交直流变配电技术的分析及构建探究

沈建华

【摘 要】随着配电技术的不断发展，交直流变配电技术的发展及应用，在很大程度上满足了现代电网事业的发展需求，也通过技术创新升级，保障了电网运行的稳定性及质量。面对新的用电需求，以及配电网技术的发展，交直流变配电技术的发展及应用，契合了配电网构建的要求，充分体现出其应用价值。本文立足对交直流变配电技术的理论研究，从供电网架构的生成、直流母线结构的合理布置、设备的科学接入等方面，分析了交直流变配电的关键技术，并在此基础之上，从交直流变配电网层级控制、交直流配电网保护等方面，阐述了新时期交直流变配电技术的构建策略。

【关键词】交直流变配电技术;架构;运行控制;构建策略

中图分类号： D61文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）19-0062-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.19.028

0 前言

近年来，交流电在现代电力事业发展中的应用，表现出较大不适应性，交直流配电技术的发展及应用，提高了供电运行质量，同时也保障了供电结构体系的优化与调整。在电力事业快速发展的当前，交直流变配电技术的应用日益广泛，且技术不断成熟、创新，能够在很大程度上满足当今社会对电能的要求。相比于交流电能，直流电能的优势显著，在中低压供配电领域的应用十分广泛。我国在交直流变配电领域的发展起步交完，但发展成效显著，能够基于交直流混合供电架构的生成，保障了交直流变配电的有效构建。

1 交直流变配电的关键技术

随着电力事业的不断发展，交直流变配电技术的应用，为配电网络构建提供了技术保障。在实践研究中发现，交直流变配电技术的构建，关键在于电网架结构的生成，以及直流母线结构的合理布置，保障电网供电的稳定性。因此，具体而言，价值流变配电技术，管在于落实以下几个方面。

1）供电网架构的生成

在分布式的电源构建中，由于发电的随意性，导致变配电的供电网络体系难以实现高质量的电能输送，影响客户端的用电质量。为此，需要在AC/DC接口的介入之下，通过交流网络实现对供电网络提供功率及电压的有效支撑。如图1所示，是交直流变配电技术的供电网架结构图。从中可以知道：（1）在网络架构的生成中，主要形成了三种不同的配电模式。通过交直流源的能量互联，有效的提高了配电网的供电能力及质量。在电网进入环网运行状态之时，S1至S4处于闭合状态，整个网络结构运行稳定，并且保障了内网能源之间的有效协调;（2）在交直流变配电技术中，通过负载空间体系的搭建，实现了两端供电拓扑，在配网运行方式、供电质量等方面，均有所提升，满足了电网运行需求。

2）直流母线结构的合理布置

在交直流变配电技术中，直流母线结构的布置尤为重要，一般按照单双极母线，可以分为双极（或单极）结构。如图2所示，是双极（或单极）结构图。（1）在单极母线结构中，直流母线结构比较简单、经济性好，但该结构模式供电不稳定，且对当前的供电需求表现出一定的不适应性;（2）在双极母线结构中，该结构供电稳定性好、系统冗余度高，是当前应用最为广泛的结构模式。通过双极母线结构，保障不同额定电压设备的供电需求，直流母线结构布置更合理。

3）电源、设备接入方式

相比于传统变配电技术，交直流变配电技术更加要求电源、设备等的接入，应强调接入模式的科学合理性。在实践研究中得出，通过双向AC/AD装置，实现直流母线的介入看，可以保障电网运行的安全稳定性，同时在关断之后，交直流配电处于离网状态。首先，电源、设备的接入，要强化分布式接入的合理构建，通过稳电压、提质量的合理布置，提高接入交直流母线的运行质量;其次，在直流负荷状态之下，吸纳分布式等的构建，能够通过快速放电特性的生成，抑制直流母线电压的突变。

2 交直流变配电网的构建策略

在供电网构建中，强调供电网络控制的有效生成。在笔者看来，交直流变配电网的构建，需要构建四个层级：大电网级、直流配网级、变流设备控制和换流阀控制，这直接关系到构建的质量。因此，具体而言，交直流变配电网的有效构建，主要在于。

1）交直流变配电网层级控制

在变配网层级控制中，主要涉及四个层级：（1）大电网级：在该层级，主要协调交直流电网间的能量传输，进而更好地保障变配电网的功率及电压的有效支撑;（2）直流配网级。该层级的控制，主要在于保障离网状态之下，整个变配电网的电流及电压稳定。也就是说，在出现电网故障或是关断的情况之下，通过该层级的有效控制，实现变配电网的运行稳定;（3）变流设备控制。在关键技术的论述中，在配电网的构建中，需要接入变流装置（如DC/DC或AC/DC），在正常运行状态之下，通过电压控制策略，有效稳定直流网内的电压，并且在DC/DC的接入控之下，能够通过变流设备的协调控制，让不同电网控制区间得到有效调配;（4）换流阀控制。在变配电构建中，换流阀的控制，主要自傲与更好地调控交直流电网的运行状态，并通过恒压调节，保障最大功率点的成，满足电网运行稳定性的内在要求。

2）交直流配电网保护

交直流配电网的保护，关键在于通过“交流侧保护”“变流器保护”等的有效构建。如图3所示，是交直流电变配电系统的保护图。从中可以知道：（1）基于保护构建需求，将整个保护系统实现了分区布置，涉及“交流侧保护”“变流器保护”和“直流线路保护”，通过分区保护的细化，能够更好地保障各级保护控制层的生成;（2）在交流侧的保护中，针对交流负荷、交流母线等的保护，能够基于信息反馈，判断是否出现短线故障或短路，以更好的保障运行的稳定性;（3）在变流设备保护中，变配电网系统涉及各类变流设备。设备稳定运行的关键，在于构建安全可靠的运行系统，通过直流负荷及直流电源保护各类直流负荷和分布式直流电。

3）交直流变配电防雷构建

交直流变配电的防雷构建，要求强化防雷设施体系的生成。如图4所示，是交直流变配电防雷的防雷地网连接图。从中可以知道，在未遭受电击的情况之下，DCG可以发挥抗干扰的作用;当遭遇电击时，地网链接中的气体放电管放电，形成SPG与DCG瞬时等电位体，确保微电子设备等避免因地电为升高而造成损坏。此外，在变配电网的连接中，对于星形点位连接其总汇流排应≥400mm*100mm*5mm。

3 结束语

交直流变配电技术的发展，在很大程度上契合了当前社会用电需求，同时也保障了供电的稳定性及质量。在本文探讨中，交直流变配电技术的关键，在于配电网架构的生成，以及配网、接入的合理控制，以实现交直流变配电的有效构建。在交直流变配电的构建中，层级控制是关键，要求从大電网级、直流配网级、变流设备控制和换流阀控制出发，并通过交直流配电网保护，实现配电网架构的生成以及网络体系的运行安全。

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