張偉，韋濤，崔艷妍，劉偉，王宗禮，李芳，黃仁樂

(1.中國電力科學(xué)研究院，北京市 100192；2.山東國研電力股份有限公司，濟(jì)南市 250101；3.國網(wǎng)北京市電力公司，北京市100031)

基于柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)接線模式研究

張偉1，韋濤1，崔艷妍1，劉偉1，王宗禮2，李芳2，黃仁樂3

(1.中國電力科學(xué)研究院，北京市 100192；2.山東國研電力股份有限公司，濟(jì)南市 250101；3.國網(wǎng)北京市電力公司，北京市100031)

隨著分布式電源、電動汽車等直流電源和直流負(fù)荷的大規(guī)模接入及用戶對供電可靠性要求的提高，柔性直流技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。該文研究了含多端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)的典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)；提出了傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)向交直流混合配電網(wǎng)的過渡目標(biāo)、過渡原則、過渡過程，并給出了幾種典型網(wǎng)架的過渡方式；最后，以三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置為例，通過對運(yùn)行方式的劃分，明確了含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)的運(yùn)行方式及轉(zhuǎn)換過程，為傳統(tǒng)配電網(wǎng)向交直流混合配電網(wǎng)的升級提供理論依據(jù)。

交直流混合配電網(wǎng)；柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置；接線模式；升級改造

0 引 言

傳統(tǒng)能源發(fā)展方式難以為繼，可再生能源取代化石能源將是大勢所趨。可再生能源不存在資源耗盡的問題，日益受到世界各國的重視，尤其是能源短缺的國家，并將開發(fā)利用可再生能源作為未來的能源發(fā)展戰(zhàn)略[1-2]。隨著以風(fēng)電、光伏為代表的直流電源及以電動汽車為代表的直流負(fù)荷等直流設(shè)備的大規(guī)模接入，傳統(tǒng)的交流配電網(wǎng)由于電能變換環(huán)節(jié)多[3-5]，難以適應(yīng)分布式電源(distributed generation, DG)和直流負(fù)荷量小面大的特點(diǎn)，供配電的效率受到影響。近年來，隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，采用柔性直流技術(shù)對傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)進(jìn)行升級改造成為了可能。與傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)相比，通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)柔性互聯(lián)的交直流混合配電網(wǎng)不存在同步問題，可實(shí)現(xiàn)輸送功率的靈活控制，適用于DG、直流負(fù)荷等設(shè)備的直接接入，減少DG、計(jì)算中心、電動汽車等直流設(shè)備接入所需的換流環(huán)節(jié)，降低了電能損耗，提升了配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量、靈活性、可靠性與運(yùn)行效率[6-8]。

因此，隨著配電網(wǎng)中DG的廣泛接入和直流負(fù)荷的大量增加，在現(xiàn)有交流配電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，發(fā)展交直流混合型配電網(wǎng)將是未來配電網(wǎng)的一大趨勢。國內(nèi)外在柔性直流輸配電技術(shù)的相關(guān)研究中，高壓方面主要集中在分區(qū)互聯(lián)裝置應(yīng)用于大區(qū)異步互聯(lián)、大規(guī)模新能源并網(wǎng)及分區(qū)互聯(lián)裝置的選址定容等方面[9-10]；中壓方面主要集中在柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置特性及裝置接入電網(wǎng)前后對電網(wǎng)可靠性、供電能力等關(guān)鍵指標(biāo)的影響等方面[11-13]，對交直流混合配電網(wǎng)網(wǎng)架和接線模式的研究相對滯后。

基于上述研究背景，本文對含多端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)向交直流混合配電網(wǎng)過渡的方式、交直流混合配電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行深入研究，為中壓示范工程的順利實(shí)施奠定理論基礎(chǔ)。需要注意的是，本文假設(shè)在進(jìn)行升級改造的同時(shí)配合保護(hù)升級和分布式自動化等技術(shù)措施，以減少非故障/檢修區(qū)段的短時(shí)供電中斷，提高用戶供電可靠性。因?yàn)?，僅在電網(wǎng)中安裝柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置，在當(dāng)前技術(shù)條件下，考慮柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置自身故障率，升級改造后的電網(wǎng)可靠性可能會降低[13]。

