[發明專利]一種基于柔性直流的閉環性配電網系統

有效

• 申請號: 201210425713.3
• 申請日: 2012-10-31
• 公開（公告）號: CN102938564A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 王世祥
• 申請（專利權）人: 深圳供電局有限公司
• 主分類號: H02J3/36
• 分類號: H02J3/36;H02J1/00
• 代理公司: 深圳匯智容達專利商標事務所(普通合伙) 44238
• 代理人: 潘中毅;熊賢卿

技術領域

本發明涉及電力技術領域，尤其涉及一種基于柔性直流的閉環性配電網系統。

背景技術

隨著電力電子器件和控制技術的發展，出現了新型的半導體器件—絕緣柵雙極晶體管（Insulated?Gate?Bipolar?Transistor,?IGBT）在低電壓系統的應用，使得IGBT作為開關器件的電壓源換流器（Voltage-Sourced?Converter，VSC），隨后在工業驅動裝置上得到廣泛應用，再經過隨后的IGBT器件的電壓和容量多次升級后，使得采用絕緣柵雙極晶體管構成的電壓源換流器在直流輸配電網中應用成為現實。

在直流輸配電網應用中換流器采用IGBT閥和兩電平（或多電平）三相機構，并使用脈寬調制技術（Pulse?Width?Modulation，PWM）控制IGBT閥的開斷狀況，具備上述功能后使得由其構成的直流配電網系統在許多方面不同于常規的直流輸配電，可以克服常規的直流輸配電中呈現的多類問題。這種新型的直流輸配電技術，簡稱為“柔性直流（High?Voltage?Direct?Current?Flexible，HVDC-Flexible）”。目前的柔性直流輸電系統均以點對點為主，如圖1所示。

柔性直流（HVDC-Flexible）是從常規直流輸配電技術發展而來，優點均為其常規直流輸配電的優點，例如：柔性直流輸配電線路相比于目前運行中交流輸配電網線路要少一根導線，使其線路成本低，損耗小，節約了輸配電線路大量走廊通道；柔性直流配電網系統為了實現較少故障率，一般采用電纜作為配電網系統通道，電纜的輸送容量大、損耗小、使用周期長、輸送距離不受限制；柔性直流配電網系統采用電纜作為輸配電通道，一般在地下使用直埋技術，工程成本低、工期短，還減少對環境的影響；另外，柔性直流配電網系統穩定強；柔性直流配電網系統可以實現非同步系統的互聯；柔性直流配電網系統所輸送的有功功率和無功功率可以快速獨立控制；柔性直流配電網系統較好地分期建設、擴展性好；事故后快速恢復供電和黑啟動；可以向無源電網供電等等。

但是，目前投運的柔性直流的配電網系統呈現許多技術問題：

首先，目前投運的柔性直流輸電系統大多為雙端系統，僅能實現點對點的直流功率轉送，當有多回交流系統饋入時需要采取直流互聯，需要多條直流輸電線路；另外有多用戶、多再生能源（如風能、太陽能等）饋入時接口點不能滿足需求；

其次，隨著現代化城市規模的快速發展，城市中心負荷需求增長加快，空中輸電走廊已沒有太大的拓展余地，給城市配電網系統的增容改造帶來極大的困難，使得城市配電網系統安全穩定運行的壓力越來越大；已有的柔性直流的配電網系統面臨負荷密度高、線路密集、走廊緊張的問題，并且變電站出線已沒有冗余，用地緊張，受環境、經濟因素等影響，使得變電站擴建困難重重；目前運行的配電網電網薄弱，電壓質量差、供電可靠性低等問題日益突出；現有柔性直流的配電網系統中的交流電纜運行損耗較大，使得運行電流和輸送容量受限等等。

第三，現有技術的城市交流配電網系統一般采用單回單交流電源供電，一旦線路檢修或發生故障，就會造成用戶端斷電。

因此，迫切需要一種新的基于柔性直流的配電網系統以應對日益增加的城市負荷需求和供電壓力。

發明內容

為了解決目前投運的柔性直流的配電網系統存在的配電網薄弱，電壓質量差、供電可靠性低、輸電通道走廊緊張等多方面技術問題，本發明提出一種基于柔性直流的閉環形配電網系統。

本發明提供的一種基于柔性直流的閉環形配電網系統，包括：

N條直流母線和N條直流輸電線路；每條直流母線與直流輸電線路間隔相連，組成柔性直流的閉環形配電網；N為大于等于3的自然數；

所述每條直流母線上連接有至少一個用于將所述交流系統的電能整流成直流電能，匯入所述柔性直流的閉環形配電網中的交流系統整流站；

其中，所述至少一個交流系統整流站作為調壓站，其用于控制直流電壓；

所述每條直流母線上還連接有M個將直流電能逆變成交流電以供給用戶使用的用戶逆變站；M為大于等于1的自然數；

所述每條直流輸電線路上設置有K臺用于在所述直流輸電線路有故障時跳閘將故障點進行隔離的直流開關；K為大于等于2的自然數。

其中，所述基于柔性直流的閉環形配電網系統為多環相互連接的閉環形配電網系統，其中，每一環的閉環形配電網之間通過直流聯絡線路連接。