本发明专利技术涉及一种采用柔性直流输电实现配电网闭环和光伏集中接入的方法，分别从两个主变压器各自对应引出二条馈线；将该四条馈线分别经联接单元对应连接至柔性直流输电系统的交流母线；在柔性直流输电系统中直流输电回路两侧分别对应设置与光伏发电模块直流升压端相连的直流母线；正常运行时，四条馈线由变电站供电的负荷小于等于单回馈线的热稳定极限功率的75％，柔性直流输电系统中的柔性直流换流器均作为逆变器运行，将光伏发电模块发出的电力输送到10千伏馈线上。本发明专利技术供电可靠性高，线路利用率高，改造量小，减省逆变器综合投资，适用于供电可靠性要求高且存在光伏电站并网需求的场合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及供电技术及光伏电源并网领域，特别是一种采用柔性直流输电实现配 电网闭环和光伏集中接入的方法。
技术介绍
国内外高可靠性供电区的中压配电网普遍采用环网结构，其具体运行方式分为开 环运行和闭环运行两种。我国中压10千伏配电网采用"开环运行+配电自动化"方式，即 正常运行时各10千伏馈线之间的联络开关打开，10千伏馈线采用辐射供电；当馈线故障 后，通过配电自动化系统实施故障定位和隔离，将联络开关闭合实现向非故障段的供电，其 缺点是故障后恢复供电的时间较长，需要几分钟~几十分钟。新加坡、香港等地区的中压20 千伏配电网采用"闭环运行+差动保护"的方式，即正常运行时两回10千伏馈线之间通过 断路器等设备相联，形成环网，两回馈线正常负载率均不超过50% ;当馈线故障后，通过继 电保护设备迅速实施故障定位和隔离，只需要几十~几百毫秒，故障馈线的负荷迅速转由 非故障馈线供电，非故障馈线负载率由不超过50%提高到不超过100%。与开环运行方式 相比，闭环运行优点是故障后恢复供电的时间短，缺点是短路电流值大，建设费用高。 配电网可靠性应满足N-I标准，即任一条馈线停运都不应影响负荷的供电。对于 由N条（N为大于1的自然数）馈线组成的闭环网络，假定一条馈线停运后其它N-I条馈线 均满载（即运行输送功率等于馈线设计的热稳定极限功率）运行，则正常时各馈线的最大 负载率应等于（N-I)/NxlOO%，例如：当N = 2时，N条馈线的最大负载率均为50% ;N = 4 时，N条馈线的最大负载率均为75%。 如果两个不同变电站之间的110千伏线路或10千伏交流馈线直接相联，可以提 高彼此的供电可靠性，但相联后的变电站短路电流将比联网前显著增大（因为互联后另一 个变电站也会向短路点提供短路电流）；如果在两个交流电网之间用直流输电系统进行互 联，不会显著增大交流系统的短路电流，原因是直流输电系统可以进行定直流电流控制，当 一侧交流系统短路故障时，另一侧交流系统提供的短路电流不会超过整定的定直流电流控 制值。 如果两个不同变电站之间的10千伏交流馈线直接相联，可以提高彼此的供电可 靠性，但将形成不同电压等级之间的"电磁环网"，可能会出现大规模的"功率穿越"，即类似 于物理上的"虹吸现象"，用电负荷轻的变电站会有大规模的电流通过相联的10千伏交流 馈线流向负荷重的变电站，可能造成10千伏交流馈线过载。因此，在实际运行的变电站中， 一般不允许两个不同变电站之间的10千伏交流馈线直接相联。如果在两个变电站之间用 直流输电系统进行互联，则可解决上述问题，因为可通过直流输电系统的"定功率控制"功 能对互联功率交换进行限制。 太阳能光伏发电具有显著的能源、环保和经济效益，是未来重点发展的清洁能源 之一。光伏发电输出的电流为直流，需经逆变器将直流电转换为交流电后才能并入交流电 网。规模较小的光伏电源宜采用分布式并网，规模较大的光伏电源宜采用集中式并网。我 国大部分经济发达地区处于太阳能资源二类或三类地区，光伏电源装机一般在20MW以下， 其中大部分可考虑接入10千伏及以下配电网。光伏发电具有间歇性和波动性的特点，并网 后可能对电网的电能质量产生不利影响。柔性直流输电系统的换流器具备整流和逆变的功 能，且可以灵活调节输送的有功功率和无功功率，改善电能质量，适用于光伏发电、风力发 电的并网。 现有技术中，新加坡、香港等地区中压20千伏配电网采用的闭环运行方式采用两 条馈线形成闭环结构，线路正常最高负载率50%，另外50%作为故障情况下的备用，线路 利用率不尚，如果能增加闭环结构的馈线回路数，显然将进一步提尚线路的正常最尚负载 率，减少备用。在总的供电需求下，提高线路最高负载率将减少线路回路数，减少线路投资 和走廊占用。杨晓东等人在"一种中压配电网高可靠性闭环接线结构"专利中提出一种适 用于我国10千伏电网的闭环结构，即在变电站单台主变的低压侧馈出2回线路形成闭环 运行，由于只有一台变压器会提供短路电流，因此不会出现配电网短路电流超标的问题；其 缺点是：两条馈线形成闭环结构，线路正常最高负载率50%，利用率不高。