【《直流配电系统技术现状综述》4800字】

直流配电系统技术现状综述1.1换流器

换流器在直流配电网和直流配电技术中至关重要，是直流配电网和技术的基础。通常分为

AC/DC换流器和DC/DC换流器。

1.1.1AC/DC换流器电流源型换流器得益于电力电子技术的蓬勃发展，功率半导体器件迅速发展和在工业中大量运用，基于大功率晶闸管的电流源型换流器发展进程也十分迅速。电流源型换流器有快速可控，同步运行稳定，不需要无功补偿等交流电不具备的优势，在高压远距离输电等情况有着明显的优势。但由于传统直流输电技术采用基于大功率的电流源型换流器，存在难以控制潮流反转，直流电网协调控制困难，容易换相失败，换流站需要大容量谐波滤波，因此应用场合受到较大的限制，对于直流配电网来说，频繁的潮流反转频繁和数量及大的网络端，应用电流源型换流器会有很多困难，且不易于解决。所以直流配电网暂不考虑使用电流型换流器。电压源型换流器二十世纪七十年代，门极可关断晶闸管全控型器件快速发展，以其极大性能推动了基于全控器件的大功率电力电子变流装置的发展，电压源型换流器开始有一席之地。电压源型换流器具有传输有功无功独立控制，向交流系统提高电压支持，潮流反转容易，提高系统稳定性，电磁干扰小等等。

1.1.2DC/DC换流器在直流配电网中，直流变压器可分为输入与输出隔离的和输入与输出不隔离的。输入与输出不隔离的直流变压器具有稳压输出、结构简单、工作频率高等特点但由于功率等级限制常用语家用等级适配器或用于某些低压转换如蓄电池等。输入与输出隔离的直流变压器是直流配网的关键技术之一，虽然实现了输入与输出的隔离，但不能够稳定地输出电压，仍需要解决。1.2直流断路器

在直流配电网中，直流断路器是实现配电网控制、保护、优化等不可缺少的设备。直流断路器可分为混合式、机械式、全固态式三类。机械式直流断路器具有稳定性高、运行可靠、通态运行时损耗较小的特点。但由于其结构的特性，在断开时会出现电弧，很可能引起触头的损坏。相对于其它直流断路器而言，切除故障电流需要更长的时间，动作的灵敏性以及时效性较低，动作慢。常规的全固态直流断路器则相反，由于构造简单，它可以迅速动作，操作时也不会产生电弧。但它的耐压值更低，运行时会产生较高的通态损耗。混合式直流断路器结合了两者的优点，扬长避短，就理论上而言，它可以制作成开断时间短、通态损耗小、无需专用冷却设备的优化性能产品。将机械式和全固态式相结合是以后研究发展的趋势。其拓扑结构如图所示。图2-1混合式直流断路器基本结构当电路需要开断时，机械部分关断会产生电弧电压，能够达到触发固态开关部分的电压强度，最终建立起阳极电压，并使固态开关顺利导通。同时，由于机械开关所产生的电弧电阻阻值会超过固态开关部分所需要的导通电阻，从而电流会由机械开关流至固态开关，低电压以及小电流导致了机械开关的关断。在此之后，只需将固态部分随之关断，就能够达到切断电流保护电路的作用。1.3平波电抗器与滤波器通常在整流后的直流回路中，会产生波纹，这种波纹往往对电网有害而无益。所以平波电抗器一般用于整流后的直流回路，因为平波电抗器可以平滑输出电流，使之更加稳定，趋近于理想。通常串联在换流器输出侧与直流侧之间。不仅如此，交直流侧所产生谐波也会损害电网以及一些设备，所以可以采用将平波电抗器和滤波器结合，从而构成滤波回路，并且应用于直流侧。1.4无功源直流配电网需要由许多换流器来构成，但是这种设备在运行时需要有大量的无功功率，因此必须在它的周围采用无功功率补偿设施。一般来说，在电网构架中会采用直流电容器，它可以产生一些无功功率供给交流滤波器使用。1.5接地与直流线路在我国，绝大多数的直流配电网的接地方式都以土地为导体。倘若土地中具有大电流，或是土壤的电阻率较高，都会导致接地电阻变大的情况。在这种情况下，可以采用再设置一个单独的接地极的方式，这种方法可以降低土壤的电阻率。类似于交流电路，直流线路可以采用架空线路或者电缆，它们之间并无太大的区别，只需要区分导线的芯数以及它们布置所需要的空间。1.6直流配电系统关键技术及应用要点1.6.1运行控制技术

