交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法技术方案

本申请公开了交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法，基于交直流供电系统的开关切换方法，包括：在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过交流输电线路进行交流供电；在负荷侧电压不满足预设电压时，首先通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并再通过受端变流器将直流电逆流逆变成交流电输送至负荷侧。通过上述方式，本申请在末端电压合格时采用交流供电以提高供电效率；在末端电压偏低时切换至直流供电以改善末端用户电压合格率，最后实现高效、高质量的供电。高质量的供电。高质量的供电。

【技术实现步骤摘要】
交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法


[0001]本申请涉及配电
，尤其涉及交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法。

技术介绍

[0002]在电网建设初期，偏远末端用户因生活水平限制，用电量较低，用电品质需求不高，因此这些用户用电电压降落不明显，用电需求也不苛刻。但随着人民生活水平的日益提高，家用负荷日益多样化、精细化、大容量化，造成大功率负荷的集中启用使得远距离配电线路压降明显，末端用户电压降落问题突出。此外，各种大功率用电负荷的启用往往具有一定的周期性，使得末端电压偏低问题同样周期出现，并因为其时间集中性而显著加重，影响着居民日常生活、生产用电。
[0003]为了解决末端的低电压问题，现有解决方案主要包括：(1)增加10kV线路和变压器，同时进行线路改造，缩短供电半径。该方式投资巨大，且线路跨越山区，山体绿色植被生长迅速，容易引发接地短路故障，为后期运维工作带来了很大的困难；(2)在用户末端配置光伏发电装置和储能装置，相当于在用户侧配置新电源来提升用户的电压，避免功率通过原有的输电线路进行长距离传输，可减少压降。但光伏储能装置成本较高，投资回报周期较长，农村面临征地问题。(3)安装无功补偿和调压装置，在供电半径过长的线路上串联调压器，在感性负荷密集地区建设集中自动无功补偿站。虽然能将电压抬升20％左右，但电压仍不合格，无法从根本上解决问题。
[0004]专利技术人经过研究发现，传统的交流输电方式会随着传输距离的增大，压降和损耗都显著上升，末端电压极有可能不满足要求。而直流输电方式可以满足电压质量要求，但是直流输电方式下，除了线路损耗，还会有6％
‑
8％的变流器开关管的开关损耗、导通损耗等。并且，基于异地通信线联络确定切换逻辑时序的方案弊端较多，需另设通信线路、造价高；通信线路易受到破坏，可靠性低；信息传输速度较慢，不能确保交直流输电方式快速切换。
[0005]因此目前并没有合适的方式实现高效、高质量的末端用户供电。