1 傳統(tǒng)配電網(wǎng)典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)配電網(wǎng)典型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)[14]主要分為架空網(wǎng)絡(luò)和電纜網(wǎng)絡(luò)，目前國內(nèi)現(xiàn)存的中壓架空網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要有輻射式、多分段單聯(lián)絡(luò)、多分段多聯(lián)絡(luò)等3種類型，中壓電纜網(wǎng)的典型接線方式主要有單射式、雙射式、對射式、單環(huán)式、雙環(huán)式、N供一備等6種。為了精簡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類型，國家電網(wǎng)公司發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 1738—2012《配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)導(dǎo)則》[15]中推薦的中壓配電網(wǎng)典型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)有4種，其中：中壓架空網(wǎng)主要包括輻射式接線和多分段適度聯(lián)絡(luò)接線2種模式；中壓電纜網(wǎng)主要包括單環(huán)式接線和雙環(huán)式接線2種模式。因此，后續(xù)研究主要圍繞這4種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)展開。

2 基于柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

2.1 含兩端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的接線模式

利用兩端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)交流配電線路互聯(lián)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，主要適用于架空網(wǎng)中的單聯(lián)絡(luò)及輻射式和電纜網(wǎng)中的單環(huán)式，如圖1所示。

圖1 含兩端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的配電網(wǎng)接線模式

對于輻射式線路，可以利用兩端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置對兩條輻射式線路進(jìn)行互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行。但是對于輻射式線路，在正常情況下負(fù)載率保持較高水平，直至100%；一旦實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行后，在滿足“N-1”安全準(zhǔn)則情況下，線路的負(fù)載率在正常情況下應(yīng)保持在50%以下，以保證非正常情況下的轉(zhuǎn)供，因此要對線路進(jìn)行增容改造或負(fù)荷切改，以保證在線路或母線發(fā)生故障時(shí)，負(fù)荷轉(zhuǎn)供可以順利實(shí)現(xiàn)。

對于電纜單環(huán)式接線，由于其正常工作下開環(huán)運(yùn)行，在出現(xiàn)故障時(shí)，利用分段開關(guān)，隔離故障，并通過聯(lián)絡(luò)開關(guān)(環(huán)網(wǎng)柜)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)移。通過在系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處安裝兩端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)正常工作時(shí)的閉環(huán)運(yùn)行，故障情況下實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的快速轉(zhuǎn)移，提高供電可靠性。

架空輻射式線路要實(shí)現(xiàn)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，需要對線路進(jìn)行增容，改造成本相對較大，而電纜單環(huán)網(wǎng)的升級改造一般不需要對線路進(jìn)行增容，經(jīng)濟(jì)性更好。

2.2 含三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的接線模式

含三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的配電網(wǎng)接線模式如圖2所示，正常運(yùn)行時(shí)，饋線1、2、3通過三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行，3條線路之間的潮流能夠靈活控制，某條饋線發(fā)生故障時(shí)，其他饋線通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置提供緊急功率支援，及時(shí)恢復(fù)供電，且負(fù)荷能夠連續(xù)分配；檢修時(shí)，由于閉環(huán)運(yùn)行，檢修區(qū)兩側(cè)負(fù)荷均可避免短時(shí)供電中斷。

利用三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造后的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，雖然實(shí)現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，但對線路容量限制也提出了新要求：故障情況下，要滿足“N-1”安全約束，3條線路的負(fù)載率之和應(yīng)控制在200%以內(nèi)，即線路平均負(fù)載率控制在66.7%以內(nèi)；對于供電可靠性要求特別高的地區(qū)，若要滿足“N-2”安全約束，線路平均負(fù)載率需控制在33.3%以內(nèi)，這樣才能保證在2條線路發(fā)生故障情況下，仍能通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置滿足負(fù)荷轉(zhuǎn)移的需求，增強(qiáng)系統(tǒng)的持續(xù)供電能力。

圖2 含三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的配電網(wǎng)接線模式

2.3 交直流混合配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置推廣應(yīng)用后，可形成柔性直流閉環(huán)運(yùn)行的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖3所示。饋線2、3、9、10通過四端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置形成多聯(lián)絡(luò)線路，饋線1、4通過兩端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置形成單聯(lián)絡(luò)線路，饋線5、6、7通過三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置形成兩聯(lián)絡(luò)線路。

