交直流變配電技術的分析及構建研究

林柳清

（廈門億圖智信息科技有限公司）

0 引言

隨著當前配電技術水平的不斷提升，我國電網運行的穩定性以及可靠性有了更好的保障，而交直流變配電技術的應用在其中起到關鍵性作用，對于現代電網事業發展有著重要意義。因此，加強對于交直流變配電技術的分析以及構建研究是十分有必要的。以下結合實際對交直流變配電技術及其應用要點和應用策略展開詳細探討。

1 工程概況

本文以某地區新型電力系統構建項目為例。案例工程項目所在區域以互聯網等高新技術企業為主，包括分布式電源、電動汽車等各種新型電源，而且整體負荷較大，不僅包括普通交流負荷，還具有大量直流負荷，對電網系統運行的可靠性要求較高。對此，在項目區域擬建交直流混合配電網。項目所在園區負荷預測詳細情況如下表所示。

表 項目所在園區負荷預測詳細情況

2 交直流變配電技術應用要點

電力事業的蓬勃發展，對技術應用提出了更高的要求，隨著對技術研究的不斷深入以及實踐應用經驗的總結，明確交直流變配電技術構建過程中，其應用的關鍵要點在于電網架構的構建、直流母線的布置以及電源設備接入三個方面。

2.1 供電網架構的構建

結合案例項目實際情況，具有分布式電源特點，因此在電網運行過程中，其發電具有較強的隨意性，為保障變配電體系電能運輸質量，應加強對供電網架構構建的重視和研究。對此，應在實際構建網架時，基于AC/DC 接口，借助交流網絡，以此保障電網運行功率以及電壓供應的有效性。供電網架構生成時，會形成多種配電模式，但在交直流源的能量互聯作用之下，電網的供電質量有了極大的提升和保障[1]。電網實際運行過程中，整體結構運行情況相對更為穩定，內部能源的協調性更強。除此之外，應用交直流變配電技術的過程中，構建負載空間體系，形成兩端供電拓撲，以此能夠更好地保障電網運行質量和效率，確保其滿足實際運行需求。

2.2 直流母線結構布置

直流母線結構布置是交直流變配電技術應用過程中的要點內容，直接影響著技術應用效果，關乎著電網運行的穩定性。對此，在實際布置直流母線的過程中，應著重加強對于以下幾個方面的重視：

1）采取單雙極母線布置形式，單極母線結構以及雙極母線結構如圖1 所示。

圖1 直流母線結構

2）其中單極母線結構形式的主要特點在于結構簡單、操作便利，而且成本相對較低，但該結構也存在供電不穩的特點，而且與案例工程項目之間的適應性也難以得到良好保障。

3）相比之下，雙極母線結構形式的主要特點在于穩定性更好，冗余度較高，也是當前交直流變配電技術構建過程中的常用形式，可有效保障電網運行的穩定性，并確保不同設備的供電需求得到更好的滿足，促使直流母線結構布置更加合理，使用效果更好。

2.3 電源設備接入設計

交直流變配電技術對電源和設備的接入方式要求相對更高，不同接入方式下，電網運行的穩定性可能會受到一定影響，因此，確保電源設備接入科學、合理，對于交直流變配電技術的運用而言是十分重要的。經過多年的研究以及實踐運用經驗可知，在配電網當中，采用雙向AC/AD 裝置展開直流母線的接入設計，能夠更好地保障電網運行的穩定性，而且這種接入方式下，當關斷后，交直流配電也會處于游離狀態，以此實現對電網的有效保護。在實際展開電源和設備的接入設計過程中，應加強重視以下兩個方面：

1）應確保分布式接入設計的合理性以及科學性，確保電壓穩定，保障接入母線運行質量效果；

2）借助交直流變配電技術優勢，促使直流負荷情況下，可有效實現對分布式結構的吸納和科學構建，通過快速放電性質，避免出現直流母線電壓突變情況，確保電網運行穩定、可靠、安全[2]。

3 交直流變配電構建策略分析

3.1 建設模式

根據案例工程實際情況以及應用場景，其電源以及負荷存在多元化特點，對此，在實際應用交直流變配電技術構建電網的過程中，將電力電子變壓器作為核心設備，以開關站為主要媒介，展開電網建設。此外，還運用換流器、變換器等相關功能，通過多模塊的建設，實現了多端口潮流的有效控制，其交直流變配電網結構情況如圖2 所示。

圖2 建設方案

由圖2 可知，電力電子變壓器主要包括整流級、隔離級以及逆變級三個層級，以直流和交流斷路器為媒介，將光伏電站、110kV 變電站、開關站、換流器以及其他負荷等連接在一起。其中，10kV 交流側和直流側的整流是通過模塊化多電平交換器實現的；10kV 直流側和750V 直流側則是借助變換器完成電壓變換以及故障隔離的；750V 直流側與380V 交流側則采用的是模塊化變換器完成逆變的。在接線方面，10kV 交流側與城市配電網相連；與110kV 變電站以及開關站，則是通過環進環出的形式連接的，形成單環結構；10kV 直流側則直接與光伏電站相連接，也可通過換流器與其他交流網絡相連；750V 直流側則與園區內充電站以及其他直流負荷相連，為其供電；380V 交流側直接負責承擔園區交流負荷。

