基于柔性变电站的交直流配电网成套设计

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2020.03.013

摘要/Abstract

摘要： 近年来，配电网从当前形态向未来高级形态加速发展。在此趋势下，提出了基于柔性变电站的交直流配电网技术路线。该技术路线在科学研究、方案设计、设备制造和工程建设等方面都是首次开展，尚无成熟的设计经验及完备的理论体系支撑。该文首次系统给出了基于柔性变电站的交直流配电网的成套设计体系框架和方法流程，在系统方案、设备参数设计和控制保护等方面开展了深入的研究和论述。该文的研究成果已在首个基于柔性变电站的交直流电网示范工程成套设计中应用，并将为交直流配电网的推广应用提供理论支撑和方法指导。

关键词: 柔性变电站, 交直流配电网, 成套设计, 系统方案, 设备参数, 控制保护

Abstract: In recent years， distribution network is developing rapidly from current to future advanced form. Under the tendency， this article puts forward a new AC and DC distribution network technology based on flexible substation. This technology is firstly launched in research， design， equipment manufacturing and engineering construction， etc. There is no mature design experience and complete theory. In this paper， system scheme and design method based on flexible substation are given systematically for the first time. And design of system scheme， parameters of key equipment， control and protection system are researched and discussed in depth. All of the research results above are adopted in the first demonstration project of AC and DC distribution network based on flexible substation for system design. The study results will provide theoretical and experimental experience for system design in the future AC and DC distribution network projects.

Key words: flexible substation, AC and DC distribution network, system design, system scheme, equipment parameters, control and protection

中图分类号:

TM 721.1

沈卫东，傅守强，李红建，赵国亮，高杨. 基于柔性变电站的交直流配电网成套设计[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 100-109.

SHEN Weidong， FU Shouqiang， LI Hongjian1， ZHAO Guoliang3， GAO Yang. System Design of AC and DC Distribution Network Based on Flexible Substation#br#[J]. Electric Power Construction, 2020, 41(3): 100-109.