技术实现思路

[0006]本申请提供交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法，以解决现有技术中无法实现高效、高质量的末端用户供电问题。
[0007]为解决上述技术问题，本申请提出一种交直流供电系统，包括：输电线路，用于连接电网侧和负荷侧；送端变流器，连接在电网侧和输电线路之间；受端变流器，连接在负荷侧和输电线路之间；开关切换组件，包括若干开关，用于在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过输电线路进行交流供电；在负荷侧电压不满足预设电压时，通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并通过受端变流器将直流电逆变成交流电输送至负荷侧。
[0008]可选地，在负荷侧重载或者空载时，负荷侧电压不满足预设电压，开关切换组件将交直流供电系统切换为直流供电模式；在负荷侧轻载时，负荷侧电压满足预设电压，开关切
换组件将交直流供电系统切换为交流供电模式；其中，负荷侧电流小于额定值50％的为轻载；负荷侧电流为额定值50％～100％的为重载。
[0009]可选地，开关切换组件包括：第一开关，设置在送端变流器的输出端和输电线路之间；第二开关，设置在受端变流器的输出端和输电线路之间；第三开关，设置在受端变流器的输入端和输电线路之间；第四开关，设置在送端变流器的输入端和输出端之间的输电线路中；第五开关，设置在受端变流器的输入端和输出端之间的输电线路中。
[0010]可选地，当负荷侧电压不满足预设电压，第五开关和第四开关断开，第一开关、第二开关和第三开关闭合，切换为直流供电模式。
[0011]可选地，第五开关检测到输电线路的电流大于第一预设值、为零或者其右侧检测到直流电压时断开；第三开关检测到负载无电压支撑时通过同侧通信闭合；第四开关在检测到输电线路电流为零时断开；第一开关在中间输电线路无电压支撑时通过同侧通信闭合；第二开关在输电线路电压为直流时闭合。
[0012]可选地，当负荷侧电压满足预设电压，第五开关和第四开关闭合，第一开关、第二开关和第三开关断开，切换为交流供电模式。
[0013]可选地，第一开关在输电线路的电流小于或等于第一预设值时断开；第二开关在流入电流突变为零时断开；第四开关在其右侧无电压支撑时闭合；第五开关在其左侧电压由直流变为交流时闭合；第三开关在同侧通信时断开。
[0014]可选地，送端变流器的直流母线电压额定值为750V，输电线路为三相四线。
[0015]为解决上述技术问题，本申请还提出一种基于交直流供电系统的开关切换方法，包括：在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过输电线路进行交流供电；在负荷侧电压不满足预设电压时，通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并通过受端变流器将直流电逆变成交流电输送至负荷侧。
[0016]可选地，在负荷侧重载或者空载时，负荷侧电压不满足预设电压，切换为直流供电模式；在负荷侧轻载时，负荷侧电压满足预设电压，切换为交流供电模式；其中，负荷侧电流小于额定值50％的为轻载；负荷侧电流为额定值50％～100％的为重载。
[0017]本申请提出交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法，基于交直流供电系统的开关切换方法，包括：在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过交流输电线路进行交流供电；在负荷侧电压不满足预设电压时，首先通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并再通过受端变流器将直流电逆流逆变成交流电输送至负荷侧。通过上述方式，本申请在末端电压合格时采用交流供电以提高供电效率；在末端电压偏低时切换至直流供电以改善末端用户电压合格率，最后实现高效、高质量的供电；并且，无需另设通信线路控制开关切换，性价比高；可靠性高，传输速度快，还能确保开关的精准快速切换。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本申请交直流供电系统一实施例的结构示意图；
[0020]图2是配电传输一实施例的等效电路图；
[0021]图3是压降和损耗随着传输距离变化的关系曲线；
[0022]图4是交直流输电方式下损耗随传输功率变化的关系曲线图；
[0023]图5(a)是一实施例的负荷侧电压电流整体波形图；
[0024]图5(b)是一实施例的负荷侧电压电流局部放大波形图；
[0025]图5(c)是一实施例的输电线路1处电压电流整体波形图；
[0026]图5(d)是一实施例的输电线路1处电压电流局部放大波形图；
[0027]图5(e)是一实施例的输电线路2处电压电流整体波形图；
[0028]图5(f)是一实施例的输电线路2处电压电流局部放大波形图；
[0029]图5(g)是一实施例的直流侧电压波形图；
[0030]图6(a本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于交直流供电系统的开关切换方法，其特征在于，包括：在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过交流输电线路进行交流供电；在所述负荷侧电压不满足所述预设电压时，首先通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并再通过受端变流器将直流电逆流逆变成交流电输送至所述负荷侧。2.根据权利要求1所述的开关切换方法，其特征在于，还包括：在所述负荷侧重载或者空载时，所述负荷侧电压不满足所述预设电压，切换为直流供电模式；在所述负荷侧轻载时，所述负荷侧电压满足所述预设电压，切换为交流供电模式；其中，所述负荷侧电流小于额定值50％的为轻载；所述负荷侧电流为额定值50％～100％的为重载。3.一种交直流供电系统，其特征在于，包括：输电线路，用于连接电网侧和负荷侧；送端变流器，连接在所述电网侧和所述输电线路之间；受端变流器，连接在所述负荷侧和所述输电线路之间；开关切换组件，包括若干开关，用于在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过所述输电线路进行交流供电；在所述负荷侧电压不满足所述预设电压时，通过所述送端变流器将所述交流电整流成直流电进行直流供电，并通过所述受端变流器将直流电逆变成交流电输送至所述负荷侧。4.根据权利要求3所述的交直流供电系统，其特征在于，在所述负荷侧重载或者空载时，所述负荷侧电压不满足所述预设电压，所述开关切换组件将所述交直流供电系统切换为直流供电模式；在所述负荷侧轻载时，所述负荷侧电压满足所述预设电压，所述开关切换组件将所述交直流供电系统切换为交流供电模式；其中，所述负荷侧电流小于额定值50％的为轻载；所述负荷侧电流为额定值50％～100％的为重载。5.根据权利要求3所述的交直流供电系统，其特征在于，所述开...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷二涛，金莉，马明，马凯，黄辉，王庆斌，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：