性直流的闭环形配电网系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的基于柔性直流的闭环形配电网系统，其特征在于，所述基于柔性直流的闭环形配电网系统为多环相互连接的闭环形配电网系统，其中，每一环的闭环形配电网之间通过直流联络线路连接。