利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置進(jìn)行多饋線閉環(huán)運(yùn)行，不僅可以在故障/檢修或線路/設(shè)備過載時(shí)，快速完成負(fù)荷轉(zhuǎn)移，還可以通過提供動態(tài)無功支持穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)電壓，提高供電可靠性和電壓質(zhì)量；與此同時(shí)，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置可以調(diào)控系統(tǒng)功率分布來平衡饋線負(fù)載，改善配電網(wǎng)的供電能力，提高設(shè)備利用率。

圖3 交直流混合配電網(wǎng)絡(luò)

3 傳統(tǒng)電網(wǎng)升級改造的過渡方式

通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置對10 kV交流電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行升級改造，應(yīng)根據(jù)地區(qū)電網(wǎng)網(wǎng)架情況及用戶可靠性需求，實(shí)行差異化過渡。

過渡目標(biāo)：減少傳統(tǒng)配電網(wǎng)中因故障/檢修引起的非故障區(qū)段的短時(shí)停電，提高供電可靠性。

過渡原則：不減少現(xiàn)有分段數(shù)。

過渡條件：根據(jù)用戶可靠性需求，有選擇地將傳統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)升級成斷路器，并配合保護(hù)升級及分布式自動化等技術(shù)措施，對故障/檢修區(qū)段進(jìn)行瞬時(shí)定點(diǎn)隔離，縮短非故障區(qū)段停電時(shí)間。

基本過渡過程：

(1)經(jīng)過選址定容，確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置安裝位置及容量；

(2)根據(jù)用戶可靠性需求，有選擇地將傳統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)升級成斷路器，并配合保護(hù)升級及分布式自動化等技術(shù)措施，對故障/檢修區(qū)段進(jìn)行瞬時(shí)定點(diǎn)隔離，縮短非故障區(qū)段停電時(shí)間；

(3)在擬改造點(diǎn)處安裝柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置。

3.1 架空單聯(lián)絡(luò)線路

如圖4所示，架空單聯(lián)絡(luò)線路經(jīng)過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造后，逐步過渡為含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)，其過渡過程按照上述基本過渡過程即可。

對于單輻射線路，由于其升級改造需要對線路進(jìn)行增容，改造量相對較大，宜過渡到單聯(lián)絡(luò)后再進(jìn)行升級改造，或在具備條件時(shí)通過三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置與單聯(lián)絡(luò)線路同時(shí)升級改造。

圖4 架空單聯(lián)絡(luò)的過渡方式

3.2 架空兩聯(lián)絡(luò)線路

如圖5所示，架空兩聯(lián)絡(luò)線路經(jīng)過三端柔性環(huán)網(wǎng)

控制裝置升級改造后，逐步過渡為含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合中壓配電網(wǎng)，其基本過渡過程如下：

(1)經(jīng)過選址定容，確定柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置安裝位置及容量；

(2)將其他相關(guān)聯(lián)絡(luò)開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)由常開變?yōu)槌ｉ]，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)饋線(1,2,3)的閉環(huán)運(yùn)行；

(3)經(jīng)過拓?fù)浞治?，發(fā)現(xiàn)原有聯(lián)絡(luò)開關(guān)FN在新拓?fù)渲袨槿哂嚅_關(guān)，需要將其拆除；

(4)根據(jù)用戶可靠性需求，有選擇地將傳統(tǒng)負(fù)荷開關(guān)升級成斷路器，并配合保護(hù)升級及分布式自動化等技術(shù)措施，對故障、檢修區(qū)段進(jìn)行瞬時(shí)定點(diǎn)隔離，縮短非故障區(qū)段停電時(shí)間；

(5)在擬改造點(diǎn)處安裝柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置。

圖5 架空兩聯(lián)絡(luò)的過渡方式

3.3 電纜單環(huán)式線路

電纜單環(huán)式(兩端互聯(lián))電網(wǎng)的升級改造與架空單聯(lián)絡(luò)線路相似，此處不予贅述。對于電纜單環(huán)式(三端互聯(lián))電網(wǎng)的升級改造，其過渡過程如圖6所示，2個(gè)電纜單環(huán)式電網(wǎng)通過三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置進(jìn)行互聯(lián)，互聯(lián)后實(shí)現(xiàn)3條饋線的閉環(huán)運(yùn)行。