王世祥等人提出 "一种基于柔性直流的闭环性配电网系统"，与现状的交流配电网不同，该系统采用直流线 路作为配电网的组网线路，应用中需要对现状的交流配电网进行大规模的改造。 此外，一般的分布式光伏电站并网需要配置逆变装置，将直流电转换为交流电才 能并入交流配电网。同一区域内有多个小容量的光伏电站，在同等光伏装机容量的情况下， 采用"集中逆变"的方式（即光伏电站产生的直流电经多回直流线路汇集后通过1-2台逆 变器变为交流电）的逆变器建设投资将少于"分散逆变"的方式（即每个光伏电站都配套 建设相应容量的逆变器，直流电逆变为交流电后经多条交流线路汇集并升压后接入交流电 网），原因是多台小容量的逆变器造价总和大于单台同等容量的大容量逆变器造价。 因此，对于供电可靠性要求高且存在光伏电站并网需求的场合，需考虑将闭环接 线的"双电源"理念（来自不同变压器的馈线形成闭环）和我国10千伏配电网实际相结 合，并满足光伏电站并网需求，进一步研究适用于我国10千伏配电网的闭环运行及光伏并 网的接线模式。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用柔性直流输电实现配电网闭环和光伏集中接入 的方法，以克服现有技术中存在的缺陷。 为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种采用柔性直流输电实现配电网闭环 和光伏集中接入的方法，按照如下步骤实现： 步骤Sll :从一变电站的第一主变压器的10千伏侧引出第一馈线以及第二馈线， 从另一变电站的第二主变压器的10千伏侧引出第三馈线以及第四馈线； 步骤S12 :将所述第一馈线、所述第二馈线、所述第三馈线以及所述第四馈线分别 经联接单元对应连接至一柔性直流输电系统中第一柔性直流换流器的第一交流母线、第一 柔性直流换流器的第二交流母线、第二柔性直流换流器的第一交流母线以及第二柔性直流 换流器的第二交流母线； 步骤S13 :在所述柔性直流输电系统中直流输电回路两侧分别对应设置一直流母 线；所述直流母线的一端与所述直流输电回路相连，另一端连接至一光伏发电模块的直流 升压端； 步骤S14:正常运行时，所述第一馈线、所述第二馈线、所述第三馈线以及所述第 四馈线由变电站供电的负荷小于等于单回馈线的热稳定极限功率的75%，所述柔性直流输 电系统中的第一柔性直流换流器以及第二柔性直流换流器均作为逆变器运行，将所述光伏 发电模块发出的电力输送到10千伏馈线上。 在本专利技术一实施例中，所述联接单元包括若干个10千伏断路器，且所述若干个断 路器包括至少有一个作为联络开关的断路器；所述作为联络开关的断路器经联络线连接至 引出该断路器所在馈线的主变压器的其他10千伏侧馈线上的断路器；正常运行时，所述联 络线两侧的断路器均打开运行。 在本专利技术一实施例中，所述断路器设置有差动继电保护装置。 在本专利技术一实施例中，当所述所述第一馈线、所述第二馈线、所述第三馈线或所述 第四馈线中任一条馈线发生故障时，依时序发生如下动作： 步骤S21 :断路器中的差动继电保护装置检测到故障点处故障，并向故障点两侧 断路器发出动作指令，断开所述故障点两侧断路器，将发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用柔性直流输电实现配电网闭环和光伏集中接入的方法，其特征在于，按照如下步骤实现：步骤S11：从一变电站的第一主变压器的10千伏侧引出第一馈线以及第二馈线，从另一变电站的第二主变压器的10千伏侧引出第三馈线以及第四馈线；步骤S12：将所述第一馈线、所述第二馈线、所述第三馈线以及所述第四馈线分别经联接单元对应连接至一柔性直流输电系统中第一柔性直流换流器的第一交流母线、第一柔性直流换流器的第二交流母线、第二柔性直流换流器的第一交流母线以及第二柔性直流换流器的第二交流母线；步骤S13：在所述柔性直流输电系统中直流输电回路两侧分别对应设置一直流母线；所述直流母线的一端与所述直流输电回路相连，另一端连接至一光伏发电模块的直流升压端；步骤S14：正常运行时，所述第一馈线、所述第二馈线、所述第三馈线以及所述第四馈线由变电站供电的负荷小于等于单回馈线的热稳定极限功率的75％，所述柔性直流输电系统中的第一柔性直流换流器以及第二柔性直流换流器均作为逆变器运行，将所述光伏发电模块发出的电力输送到10千伏馈线上。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓东，胡臻达，叶荣，林章岁，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司，国家电网公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：福建;35
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