直流配电网研究现状与展望

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DOI:10.16660/ki.1674-098X.2018.11.060
直流配电网研究现状与展望
白冰1 崔赫1 王姝惠2 冮若嘉1
(1.国网辽宁省电力有限公司计量中心 辽宁沈阳 110000;2.国网辽宁省电力有限公司本溪供电公司 辽宁本溪 125000)摘 要:近些年,电力电子技术发展迅猛,直流电网应用越来越广泛,与交流配电网相比,其在技术以及经济等方面占有更多优势,拥有更为广阔的发展空间。

本文将从直流配电网的特点优势入手,阐述电压等级选择、运行控制以及故障分析等研究现状,对比分析交流电网与直流电网的经济效益,并对直流电网的发展前景进行展望。

关键词:直流配电网 现状研究 前景展望中图分类号:TM721 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2018)04(b)-0060-02
1 直流配电网特点与优势
1.1 传输容量大
在线路建造成本与走线空间一致的条件下,直流电网传输的电量大约是交流电网1.5倍左右。

加之,直流导线的截面积处处相等,避免了交流集肤效应,使导线利用率大幅度提升,有效降低了能源损耗,实现了高效传输。

1.2 电能质量高
交流电网往往会因为半导体芯片的质量问题而出现电压不稳的弊端,直流电网则不同,通常会增设分布式储能设备,有效提高电能输送的稳定性,避免电压骤变的问题。

与此同时,直流电网配置的交流器具有静止无功补偿的功能,可以对无功功率进行合理补偿,从而提高了电网电能的传输质量。

1.3 系统稳定性好
与交流电网相比,直流配电网中无需担忧线路电抗、频率稳定以及无功功率等问题,其相关电力设备自身具备隔离电力故障的职能,采用分布式的方式,大大提升了电网的故障防护能力。

因此,直流配电网的系统稳定性能更佳。

2 直流配电网关键技术研究
2.1 电压等级的选择
就目前而言,我国对于直流配电网电压选取的研究尚处于摸索阶段。

匹配直流电网电压时,应对供电半径、电气绝缘等级、故障保护设计以及经济效益等指标进行充分考量。

电压等级选择既要满足当前用户的实际需求,同时也要将直流配电网的发展趋势纳入考虑范围,从而对直流配电网的推广应用起到积极促进作用。

直流配电网的电压等级主要分为3类,其中高压为±320kV、±150kV;中压为±30kV、±10kV;低压为±750V、400±200V、48V,具体应用领域以及应用对象如表1所示。

2.2 调度与控制
电网调度是直流配电网正常运行的基础保障。

通常情况下,直流中压配电网大多数采用协调控制方式(主从控
制与电压下垂控制等),通过上游控制器对若干换流器进行统筹配置;而低压配电网则采用分布式电源,该电源正常条件下均处于最大输出状态。

当电能出现富余或者不足的情况时,中压直流配电系统将会对其进行吸收或者补偿,并为储能设备提供电能。

假如电网处于孤岛运行模式,分布式电源的实际输出功率则视具体情况而定,欠缺或多余的电能由储能设备提供或者吸收。

为了满足直流配电网负载不平衡的系统需求,可以安置平衡器等设备于双级系统当中,以便避免引起电压偏差过大的现象。

2.3 保护与故障诊断
直流配电网的保护措施主要有以下几个方面:防护设备、防护策略以及故障分析。

其中,防护设备包括熔断器、隔离开关、电子模块等。

随着电力技术的不断发展,熔断器、隔离开关的应用并不多见,逐渐被直流断路器替换。

对于低电压的直流配电网,一般采用的是机械式断路器;而固态断路器则具有速度快、效率高、稳定性强等优势,受到业界一直好评;混合式断路器集二者的优点于一身,利用机械开关传输电流,固态元件阻断电流,具有较好的静态热性以及动态特性。

站在时代发展的角度,固态断路器与混合式断路器将会拥有更好的应用前景。

与此同时,在IPEM理论基础上发展起来的PEBB技术因其使用简便、应用灵活等特点,在继电器保护方面取得喜人成绩,并广泛应用于船舶直流配电的短路保护中。

PEBB技术在不久的将来,应会在直流配电系统中大放异彩,其发展前景一片大好。

3 可靠性与经济性评估
3.1 可靠性评估
区别于交流电网,直流配电网属于闭环运行模式,具有一定可控性,有效避免了开环运行的各种问题,促进了
电压等级(V)应用对象
应用领域240通信系统通信行业380大型家电家用系统40小型家电400
服务器
数据中心供电系统
表1 低压直流配电等级的应用
图1 配电网运行年限与成本之间的关系
(下转62页)
雨季节,目的是识别梅雨季节来临可能发生的控制柜/配电柜柜体进水现象,从而影响系统和电站运行。

主要关注柜体封堵是否降级、柜体周围是否存在水迹等。

适用于梅雨天气,根据气象预报启动。

2 系统工程师巡检方案的开发
为较好地保存三门核电AP1000机组系统工程师巡检的过程数据,三门核电开发了系统工程师巡检的信息化工作平台,并通过巡检移动终端实施巡检。

