[发明专利]交流与柔性直流混合供电区域备自投均分负荷系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流及柔性直流输配电网备自投配置技术领域，尤其涉及一种交直流混合供电区域配电网的备自投均分负荷系统及方法。

背景技术

目前，我国大部分城乡配电网系统均采用10 kV交流电作为主要的供电电压。由于近年来经济的快速发展，在负荷密度较大的城市中心区已经暴露出供电能力不足、站点和线路走廊资源极为紧张等问题，而且在低负荷的偏远农村地区出现电压降落过大，用户电压质量难以得到保障，供电距离受限等情况，因此，将配电网采取柔性直流输配电网供电。

随着电力电子器件和控制技术的发展，出现了新型的半导体器件—绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）在低电压系统的应用，使得IGBT作为开关器件的电压源换流器（Voltage-Sourced Converter，VSC），随后在工业驱动装置上得到广泛应用，再经过随后的IGBT器件的电压和容量多次升级后，使得采用绝缘栅双极晶体管构成的电压源换流器在直流输配电网中应用成为现实。

在直流输配电网应用中换流器采用IGBT阀和两电平（或多电平）三相机构，并使用脉宽调制技术（Pulse Width Modulation，PWM）控制IGBT阀的开断状况，具备上述功能后使得由其构成的直流配电网系统在许多方面不同于常规的直流输配电，可以克服常规的直流输配电中呈现的多类问题。这种新型的直流输配电技术，简称为“柔性直流（High Voltage Direct Current Flexible，HVDC-Flexible）”。

柔性直流（HVDC-Flexible）是从常规直流输配电技术发展而来，优点均为其常规直流输配电的优点，例如：柔性直流输配电线路相比于目前运行中交流输配电网线路要少一根导线，使其线路成本低，损耗小，节约了输配电线路大量走廊通道；柔性直流配电网系统为了实现较少故障率，一般采用电缆作为配电网系统通道，电缆的输送容量大、损耗小、使用周期长、输送距离不受限制；柔性直流配电网系统采用电缆作为输配电通道，一般在地下使用直埋技术，工程成本低、工期短，还减少对环境的影响；另外，柔性直流配电网系统稳定强；柔性直流配电网系统可以实现非同步系统的互联；柔性直流可以向无源区供电，不存在换相失败问题；柔性直流配电网系统所输送的有功功率和无功功率可以快速独立控制；柔性直流配电网系统较好地分期建设、扩展性好；事故后快速恢复供电和黑启动；可以向无源电网供电等等。

但是目前的交流输配电网技术承担主要的地位，而柔性直流配电网系统大多是在交流输配电网技术基础上转变成，在转变过程中将是一个长期的系统工程，根据国内外的改造经验，整个工程过程可能持续长达几年左右。

在此期间，在交流输配电网区改造区域中，并不是所有的供电区域均具备立刻升压的条件和时机，必然存在两种不同性质等级的配电网共存的区域，也即交流输配电网区和柔性直流配电网区混合供电区域。具体如图1所示。

如何在该区域的改造期间一方面要保证系统可靠运行，又兼顾原交流输配电网与新建设的柔性直流输配电网的互联，并且能够均分负荷避免对变压器造成损坏是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种交流与柔性直流混合供电区域备自投均分负荷系统及方法。

本发明提供的一种交流与柔性直流混合供电区域备自投均分负荷系统，包括：交流输配电网区域和柔性直流输配电网区域；以及

10kV交流母线桥，其与所述交流输配电网的10kV 2M母线连接，用于汇聚10KV交流电能；

负直流母线桥，其与所述柔性直流输配电网的负直流母线连接；

正直流母线桥，其与所述柔性直流输配电网的正直流母线连接；

所述负直流母线桥与正直流母线桥用于汇聚所述柔性直流输配电网的直流电能；

联络电抗器，其与所述10kV交流母线桥相连接，其为所述柔性直流输配电网的电压源换流器与交流输配电网进行电能质量交换；

联络换流阀桥臂，其与所述联络电抗器连接，采取三相两电平桥式结构，包括可关断器件VTP1、可关断器件VTP2，续流二极管VDP1和VDP2；