其過渡過程與架空兩聯(lián)絡(luò)線路的過渡過程類似，需要注意的是，三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置安裝在不同的位置，所需升級/改造的工程量不一樣，例如，在CB1處進(jìn)行升級改造，則需要將聯(lián)絡(luò)開關(guān)CB移動到聯(lián)絡(luò)線對端，此差別應(yīng)在不同接入方案的經(jīng)濟(jì)性論證中有所體現(xiàn)。

4 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方案對比論證

重點(diǎn)對含兩端、三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的典型電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比論證。不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及適用范圍如下詳述。

(1)兩端(架空網(wǎng))。特點(diǎn)：滿足“N-1”安全約束要求，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率需控制在50%以下；可靠性較高，但不滿足“N-2”安全約束要求；由于需留有50%的備用容量，線路投資較大。過渡方式：一般由2條輻射式線路或1對單聯(lián)絡(luò)線路利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造得到。適用范圍：兩端口的架空網(wǎng)接線模式是含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的架空網(wǎng)中最為基本的形式，適用于負(fù)荷密度不高，負(fù)荷對供電可靠性有較高要求的地區(qū)，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，可以逐步過渡為三端口或更多端口的接線模式。

(2)兩端(電纜網(wǎng))。特點(diǎn)：滿足“N-1”安全約束要求，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率需控制在50%以下；可靠性較高，但不滿足“N-2”安全約束要求；由于需留有50%的備用容量，線路投資較大。過渡方式：一般由單環(huán)網(wǎng)線路利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級

圖6 電纜單環(huán)式(三端互聯(lián))的過渡方式

改造得到。適用范圍：適用于負(fù)荷密度不高、對供電可靠性要求較高的城市電網(wǎng)建設(shè)初期，隨著電網(wǎng)的發(fā)展，可以逐步過渡為三端口或更多端口的接線模式。

(3)三端(架空網(wǎng))。特點(diǎn)：滿足“N-1”安全約束要求，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率需控制在67%以下；可靠性較高，可滿足“N-2”安全約束要求；增加了聯(lián)絡(luò)線路數(shù)量，減少了每條線路的備用容量，提高了線路的利用率。過渡方式：一般由1對單聯(lián)絡(luò)線路和1條輻射式線路利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造得到。適用范圍：適用于負(fù)荷密度較大，可靠性要求較高的區(qū)域。

(4)三端單環(huán)式(電纜網(wǎng))。特點(diǎn)：滿足“N-1”安全約束要求，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率需控制在67%以下；可靠性高，可滿足“N-2”安全約束要求；增加了聯(lián)絡(luò)線路數(shù)量，減少了每條線路的備用容量，提高了線路的利用率。過渡方式：一般由1對單環(huán)網(wǎng)和1條單射式線路利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造得到。適用范圍：適用于負(fù)荷密度較高、可靠性要求較高、開發(fā)比較成熟的區(qū)域，以及城市核心區(qū)、繁華地區(qū)，重要用戶的供電等。

(5)三端開閉站式(電纜網(wǎng))。特點(diǎn)：滿足“N-1”安全約束要求，主干線正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)載率需控制在67%以下；可靠性高，可滿足“N-2”安全約束要求；增加了聯(lián)絡(luò)線路數(shù)量，減少了每條線路的備用容量，提高了線路的利用率。過渡方式：一般由1對單環(huán)網(wǎng)和1條單射式線路或三條單射式線路利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造得到。適用范圍：開閉站宜建于負(fù)荷中心區(qū)，適用于負(fù)荷密度較高、可靠性要求較高的區(qū)域，尤其是用戶容量較大的地區(qū)。

5 利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造的交直流混合中壓配電網(wǎng)運(yùn)行方式

含柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的交直流混合配電網(wǎng)的工作模式主要分為正常工作模式、故障工作模式和檢修工作模式，下面以三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置互聯(lián)的2個(gè)電纜單環(huán)網(wǎng)為例進(jìn)行介紹。

