交直流變配電技術的分析及構建探究

沈建華

【摘 要】隨著配電技術的不斷發展，交直流變配電技術的發展及應用，在很大程度上滿足了現代電網事業的發展需求，也通過技術創新升級，保障了電網運行的穩定性及質量。面對新的用電需求，以及配電網技術的發展，交直流變配電技術的發展及應用，契合了配電網構建的要求，充分體現出其應用價值。本文立足對交直流變配電技術的理論研究，從供電網架構的生成、直流母線結構的合理布置、設備的科學接入等方面，分析了交直流變配電的關鍵技術，并在此基礎之上，從交直流變配電網層級控制、交直流配電網保護等方面，闡述了新時期交直流變配電技術的構建策略。

【關鍵詞】交直流變配電技術;架構;運行控制;構建策略

中圖分類號： D61文獻標識碼： 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，交流電在現代電力事業發展中的應用，表現出較大不適應性，交直流配電技術的發展及應用，提高了供電運行質量，同時也保障了供電結構體系的優化與調整。在電力事業快速發展的當前，交直流變配電技術的應用日益廣泛，且技術不斷成熟、創新，能夠在很大程度上滿足當今社會對電能的要求。相比于交流電能，直流電能的優勢顯著，在中低壓供配電領域的應用十分廣泛。我國在交直流變配電領域的發展起步交完，但發展成效顯著，能夠基于交直流混合供電架構的生成，保障了交直流變配電的有效構建。

1 交直流變配電的關鍵技術

隨著電力事業的不斷發展，交直流變配電技術的應用，為配電網絡構建提供了技術保障。在實踐研究中發現，交直流變配電技術的構建，關鍵在于電網架結構的生成，以及直流母線結構的合理布置，保障電網供電的穩定性。因此，具體而言，價值流變配電技術，管在于落實以下幾個方面。

1）供電網架構的生成

在分布式的電源構建中，由于發電的隨意性，導致變配電的供電網絡體系難以實現高質量的電能輸送，影響客戶端的用電質量。為此，需要在AC/DC接口的介入之下，通過交流網絡實現對供電網絡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的供電網架結構圖。從中可以知道：（1）在網絡架構的生成中，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，有效的提高了配電網的供電能力及質量。在電網進入環網運行狀態之時，S1至S4處于閉合狀態，整個網絡結構運行穩定，并且保障了內網能源之間的有效協調;（2）在交直流變配電技術中，通過負載空間體系的搭建，實現了兩端供電拓撲，在配網運行方式、供電質量等方面，均有所提升，滿足了電網運行需求。

2）直流母線結構的合理布置

在交直流變配電技術中，直流母線結構的布置尤為重要，一般按照單雙極母線，可以分為雙極（或單極）結構。如圖2所示，是雙極（或單極）結構圖。（1）在單極母線結構中，直流母線結構比較簡單、經濟性好，但該結構模式供電不穩定，且對當前的供電需求表現出一定的不適應性;（2）在雙極母線結構中，該結構供電穩定性好、系統冗余度高，是當前應用最為廣泛的結構模式。通過雙極母線結構，保障不同額定電壓設備的供電需求，直流母線結構布置更合理。

3）電源、設備接入方式

相比于傳統變配電技術，交直流變配電技術更加要求電源、設備等的接入，應強調接入模式的科學合理性。在實踐研究中得出，通過雙向AC/AD裝置，實現直流母線的介入看，可以保障電網運行的安全穩定性，同時在關斷之后，交直流配電處于離網狀態。首先，電源、設備的接入，要強化分布式接入的合理構建，通過穩電壓、提質量的合理布置，提高接入交直流母線的運行質量;其次，在直流負荷狀態之下，吸納分布式等的構建，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 交直流變配電網的構建策略

在供電網構建中，強調供電網絡控制的有效生成。在筆者看來，交直流變配電網的構建，需要構建四個層級：大電網級、直流配網級、變流設備控制和換流閥控制，這直接關系到構建的質量。因此，具體而言，交直流變配電網的有效構建，主要在于。

1）交直流變配電網層級控制

在變配網層級控制中，主要涉及四個層級：（1）大電網級：在該層級，主要協調交直流電網間的能量傳輸，進而更好地保障變配電網的功率及電壓的有效支撐;（2）直流配網級。該層級的控制，主要在于保障離網狀態之下，整個變配電網的電流及電壓穩定。也就是說，在出現電網故障或是關斷的情況之下，通過該層級的有效控制，實現變配電網的運行穩定;（3）變流設備控制。在關鍵技術的論述中，在配電網的構建中，需要接入變流裝置（如DC/DC或AC/DC），在正常運行狀態之下，通過電壓控制策略，有效穩定直流網內的電壓，并且在DC/DC的接入控之下，能夠通過變流設備的協調控制，讓不同電網控制區間得到有效調配;（4）換流閥控制。在變配電構建中，換流閥的控制，主要自傲與更好地調控交直流電網的運行狀態，并通過恒壓調節，保障最大功率點的成，滿足電網運行穩定性的內在要求。

2）交直流配電網保護

交直流配電網的保護，關鍵在于通過“交流側保護”“變流器保護”等的有效構建。如圖3所示，是交直流電變配電系統的保護圖。從中可以知道：（1）基于保護構建需求，將整個保護系統實現了分區布置，涉及“交流側保護”“變流器保護”和“直流線路保護”，通過分區保護的細化，能夠更好地保障各級保護控制層的生成;（2）在交流側的保護中，針對交流負荷、交流母線等的保護，能夠基于信息反饋，判斷是否出現短線故障或短路，以更好的保障運行的穩定性;（3）在變流設備保護中，變配電網系統涉及各類變流設備。設備穩定運行的關鍵，在于構建安全可靠的運行系統，通過直流負荷及直流電源保護各類直流負荷和分布式直流電。

3）交直流變配電防雷構建

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

3 結束語

交直流變配電技術的發展，在很大程度上契合了當前社會用電需求，同時也保障了供電的穩定性及質量。在本文探討中，交直流變配電技術的關鍵，在于配電網架構的生成，以及配網、接入的合理控制，以實現交直流變配電的有效構建。在交直流變配電的構建中，層級控制是關鍵，要求從大電網級、直流配網級、變流設備控制和換流閥控制出發，并通過交直流配電網保護，實現配電網架構的生成以及網絡體系的運行安全。

【參考文獻】

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

[2]薛士敏，陳超超，金毅，蘇劍.直流配電系統保護技術研究綜述[J].中國電機工程學報，2017，34（19）：3114-3122.

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

[4]孫國萌.交直流混合配電網規劃運行關鍵技術研究[J].供用電，2016，15（08）：69-71.