参考文献

［1］王成山，李鹏，于浩. 智能配电网的新形态及其灵活性特征分析与应用［J］. 电力系统自动化， 2018， 42（10）： 13-21.
WANG Chengshan， LI Peng， YU Hao. Development and characteristic analysis of flexibility in smart distribution network［J］. Automation of Electric Power Systems， 2018， 42（10）： 13-21.
［2］韩丰. 新形势下的配网发展任务［J］. 国家电网，2014（6）： 61-63.
HAN Feng. The development task of distribution network under the new situation［J］.2014（6）： 61-63.
［3］余贻鑫. 新形势下的智能配电网［J］. 电网与清洁能源， 2009， 25（7）： 1-3.
YU Yixin. Intelligent distribution network in the new situation［J］. Power System and Clean Energy， 2009， 25（7）： 1-3.
［4］范明天. 中国配电网面临的新形势及其发展思路［J］. 供用电， 2013， 30（1）： 1-5.
FAN Mingtian. The new problems and the development ideas in distribution network in China［J］. Distribution & Utilization， 2013， 30（1）：1-5.
［5］和敬涵，李智诚，王小君. 柔性直流环节对配电网优化运行作用的概率评估［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（2）： 342-349.
HE Jinghan， LI Zhicheng， WANG Xiaojun. Probabilistic evaluation on the benefits of flexible DC link for distribution network optimal operation［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（2）： 342-349.
［6］宋强，赵彪，刘文华，等. 智能直流配电网研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2013， 33（25）： 9-19.
SONG Qiang， ZHAO Biao， LIU Wenhua， et al. An overview of research on smart DC distribution power network［J］. Proceedings of the CSEE， 2013， 33（25）： 9-19.
［7］BARAN M E， MAHAJAN N R. DC distribution for industrial systems： Opportunities and challenges［J］. IEEE Transactions on Industry Applications， 2003， 39（6）： 1596-1601.
［8］HUANG A Q， CROW M L， HEYDT G T， et al. The future renewable electric energy delivery and management （FREEDM） system： The energy Internet［J］. Proceedings of the IEEE， 2011， 99（1）： 133-148.
［9］BOROYEVICH D， CVETKOVIC I， DONG D， et al. Future electronic power distribution systems a contemplative view［C］//2010 12th International Conference on Optimization of Electrical and Electronic Equipment. Brasov， Romania：IEEE， 2010.
［10］李霞林，郭力，王成山，等. 直流微电网关键技术研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（1）： 2-17.
LI Xialin， GUO Li， WANG Chengshan， et al. Key technologies of DC microgrids： An overview［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（1）： 2-17.
［11］彭小俊，郝宝泉，张海涛，等. 贵州配电网柔性直流输电示范工程［J］. 电气技术， 2014（10）： 36-41.
PENG Xiaojun， HAO Baoquan， ZHANG Haitao， et al. Electrical distribution transmission network HVDC flexible demonstration project at Guizhou Province［J］. Electrical Engineering， 2014（10）： 36-41.
［12］刘国伟，赵宇明，袁志昌，等. 深圳柔性直流配电示范工程技术方案研究［J］. 南方电网技术， 2016， 10（4）： 1-7.
LIU Guowei， ZHAO Yuming， YUAN Zhichang， et al. Study on demonstration project technical scheme of VSC-DC distribution system in Shenzhen［J］. Southern Power System Technology， 2016， 10（4）： 1-7.
［13］邱宇峰. 功率半导体器件在电网中的应用及发展展望［J］. 高科技与产业化， 2017（1）： 56-59.
［14］刘泽洪，郭贤珊，乐波，等. ±1 100 kV/12 000 MW特高压直流输电工程成套设计研究［J］. 电网技术， 2018， 42（4）： 1023-1031.
LIU Zehong， GUO Xianshan， YUE Bo， et al. System design of ±1 100 kV/12 000 MW UHVDC transmission project［J］. Power System Technology， 2018， 42（4）： 1023-1031.
［15］中华人民共和国国家能源局. ±800 kV高压直流输电系统成套设计规程：DL/T 5426—2009［S］. 北京：中国电力出版社，2009.
［16］傅守强，高杨，陈翔宇，等. 基于柔性变电站的交直流配电网技术研究与工程实践［J］. 电力建设， 2018， 39（5）： 46-55.
FU Shouqiang， GAO Yang， CHEN Xiangyu， et al. Research and project practice on AC and DC distribution network based on flexible substations［J］. Electric Power Construction， 2018， 39（5）： 46-55.
［17］盛万兴，李蕊，李跃，等. 直流配电电压等级序列与典型网络架构初探［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（13）： 3391-3403.
SHENG Wanxing， LI Rui， LI Yue， et al. A preliminary study on voltage level sequence and typical network architecture of direct current distribution network［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（13）： 3391-3403.
［18］李红军，姜世公，王云飞，等. 柔性直流配电网电压等级选择与数据中心工程设计实践［J］. 电力建设， 2016， 37（5）： 138-145.
LI Hongjun， JIANG Shigong， WANG Yunfei， et al. Voltage selection of VSC-DC distribution network and project design application on data center［J］. Electric Power Construction， 2016， 37（5）： 138-145.
［19］姜世公，吴志力，李红军，等. 直流配电电压等级及负荷距分析［J］. 电力建设， 2017， 38（6）： 59-65.
JIANG Shigong， WU Zhili， LI Hongjun， et al. Voltage stage and load distance for DC distribution network［J］. Electric Power Construction， 2017， 38（6）： 59-65.
［20］LIU Z Y. Innovation in global energy interconnection technologies［M］.Amsterdam： Elsevier， 2015： 239-272.
［21］CHOWDHURY S， CHOWDHURY S P， CROSSLEY P.微电网和主动配电网［M］.《微电网和主动配电网》翻译工作组，译.北京：机械工业出版社， 2014.
［22］雷婧婷，安婷，杜正春，等. 含直流配电网的交直流潮流计算［J］. 中国电机工程学报， 2016， 36（4）： 911-918.
LEI Jingting， AN Ting， DU Zhengchun， et al. A unified AC/DC power flow algorithm with DC distribution［J］. Proceedings of the CSEE， 2016， 36（4）： 911-918.
［23］张黎，吴昊，曹磊，等. 基于Z型变压器的交直流混合配电网仿真分析［J］. 电力系统自动化， 2014， 38（2）： 79-84.
ZHANG Li， WU Hao， CAO Lei， et al. Simulation analysis on zigzag transformer-based AC-DC combined distribution network［J］. Automation of Electric Power Systems， 2014， 38（2）： 79-84.
［24］杜翼，朱克平，尹瑞，等. 基于分布式电源的直流配电网建模与仿真［J］. 电力建设， 2014， 35（7）： 13-19.
DU Yi， ZHU Keping， YIN Rui， et al. Modeling and simulation of DC power distribution network based on distributed generation［J］. Electric Power Construction， 2014， 35（7）： 13-19.
［25］吕军，盛万兴，刘日亮，等. 配电物联网设计与应用［J］. 高电压技术， 2019， 45（6）： 1681-1688.
L Jun， SHENG Wanxing， LIU Riliang， et al. Design and application of power distribution Internet of Things［J］. High Voltage Engineering， 2019， 45（6）： 1681-1688.
［26］张亚健，杨挺，孟广雨. 泛在电力物联网在智能配电系统应用综述及展望［J］. 电力建设， 2019， 40（6）： 1-12.
ZHANG Yajian， YANG Ting， MENG Guangyu. Review and prospect of ubiquitous power Internet of Things in smart distribution system［J］. Electric Power Construction， 2019， 40（6）： 1-12.