直流配电网相比较与交流配电网，其骨干结构较为简单，但由于新型源荷的大量增加以及电力电子器件的使用，使得许多的负荷节点会出现在它的馈线上，各换流器之间联系较多相互耦合，会产生许多的震荡问题亟待解决。通过最初步的研究所得到的结果显示，直流配电网是否能够实现稳定的表现会被许多原因制约。比如其网络结构、变流器的控制策略和参数、电源与负荷的位置与种类等。在直流配电网中（中压直流配电网中问题尤为显著），直流与直流换流器、交流变直流换流器、直流变交流换流器数量巨大，种类也很多。不仅如此，它们之间往往存在着空间上的距离，这使得参数带来的影响更加巨大，达到了难以忽视的程度，这样的特点是攻克运行控制直流配电技术的重中之重。目前为止，对于直流配电系统接地方式的研究，其关键在于接地方式对故障特征的影响。当故障发生时，电压源型换流器的直流电容会往故障点放电。将故障点隔离后，结果表明故障恢复的时间与过程是由充电过程所决定的，而充电过程是由交流侧的接地方式所决定的。由此可知，直流配电可靠性被接地方式所影响，这就是技术研究与发展的关键所在。1.6.2故障隔离技术

对于隔离直流配电网的故障，这项技术仍在初步的研究阶段。它的研究进程严重限制了直流配电网的发展。这项技术的主要研究要点在于识别故障以及关断故障电流。当直流配电网发生短路等故障现象，会产生电流值较大的故障电流。这会导致直流电网中的设施被严重损坏，设备的寿命以及使用也会受到严重伤害。为了使得电网运行更加安全可靠，需要对于电网中所发生的故障能够快速准确地识别，并且立即切除故障部分。同时，电容器向故障点放电的时间也需要在考虑范围之内。一般的直流系统能够为切除故障部分提供的时间只有短短几毫秒，这几毫秒内需要完成识别故障、继电保护动作以及切除故障。关于故障隔离技术。已经研究出来了两种应对方法。第一种方案为采用直流断路器，这种方法包括了将限流器与直流断路器结合地情况，这样可以二者取其优，作为一种折中地手段；第二种方案为阻断型换流器。不论是应用于直流配电网本身和交流系统之中，亦或是链接接入负荷，只要阻断型换流器直流馈线大于一条，都在直流配电网中有相当大的优势。在配电网中故障发生时，阻断型换流器动作，就可以使得系统与源荷顺利隔离，从而无法继续为负荷供电，其应用存在很大的瓶颈。而直流断路器技术则较为优越，上述1.2已介绍。1.7分布式电源的组织形式在过去一段时间，因为直流配电网的研究还并不成熟，各个国家进行分布式电源实验时，都使用直流源作为源电流进行研究。先进一些的实验中，也只会采用一种分布式电源作为条件。而随着分布式电源的发展，一些可再生能源拥有了更大的优势，光伏发电、风力发电以及风光互补等都可以作为分布式供电的源电流。一些不可再生的能源如燃料电池、燃气涡轮机等也被应用于直流配电网中。不同的分布式电源特性也不同，它们可以输出不同性质的电流，拥有不同等级的容量，可以控制的程度也不同。因此，每一种分布式电源对应的接入母线的换流器结构形式都不尽相同。比如风力机发出交流电通过AC/DC换流后滤波后接入直流配电网，而燃料电池通过DC/DC换流后接入直流配电网等。所以在不同的应用场景之下，我们需要根据应用条件和情况选择不同的分布式电源，并在适当的情况下优化配置。1.8智能配电网技术在配电网规划中的具体应用1.8.1智能自动化技术的具体应用在部分已发布的智能自动化技术中，可以看到它们的网络规划将之与配电网规划结合在了一起，从而也规划了实现配电网技术自动化的愿景。同时，由于方案内容可以标准化，从而可以进一步提高方案的科学应用。