3.2 電網控制

為保障電網運行的可靠性，確保電網控制科學有效是十分重要的，對此，在實際運用交直流變配電技術的過程中，應結合電網層級合理針對不同層級特點以及情況采取有效控制措施，以此保障電網構建的質量和效果。結合案例工程實際情況和技術應用特點，變配電網層級控制要點如下：

1）針對大電網層級的控制，需結合該層級的主要功能展開，該層級主要負責電網能量運輸，同時還需要確保能量傳輸的協調性，以此確保變配電網功率和電壓的穩定性以及可控性。

2）直流配電網層級的控制的重點為當系統在隔離網狀態時，應確保變配電網整體電流以及電壓穩定，簡而言之，就是當出現故障問題時，部分系統結構會自動關斷，此時通過對直流配電網層級的有效控制，確保變配電網仍然處于穩定運行狀態之下[3]。

3）變流設備的控制，交直流變配電技術的運用之下，需要在電網當中接入變流裝置，當系統運行正常時，采取相應電壓控制方式，保障直流網電壓處于穩定狀態，并在變流裝置的協調控制作用下，確保電網配置合理，以此保障供電質量。

4）換流閥控制層級，換流閥在整個變配電系統當中具有維持電網運行穩定的重要作用，通過對換流閥的有效控制，能夠實現對恒壓的調控，以此確保最大功率點滿足電網運行需求，確保電網運行穩定、可靠。

5）在進行電網運行控制設計的過程中，還應注意的是案例工程項目當中存在多端口輸入輸出情況，因此要求變壓器可實現靈活控制，并具備端口故障隔離功能，以此確保在電網運行過程中，當出現故障問題時，能夠實現運行方式的自動、靈活切換，以此保障變配電網供電可靠，保障供電質量。

3.3 電網保護

電網保護的主要目的在于實現對于交流側以及變流器的有效保護，促使交直流變配電技術應用效果得到更好發揮，保障電網運行的穩定性以及安全性。結合交直流變配電系統實際情況和特點，在實際采取電網保護策略的過程中，需要著重注意以下三個方面：

1）在實際進行電網保護策略設計的過程中，應充分結合實際電網運行需求以及分布特點，采取分區保護方式，并結合實際電網結構，以及交直流變配電技術應用特點，根據各結構功能，將其劃分為交流側保護、直流線路保護以及變流器保護三種類型，以此實現針對性保護，更好地保障電網運行的穩定性，同時避免影響各控制層功能。

2）加強對交流側保護的重視，在實際制定保護策略的過程中，應結合交流負荷、母線的運行特點以及連接形式等，著重關注信息反饋情況，確保短路等故障問題判斷的準確性，并及時采取相應維修處理措施，以此確保電網運行質量。

3）針對變流設備的保護，應充分結合變配電網系統實際情況，以及變流設備運用位置，有針對性地構建相應保護系統，并著重加強對直流負荷、電源等的保護，避免設備出現運行問題。

3.4 防雷設計

防雷設計是確保電網運行穩定性的重要手段和措施，對此，在實際構建交直流變配電的過程中，應加強對防雷設計的研究和重視。對于交直流變配電而言，應格外加強對防雷體系的重視，合理進行防雷地網連接設計，在實際進行防雷設計的過程中，應滿足以下要求：①確保未出現電擊的情況下，防雷系統能夠有效發揮自身抗干擾作用，以此保障電網運行的可靠性；②在遭受電擊事故的狀態時，地網系統當中的氣體放電管負責放電，并形成瞬時等電位體，以此避免電網設備等遭受雷擊影響，提高電網系統運行的安全性，促使交直流變配電技術應用效果得到最大程度的發揮[4]。

4 結束語

綜上所述，本文從實際工程建設角度入手，明確了交直流變配電技術在電網運行過程中，有著提升供電質量和穩定性的重要作用，是電網構建當中的關鍵性技術，在實際運用該技術時，應充分結合配電網工程實際需求，著重加強對電網架構搭建、直流母線布置以及電源設備接入方面的重視，做好設計工作，確保結構布置合理，并根據實際項目需求，明確電網建設模式，分析配電網實際結構層級以及相應控制措施，同時做好電網保護工作，避免出現負荷過大、短路等故障問題，此外還應積極構建交直流變配電防雷系統，以此降低外界對電網運行安全性和穩定性的影響，全面確保交直流變配電技術的應用質量和效果。相信隨著對交直流變配電技術的深入研究和實踐應用，配電網建設質量以及運行效果將會得到進一步提升。