配电网交直流同线馈送方式研究

摘要

人类社会的可持续发展战略以及分布式电源的诸多优点使得分布式发电备受关注。分布式发电只有并网运行才能发挥更大的优势和获得更大的发展。对分布式直流电源而言，其并网运行既可以通过将直流电转换成工频交流形式后再与交流配电网并联实现，也可以通过架设轻型直流线路将分布式电源发出的直流电直接送到用电侧后再转换为不同负荷需要的形式。前者对现有交流配电网的运行和控制影响较大，而后者需要架设新的线路，占用新的线路走廊。这两种并网运行方式对推动新型分布式电源的快速发展将会发挥巨大作用，但仅有这两种方式可能还不够，有必要探讨新型的并网运行方式，以便实现对现有并网运行方式的合理补充并共同推进新型分布式电源的快速发展。
　　本文针对配电网覆盖面广、分布式电源发展将会出现量小面多态势的特点，提出了配电网内的分布式直流电源可以通过交直流同线馈送方式进行并网运行的构想，给出了该构想的具体实现形式，分析了交直流同线馈送方式的稳态和暂态特性，从技术层面论证了交直流同线馈送方式的可行性，为分布式电源提供了一种新的并网途径。
　　首先，从电力网络的基本规律出发论述了交直流同线馈送方式的基本思想和基本原理，给出了相应的电路拓扑结构，并对拓扑结构中的主要部件功能进行了分析。针对分布式电源发展初期电源容量较小以及为了充分利用分布式能源的电力问题，提出了分布式电源直流恒功率入网策略和分析模型。
　　其次，针对直流单极大地返回运行方式，估算了入地直流电流的大小，分析了直流入地电流对于周围环境和电力设备的影响，并结合高压直流大地返回运行方式和电力行业标准，论证了大地返回运行方式的可行性。
　　第三，对交直流同线馈送方式的稳态特性进行了分析。从单线潮流入手，分析了线路绝缘与网损问题，并在此基础上推导出在满足配电线路绝缘水平和输送功率限值要求的前提下应该叠加直流电压的大小关系。提出了基于网络潮流分析的虚拟平衡机概念，并通过分析该方式下的网络特点设计了潮流计算方法。通过算例，比较了该方式与原交流方式下的网络稳态性能差异。
　　最后，对交直流同线馈送方式的故障特性进行了分析，比较了该方式与原交流方式的短路暂态过程和不对称短路时故障点的电压差异。通过建立交直流同线馈送方式的短路计算模型，分析了基于稳定电势源模型的三相对称短路电流，得出了该方式短路条件下的冲击电流、最大短路电流有效值和稳态短路电流大小；在分析两种直流负荷供电方式下故障点直流电压的基础上，通过叠加原理给出了故障点合成电压和故障点电流有效值公式。上述工作从短路电流水平方面论证了交直流同线馈送方式的技术可行性，并为不对称故障的计算提供了方法。

目录

配电网交直流同线馈送方式研究

THE WAY OF AC AND DC TRANSMITTING SIMULTANEOUSLY ALONG THE SAME FEEDER LINE IN DISTRIBUTION NETWORK

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 本课题的研究目的和意义

1.2 国内外在该方向的研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 交直流同线馈送的基本构想与原理性方案

2.1 引言

2.2 交直流同线馈送的基本构想

2.3 交直流同线馈送的原理性方案

2.4 分布式直流电源并网模型

2.5 本章小结

第3章 交直流同线馈送单极方式对环境的影响分析

3.1引言

3.2 直流入地电流估算

3.3 直流入地电流对地下金属构件和电力变压器的影响校验

3.4 接地极址的选择及跨步电压校验

3.5 本章小结

第4章 交直流同线馈送的潮流分析

4.1引言

4.2 单线潮流分析

4.3 虚拟直流平衡机的概念

4.4 包含交直流同线馈送线路的配电网络潮流分析

4.5 算例

4.6 本章小结

第5章 交直流同线馈送的对称短路故障分析

5.1 引言

5.2 交直流同线馈送的短路电流分析

5.3 交直流同线馈送与交流馈送的短路电流比较

5.4 本章小结

第6章 交直流同线馈送的不对称短路故障分析

6.1 引言

6.2 交直流同线馈送不对称短路的特点

6.3 短路点直流分量分析

6.4 不对称短路故障时的交直流分量合成分析

6.5 算例

6.6 本章小结

结 论

参考文献

附录

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致 谢