在此之间，相关技术人员还可应用智能调度信息集成功能，通过配网自动化主站及分站的建立，为系统操作人员的工作行为开发提供有效的技术支持。国际空间站通过智能自动化技术的应用，实现了配电网规划的智能早报警操作模式。操作者可对监测信息进行实时监控，从而及时发现并解决配电网的各种故障，最终使经济损失最小化。不仅如此，采用这套系统还能够通过应用只能自动化技术实现实时、远程的调度监控以及分布式电源的操控。依据用户终端和配电设备的配置，对用户信息进行综合收集和处理，以满足主干通信建设需要，提高信息和数据的整体使用效率和质量。配置链接的优化和协调配置工作，是关系到整个网络运行安全和运行稳定性的重要因素。从设计者的观点来看，配置链接的优化和协调配置工作的这一部分焦点是确保管线之间适当的绝缘。此外，分发网络的中立点也必须根据目标配置进行优化，以往电阻值为100Ω。在这种情况下，如果遇到电缆损坏的危险情况，配电网络可以通过自行关闭电源来获得保护效果。地区停电的运用是为了不影响更广泛地区的用户的电力供给。中立点的位置受到网络整体的构筑状况影响时，可以手动在适当的位置创建中立点。其次，增加来自配电网系统的接地电阻，减少短路问题带来的不良影响。这样可以有效地提高整个配电网系统在运行中的安全效率。建立为配电网规划和设计提供数据支持的相关数据信息采集平台。一旦发现偏离情况，则必须采取高效的预防管理措施，保证其恢复正常。1.8.2参数测量技术的具体应用该技术在参数测量技术中的具体应用效果良好。是智能配电技术的主要形式。在配电网络规划中采用了这些技术，能够实现数据与数据信息之间的实时转换，从而满足系统运行技术人员的需求。应用该系统可对数据信息进行综合分析，对配电网应用进行科学评价，全面掌握。在配电网络规划过程中，可避免用户偷电，同时准确评估电价。将电磁仪器应用于传统的配电网规划，无法满足智能化发展的需要，因此必须在这种情况下加强其应用。利用该技术，电力部门可以及时与用户通信，有效地解决了传统配电网络规划中的峰谷电价计算问题，并实现电价的最高点。利用这一技术，可以及时地将收费政策的改革信息告知用户，从而满足用户的服务需求。参数测量技术是配电网络规划技术最重要的体现，它能将配电网络的运行数据和固定数据以参数形式呈现。比如，通过分析一段时间内某一地区的用电量变化值，可以对该地区客户用电情况进行分析，并提出更有针对性的后续管理解决方案。通过获得的异常数据，可以迅速地发现已有的电力偷窃和泄露问题。同时，参数测量技术在电费、电量的计算中起到了很好的作用。伴随着社会经济的发展，电力系统配电网用户的需求也在不断提高，与十多年前相比发生了不可动摇的变化。但衡量某一地区电价的工具仍选择使用传统的电表，在耗电高峰时，电价的计量十分麻烦。通过参数测量技术，实现了与用户的良好沟通与交流，并提出了解决电表问题的方法。在配电网的发展中，这一点十分重要。1.8.3分布式能源发电技术的具体应用分布式发电技术近年已经受到更多的关注并将成为未来主要发展趋势。这项技术的应用更为合理，将给我国居民带来极大方便。分布式发电装置能够被安装在与用户空间距离不远的地方，这是它的一大优势。通过智能的客户端和平台，用户也可以对系统运行方式进行实时控制，实现配电网的均衡，也使用户更加了解自己的用电情况。当前，在分布式能源发电技术的应用中，主要有太阳能、生物能、风能、燃料电池等几类。它的应用，减轻了传统配电网规划的技术难题，同时，在不消耗化石燃料的情况下，采用更环保发电，更加环保。而网格连接方式更为灵活，这种技术需要科学合理应用