直流配电网研究现状与展望_江道灼

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1、第３６卷第８期Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．８２０１２年４月２５日Ａｐｒ．２５，２０１２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１０２６．２０１２．０８．０１８直流配电网研究现状与展望江道灼，郑欢（浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市３１００２７）摘要：相较交流配电网，直流配电网具有供电容量大、线路损耗小、电能质量好、无需无功补偿，以及适于各类电源和负载接入等优点。较为详细地论述了直流配电（相对交流配电）的特点、优势及其网络的整体概念，提出了直流配电网的拓扑结构，总结了直流配电网在规划设计、调度控制、继电保护及关键设

2、备等方面的研究情况，最后指出了直流配电网优化调度、故障诊断与定位、直流断路器等尚需深入研究的问题。关键词：直流配电；调度控制；故障诊断与定位；直流断路器０引言提出了直流配电网的拓扑结构。然后，总结了目前直流配电网在规划设计、调度控制、继电保护及关键随着新能源、新材料、信息技术和电力电子技术设备等方面的研究情况。最后，指出了直流配电网的长足发展和广泛应用，用户对用电需求、电能质量优化调度、故障诊断与定位、直流断路器等尚需深入及供电可靠性等要求不断提高，现有交流配电网将研究的问题。面临分布式新能源（电源）接入、负荷

3、和用电需求多样化、潮流均衡协调控制复杂化，以及电能供应稳定１直流配电网特点与优势性、高效性、经济性等方面的巨大挑战。风电、光伏目前采用的交流配电网最大的优势在于电压变发电、燃料电池，以及电动汽车动力电池、超级电容换十分容易，在线路保护方面，交流系统亦比直流系器等各种储能装置基本上都是直流电（或采用直流［１］统成熟得多。但是，随着城市规模的迅速增长和电技术），必须通过ＤＣ／ＡＣ换流器才能并入交流配信息技术的高速发展，电网中的敏感负荷、重要负荷电网；众多办公与家用电器设备采用直流供电实际及非线性负荷越来越多，交流配

4、电网将面临线路损上更为方便、节能；越来越多的工业负荷采用变频技耗大、供电走廊紧张，以及电压瞬时跌落、电压波动、术以提高电能利用效率。电网谐波、三相不平衡现象加剧等一系列电能质量另外，国内数十年来由于城市规划与电力系统问题，迫切需要改变现有的配电网结构和配（供）电规划工作的相互分离，形成了与负荷发展要求不相方式。近年来，部分学者对交直流混合配电系统进适应的配电网结构，使配电网的规划、发展及供电质行了相关研究，证实了交直流混合配电系统是由交量越来越不适应城市发展的需求。总之，传统的配流配电方式向直流配电方式逐渐过渡

5、的一种可行的电网结构与配（供）电方式已越来越不能满足快速发［１］途径。如果采用直流配（供）电方式，则可将各类展的经济社会对其提出的更加环保、更加安全可靠、电源产生的电能转换为直流电直接供给各类设备及更加优质经济、支持分布式电源接入，以及用户与电家用电器使用。相关文献表明，直流配电网具有提网双向互动等诸多要求。高供电容量、减小线路损耗、改善用户侧电能质量、国外研究资料表明，基于直流的配电网在输送隔离交直流故障，以及可再生能源灵活、便捷接入等容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更［１－７］一系列优点。［１－７

6、］好的性能，可以有效提高电能质量、减少电力电１．１直流配电的供电容量（供电半径）子换流器的使用、降低电能损耗和运行成本、协调大随着城市的发展，用电负荷发展很快，需要配电电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能网络输送更大的容量；另一方面，在城市发展的同源的价值和效益。本文首先对直流配电网的特点、时，土地日益升值，征用新的配电线路走廊代价高，优势及其网络的整体概念进行了较为详细地综述，需要在有限的配电线路走廊上输送更大的容量。设现有配电线路额定线电压为ＶＡＣ，额定线电流为收稿日期：２０１１－１１－２４；修回日

7、期：２０１２－０２－０７。ＩＡＣ，功率因数ｃｏｓφ＝０．９，则其所能传输的额定功—９８—·综述·江道灼，等直流配电网研究现状与展望率ＰＡＣ＝３槡ＶＡＣＩＡＣｃｏｓφ；如果采用双极直流配电，且效率上对交、直流配电网作进一步的比较研究和设额定直流电压、电流分别为ＶＤＣ和ＩＤＣ，则所传输论证。的额定功率ＰＤＣ＝２ＶＤＣＩＤＣ。因此，在导线截面、电文献［４］和文献［８－９］分别从不同角度对直流配电网的能量传输效率进行了研究，证明目前交直流流密度与绝缘水平相当的情况下，ＶＤＣ＝２槡ＶＡＣ／槡３，混合配电网和直流配电网的总

8、体效率与交流配电网ＩＤＣ＝ＩＡＣ，则相差不大，但随着电力电子技术与器件的发展，其换ＰＤＣ＝２ＶＤＣＩＤＣ＝２槡２ＶＡＣＩＡＣ＝１．０５（１）流器的通态损耗与开关损耗不断降低，直流配电网ＰＡＣ槡３ＶＡＣＩＡＣｃｏｓφ２．７ＶＡＣＩＡＣ的总体效率仍存在上升的空间。式（１）表明，双极直流线路的传输功率与三相交１．５直流配电网的供电可靠性流线路（功率因数为０．９）大致相等，即在线路建造相对交流