系统工程师巡检方案的开发步骤主要为:⑴系统工程师在工作平台中编制各类巡检的巡检判据。

⑵系统工程师在工作平台中创建机组区域清单,并建立与生产数据系统的关联。

⑶系统工程师根据巡检类型在工作平台中编制巡检模板,通过引入关联系统/设备/区域来引入巡检内容,巡检内容会自动关联出巡检判据。

⑷系统工程师在巡检模板中规划巡检路线,根据生产现场实际情况调整。

3 系统工程师巡检的实施
系统工程师巡检按照预定的范围和频度要求启动,在工作平台中根据方案预设的频度进行周期性触发。

根据管理层基于机组和设备状态的判断,系统工程师巡检可以暂停或增加,系统工程师巡检任务实施主要包括以下几方面。

⑴系统工程师通过巡检移动终端下载巡检任务,执行巡检前应进行巡检任务审查,包括安全风险和安全要求等的审查,审查时应使用人员绩效工具。

⑵系统工程师执行巡检前应审阅上次巡检以来的任何新的系统项目或状态,如工单、状态报告、纠正行动、临时变更、系统日志、运行人员巡检记录等。

⑶系统工程师执行巡检前应召开工前会,针对复杂的且执行不频繁的巡检,应召开技术工作工前会,由管理层组织召开。

⑷系统工程师持移动终端实施现场巡检,并通过移动终端进行拍照视频,巡检后将巡检照片、视频等数据上传至工作平台,并编制巡检报告。

(5)系统工程师将巡检过程中发现的问题第一时间通知到相关人员处理,并发起状态报告进行跟踪落实情况,直至问题得到解决。

4 结语
三门核电AP1000机组系统工程师巡检方案是基于可靠性体系理论开发,并结合了AP1000机组现场实际及浙江沿海特殊气候,目前三门核电系统工程师巡检方案已经有效实施两年,发现了一些系统和设备的潜在问题,有效防止了系统和设备发生非预期故障,大大提高了系统和设备的可靠性。

参考文献
[1] 吴浩鹏,计蕴容,李刚.基于移动终端的电力设备智能巡
检系统设计[J].计算机时代,2016⑸:55-58.
[2] 许艾明,袁麓,刘耀阳.基于RFID技术的电力设备智能巡
检系统研究[J].电工技术,2013⑸:51-54.
[3] 曾晓辉,文成玉,陈超,等.基于二维码的移动巡检新系统
的设计与实现[J].电子技术应用,2014,40(9):122-125.
(上接60页)
电力系统电能传输的稳定性。

但是,直流配电网也存在一定弊端,比如,变压器、断路器以电子变流器的大量投入使用,大大提高电网故障的风险。

所以,究竟直流配电网与交流配电网的可靠性孰高孰低,还有待商榷。

大量数据表明,配置直流断路器是提高直流配电网系统可靠性的最佳途径,但断路器故障以及电力设备元件损坏也是导致直流配电网故障的最终祸首。

从某种程度上来讲,交流配电网的可靠性要略高于直流配电网,也是由于上述原因导致的。

但是,随着电力技术的不断发展,电力元件质量将大幅度提升,直流配电网的可靠性超过交流配电网指日可待。

3.2 经济性评估
直流配电网的电能输送容量较大,电能传输质量更佳,同时具有可控性特征,因此,对其进行应用工程经济评估十分必要,具有重要的实现意义。

就目前而言,关于交流配电系统的经济性分析参考文献众多,但是涉及直流配电站的寥寥无几。

通过试验对比分析,分别计算不同交、直流电压配电网的成本消耗以及资源浪费情况,得出如下结论:当负载一致,线路拓扑相同的情况下,直流配电网的投资成本要比交流配电网高;而其传输损耗要远远比交流电网低。

如图1所示,随着直流负荷与运行年限的增加,直流电网电能损耗小的特点越发明显。

需要注意,当配电网的负荷类型或者拓扑结构发生改变时,电网的经济性评估结果也会发生变化。

现阶段,我国直流配电网的研究仍在继续,相信随着技术的不断更新,直流配电网的成本消耗以及电能节约建设将会迎来更好的效果。

直流配电网的应用将会越来越广泛,其发展趋势具有重要的研究价值。

4 结语
综上所述,与交流配电网相比,直流配电网具有传输容量大、电能质量高、便于分布式能源接入等优势,具有良好的发展前景。

但是,由于直流配电网的相关技术还存在一定问题,有待处理。

因此,相关人员应该积极借鉴船舶、电力汽车以及直流微电网等领域的相关技术,不断创新进取,对直流配电系统进行深入研究,促进直流配电网的健康、稳定运行。

参考文献
[1] 汤广福.基于电压源换流器的高压直流输电技术[M].北
京:中国电力出版社,2015.
[2] 胡杰,王莉,穆建国.直流固态断路器现状及应用前景[J].
电力系统保护与控制,2014,37(19):145-150.
[3] 薛士敏,陈超超,金毅,等.直流配电系统保护技术研究综
述[J].中国电机工程学报,2014,34(19):3114-3122.。

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