5.1 正常運(yùn)行方式

圖7為通過三端柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)交直流混合配電網(wǎng)的閉環(huán)運(yùn)行，在正常運(yùn)行模式下，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置可控制潮流，實(shí)現(xiàn)饋線潮流均勻分布，能夠降低網(wǎng)損，改善電壓。

5.2 故障運(yùn)行方式

5.2.1 1條饋線電源側(cè)故障(場景1)

圖8為饋線3發(fā)生電源側(cè)故障，引起出口斷路器跳閘，故障饋線的非故障區(qū)段由柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置互聯(lián)的饋線1和饋線4提供緊急功率支援，因?yàn)槭情]環(huán)運(yùn)行，消除了傳統(tǒng)電網(wǎng)中的倒閘時(shí)間(如閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)等)，減少了非故障區(qū)段用戶的短時(shí)供電中斷，提高了供電可靠性。

圖7 正常工作模式

圖8 1條饋線電源側(cè)故障

5.2.2 1條饋線任意處故障(場景2)

圖9為饋線3任意處發(fā)生故障，故障區(qū)段兩側(cè)斷路器直接跳開故障(需配合保護(hù)升級及分布式自動化等技術(shù)措施)，故障區(qū)上游負(fù)荷由原電源點(diǎn)供電，故障區(qū)下游負(fù)荷可由柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置互聯(lián)饋線進(jìn)行緊急功率支援。

圖9 1條饋線任意處故障

而傳統(tǒng)配電網(wǎng)在同樣位置發(fā)生故障，其過程為：

(1)跳開故障饋線的出口斷路器，造成故障饋線全線停電；

(2)通過故障定位，找到故障點(diǎn)，斷開故障區(qū)段兩側(cè)的負(fù)荷開關(guān)；

(3)閉合出口斷路器和聯(lián)絡(luò)開關(guān)，非故障區(qū)段恢復(fù)供電。

可見，利用柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造后，可減少非故障區(qū)段用戶的短時(shí)供電中斷，提高系統(tǒng)供電可靠性。

5.2.3 2條饋線電源側(cè)故障(場景3)

圖10為饋線1和饋線3發(fā)生電源側(cè)故障，引起出口斷路器跳閘，故障饋線的非故障區(qū)段由柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置互聯(lián)的饋線4提供緊急功率支援。

需要注意的是，如果饋線4的緊急支援功率能夠滿足饋線1和饋線3的負(fù)荷需求，則該次故障不會引起用戶停電，否則，需要按用戶重要程度，切除一部分負(fù)荷，待故障消除后，閉合出口斷路器，各饋線恢復(fù)正常運(yùn)行。

5.2.4 2條饋線任意處故障(場景4)

圖11為饋線1和饋線4任意處發(fā)生故障，故障區(qū)段兩側(cè)開關(guān)直接跳開故障區(qū)段，故障區(qū)段上游由原電源點(diǎn)供電，故障區(qū)段下游可由柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置互聯(lián)饋線進(jìn)行緊急功率支援，減少非故障區(qū)段停電時(shí)間，提高供電可靠性。與場景3同理，如果饋線3緊急功率支援裕度充足時(shí)，非故障區(qū)段不用切負(fù)荷；否則，按負(fù)荷重要程度切除部分負(fù)荷。

圖11 2條饋線任意處故障

5.3 檢修運(yùn)行方式

圖12為傳統(tǒng)兩聯(lián)絡(luò)(饋線1與饋線2、4形成兩聯(lián)絡(luò))電纜單環(huán)式線路檢修示意圖，其中，負(fù)荷開關(guān)FN1和FN2之間為檢修區(qū)，其檢修過程中開關(guān)操作如下：

(1)斷開檢修區(qū)上游負(fù)荷開關(guān)FN1，F(xiàn)N1下游負(fù)荷全部停電；

(2)斷開檢修區(qū)下游負(fù)荷開關(guān)FN2；

(3)閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)CB1或CB2，非檢修區(qū)段恢復(fù)供電；

