[發明專利]交直流供電系統及基于交直流供電系統的開關切換方法

在審

• 申請號: 202110289492.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112909940A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 雷二濤;金莉;馬明;馬凱;黃輝;王慶斌
• 申請（專利權）人: 廣東電網有限責任公司;廣東電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 陳旭紅;呂金金

本申請公開了交直流供電系統及基于交直流供電系統的開關切換方法，基于交直流供電系統的開關切換方法，包括：在負荷側電壓滿足預設電壓時，直接通過交流輸電線路進行交流供電；在負荷側電壓不滿足預設電壓時，首先通過送端變流器將交流電整流成直流電進行直流供電，并再通過受端變流器將直流電逆流逆變成交流電輸送至負荷側。通過上述方式，本申請在末端電壓合格時采用交流供電以提高供電效率；在末端電壓偏低時切換至直流供電以改善末端用戶電壓合格率，最后實現高效、高質量的供電。

技術領域

本申請涉及配電技術領域，尤其涉及交直流供電系統及基于交直流供電系統的開關切換方法。

背景技術

在電網建設初期，偏遠末端用戶因生活水平限制，用電量較低，用電品質需求不高，因此這些用戶用電電壓降落不明顯，用電需求也不苛刻。但隨著人民生活水平的日益提高，家用負荷日益多樣化、精細化、大容量化，造成大功率負荷的集中啟用使得遠距離配電線路壓降明顯，末端用戶電壓降落問題突出。此外，各種大功率用電負荷的啟用往往具有一定的周期性，使得末端電壓偏低問題同樣周期出現，并因為其時間集中性而顯著加重，影響著居民日常生活、生產用電。

為了解決末端的低電壓問題，現有解決方案主要包括：(1)增加10kV線路和變壓器，同時進行線路改造，縮短供電半徑。該方式投資巨大，且線路跨越山區，山體綠色植被生長迅速，容易引發接地短路故障，為后期運維工作帶來了很大的困難；(2)在用戶末端配置光伏發電裝置和儲能裝置，相當于在用戶側配置新電源來提升用戶的電壓，避免功率通過原有的輸電線路進行長距離傳輸，可減少壓降。但光伏儲能裝置成本較高，投資回報周期較長，農村面臨征地問題。(3)安裝無功補償和調壓裝置，在供電半徑過長的線路上串聯調壓器，在感性負荷密集地區建設集中自動無功補償站。雖然能將電壓抬升20％左右，但電壓仍不合格，無法從根本上解決問題。

發明人經過研究發現，傳統的交流輸電方式會隨著傳輸距離的增大，壓降和損耗都顯著上升，末端電壓極有可能不滿足要求。而直流輸電方式可以滿足電壓質量要求，但是直流輸電方式下，除了線路損耗，還會有6％-8％的變流器開關管的開關損耗、導通損耗等。并且，基于異地通信線聯絡確定切換邏輯時序的方案弊端較多，需另設通信線路、造價高；通信線路易受到破壞，可靠性低；信息傳輸速度較慢，不能確保交直流輸電方式快速切換。

因此目前并沒有合適的方式實現高效、高質量的末端用戶供電。

發明內容

本申請提供交直流供電系統及基于交直流供電系統的開關切換方法，以解決現有技術中無法實現高效、高質量的末端用戶供電問題。

為解決上述技術問題，本申請提出一種交直流供電系統，包括：輸電線路，用于連接電網側和負荷側；送端變流器，連接在電網側和輸電線路之間；受端變流器，連接在負荷側和輸電線路之間；開關切換組件，包括若干開關，用于在負荷側電壓滿足預設電壓時，直接通過輸電線路進行交流供電；在負荷側電壓不滿足預設電壓時，通過送端變流器將交流電整流成直流電進行直流供電，并通過受端變流器將直流電逆變成交流電輸送至負荷側。

可選地，在負荷側重載或者空載時，負荷側電壓不滿足預設電壓，開關切換組件將交直流供電系統切換為直流供電模式；在負荷側輕載時，負荷側電壓滿足預設電壓，開關切換組件將交直流供電系統切換為交流供電模式；其中，負荷側電流小于額定值50％的為輕載；負荷側電流為額定值50％～100％的為重載。

可選地，開關切換組件包括：第一開關，設置在送端變流器的輸出端和輸電線路之間；第二開關，設置在受端變流器的輸出端和輸電線路之間；第三開關，設置在受端變流器的輸入端和輸電線路之間；第四開關，設置在送端變流器的輸入端和輸出端之間的輸電線路中；第五開關，設置在受端變流器的輸入端和輸出端之間的輸電線路中。

可選地，當負荷側電壓不滿足預設電壓，第五開關和第四開關斷開，第一開關、第二開關和第三開關閉合，切換為直流供電模式。