[1]	张志荣，邱晓燕，孙旭，任昊，张明珂. #br# 协调柔性负荷与储能的交直流配电网经济优化调度[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 116-123.
[2]	韩俊，袁栋，谢珍建，何晋伟，刘利国，杜渐，蔡超. 交直流配电网典型形态特征对比与应用模式[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 93-99.
[3]	廖鸿图，黄益宏，施亦治，陈健. 含光储联合体的交直流配电网双层两阶段鲁棒优化运行策略[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 110-118.
[4]	芮松华，刘海璇，王洪波，尹德扬，梅飞. 基于遗传-蚁群算法的交直流配电网分布式电源优化配置[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 9-17.
[5]	陈钊，乐波，杨祺铭，刘思源，李琦. ±1 500 kV特高压直流输电系统主回路设计[J]. 电力建设, 2019, 40(4): 128-134.
[6]	傅守强，陈翔宇，王畅，杨林. 基于机会约束规划的多PET互联的交直流配电网日前优化调度[J]. 电力建设, 2019, 40(12): 96-103.
[7]	傅守强1，高杨1，陈翔宇1，李红建1，祁欢欢2，徐彭亮3，许文秀1 . 基于柔性变电站的交直流配电网技术研究与工程实践 [J]. 电力建设, 2018, 39(5): 46-.
[8]	张爱萍，陆振纲，宋洁莹，刘海军，李卫国. 应用于交直流配电网的电力电子变压器 [J]. 电力建设, 2017, 38(6): 66-.
[9]	韩亮，白小会，陈波，张利, 尹璐. 张北±500 kV柔性直流电网换流站控制保护系统设计[J]. 电力建设, 2017, 38(3): 42-.
[10]	张国华，王森，廖卉莲，廖文锋. 天中直流控制保护系统模拟量自检逻辑分析[J]. 电力建设, 2015, 36(5): 78-83.
[11]	马玉龙，马为民，陈东，蒋维勇，吴方劼，梅念，余世峰. 舟山多端柔性直流工程系统方案[J]. 电力建设, 2014, 35(3): 1-6.
[12]	余世峰，马为民，聂定珍，李亚男，蒋维勇. 舟山多端柔性直流工程过电压与绝缘配合[J]. 电力建设, 2014, 35(3): 7-12.
[13]	李新年，李涛，刘耀，王晶芳，庞广恒，陈树勇，雷霄，杨鹏. 华东多直流馈入系统换相失败仿真研究[J]. 电力建设, 2014, 35(12): 77-83.
[14]	黎建平，汪凤娇，卢文浩，陈伟，龙启，王钢. 特高压直流保护与避雷器动作特性配合分析[J]. 电力建设, 2014, 35(12): 100-105.
[15]	马为民，蒋维勇，李亚男. 大连柔性直流输电工程的系统设计[J]. 电力建设, 2013, 34(5): 1-5.