(4)檢修完成后，為避免合環(huán)沖擊電流過大，需要先斷開CB1或CB2，非檢修區(qū)短時(shí)停電；

(5)閉合檢修區(qū)兩側(cè)負(fù)荷開關(guān)FN2和FN1，使饋線1恢復(fù)正常運(yùn)行。

由上述過程可知，在檢修過程中，會導(dǎo)致非檢修區(qū)段用戶的2次短時(shí)供電中斷。

圖12 傳統(tǒng)配電網(wǎng)檢修示意圖

如圖13所示，2個(gè)電纜單環(huán)式線路通過柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置實(shí)現(xiàn)閉環(huán)運(yùn)行，其檢修過程較傳統(tǒng)配電網(wǎng)要方便很多，即直接斷開檢修區(qū)兩側(cè)的斷路器FN1和FN2即可，不會造成非檢修區(qū)段的短時(shí)供電中斷，在一定程度上提高了用戶供電可靠性。

圖13 含柔直環(huán)控裝置檢修示意圖

6 結(jié) 論

柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)饋線的柔性連接和閉環(huán)運(yùn)行，減少傳統(tǒng)電網(wǎng)中因故障/檢修引起的非故障/檢修區(qū)段的短時(shí)供電中斷，提高供電可靠性；同時(shí)，柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置能夠使饋線潮流均勻分布，提高系統(tǒng)供電能力，降低網(wǎng)損、改善電壓。本文對基于柔性環(huán)網(wǎng)控制裝置升級改造的交直流混合配電網(wǎng)典型接線模式、不同網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和適用范圍、傳統(tǒng)電網(wǎng)升級改造的過渡方式及交直流混合配電網(wǎng)的運(yùn)行方式進(jìn)行了深入研究，為示范區(qū)中壓交直流混合配電網(wǎng)接線模式的最終確定奠定了理論基礎(chǔ)。

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(編輯 張小飛)

Connection Modes of AC/DC Hybrid Distribution Network Based on Flexible DC Loop Network Controller

ZHANG Wei1, WEI Tao1,CUI Yanyan1, LIU Wei1, WANG Zongli2, LI Fang2, HUANG Renle3

(1. China Electric Power Research Institute, Beijing 100192, China; 2. Shandong Guoyan Electirc Power Technology Co., Ltd., Jinan 250101, China; 3. Beijing Electric Power Corporation, Beijing 100031, China)

The flexible DC technology is applied more and more widely in distribution network with the large-scale access of DC power supply and DC load including distributed generation and electric vehicle and the improvement of the power supply reliability. This paper studies a typical network structure of AC/DC hybrid distribution network including multi-terminal flexible DC loop network controller, proposes the transition targets, principle and process of the traditional AC grid to AC/DC hybrid distribution network, and presents the transition way of several typical grid. Finally, the mode and conversion process of the AC/DC hybrid distribution network including flexible DC loop network controller are cleared through dividing the work modes in case of the three-terminal flexible DC loop network controller, which provides the theoretical basis for the upgrading of the traditional distribution network to the AC / DC hybrid distribution network.

AC/DC hybrid distribution network; flexible DC loop network controller; connection mode; upgrading

國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(863計(jì)劃)(2015AA050102)

TM 726

A

1000-7229(2016)12-0032-08

10.3969/j.issn.1000-7229.2016.12.004

2016-08-10

張偉(1988)，男，碩士，工程師，主要從事配電網(wǎng)優(yōu)化規(guī)劃技術(shù)、分布式能源接入等方面的研究工作；

韋濤(1976)，男，碩士，高級工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃計(jì)算分析、主動配電網(wǎng)規(guī)劃與分析等方面的研究和管理工作；

崔艷妍(1983)，女，碩士，高級工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、評估等方面的工作；

劉偉(1975)，男，博士，教授級高級工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、配電網(wǎng)可靠性分析等方面的研究和管理工作；

王宗禮(1989)，男，碩士，工程師，主要從事微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性分析、配電網(wǎng)規(guī)劃及供電可靠性分析等方面的工作；

李芳(1990)，女，碩士，工程師，主要從事配電網(wǎng)規(guī)劃、供電可靠性評估等方面的工作；

黃仁樂(1963)，男，碩士，教授級高級工程師，長期從事電力系統(tǒng)自動化和電網(wǎng)技術(shù)等方面的研究和管理工作。

Project supported by National High Technology Research and Development of China(863 Program)(2015AA050102)