潘聃

摘 要：多端柔性直流設備在中壓配電網中接入時，需要考慮對潮流的連續(xù)控制，但在實際應用中，這樣的方式方法必須跟上實時的變化，從而實現連續(xù)的意義。對于目前裝置的評估，要從多方面進行，不能只分析可靠性，還應該認真分析該裝置對系統(tǒng)網損、設備利用率及電流水平的影響。

關鍵詞：優(yōu)化；智能電網；配電網；柔性直流

1 應用背景

隨著社會經濟的發(fā)展，用戶對可靠性及供電質量的要求與日俱增，配電網層面的改革需要進行智能化的發(fā)展，也因此受到關注，可以說，配電網智能化是未來發(fā)展的趨勢和潮流。作為電網建設的重點，除了要加強配電自動化整體建設外，還要集中在較大的城區(qū)配電網。總體而言，一次二次設備的基礎規(guī)模都比較大，整體投資相對較多，但相比較而言，城市電網發(fā)展較發(fā)達，設備運用更加合理，一方面由于城市人口眾多，政治經濟地位顯著，另一方面，城市電網的投資相對電力企業(yè)性價比更高。相比而言，農村配電網建設相對落后，饋線一般仍為輻射狀結構，末端聯(lián)絡線較少，結構可靠性較低，若進行大規(guī)模的自動化升級，將更加難以回收投資。但不久的將來，隨著電氣設備成本的降低。電子設備的更加先進和智能，未來大規(guī)模應用智能設備的時代終將來臨，因此，文章提出一種適合中壓配電網優(yōu)化運行的多端柔性直流設備，并對其應用方法進行初步探究。

2 多端柔性直流設備及其工作原理

典型的配電網多端柔性直流裝置（MFDC）的拓撲結構如圖1所示，以三端裝置為例。

如圖1，MFDC內部三個電壓源換流器（Voltage Source Converter， VSC）通過同一條直流母線相連；裝置外部有三個交流端子，分別與三條中壓交流饋線的末端相連。在饋線普遍形成聯(lián)絡結構的城市電網中，多條饋線的末端往往在開閉站內相連，如圖2所示。MFDC在配電網中的安裝位置與開閉站相同，可以直接利用已有開閉站的外部設施。而對于聯(lián)絡較少的農村配電線路，安裝MFDC相當于直接增加了“柔性”的開閉站，使得饋線之間形成聯(lián)絡。

圖1與圖2所示結構使得相鄰的交流饋線之間形成了新的功率供給路徑?；赩SC的外部特性，有功功率和無功功率的控制是解耦的，即對于n端的MFDC，有n-1個有功功率變量可控，同時有n個無功功率變量可控。同時，對于接入MFDC的一組饋線，其對于潮流的控制是連續(xù)的。MFDC的潮流連續(xù)可控特性是其應用的基礎。當前的中壓配電線路即使已經具備了較高的配電自動化水平，其潮流的控制也只是依靠網絡重構實現。在這個過程中，開關的操作速度、頻率由于開關動作損耗的原因而受到約束，都使得其潮流控制的靈活性遠低于MFDC。下面將具體分析MFDC在配電網中的應用的效果。

3 應用效果分析

3.1 建設環(huán)境

隨著城區(qū)建設改造力度的加大，中心城區(qū)用電負荷快速增長，但電網在建設過程中受外界影響十分嚴重：一是電力設施建設用地選址難、征地難。隨著城市建設的進一步發(fā)展，電力設施建設用地選址難、征地難的矛盾日益突出，變電站建設進度得不到保證，供電壓力無法有效緩解。二是電力線路建設困難。電力線路建設過程中線路走廊選擇困難，實施時阻力較大，造成線路建設進度遲緩或110kV變電站建成后送出困難，過負荷線路無法盡快解決。三是外力破壞引發(fā)的故障占電網故障總數比例從2007年的51.2%上升至2009年的66.7%，對電網安全運行和國民經濟發(fā)展造成嚴重影響。

3.2 提高可靠性和線路負載率

（1）電網規(guī)劃沒有納入各級政府的城市整體規(guī)劃與土地利用總體規(guī)劃之中，造成規(guī)劃脫節(jié)，實施被動，建設艱難。變電站建設選址、選線始終處于“一事一議”的狀態(tài)。項目征地和建設過程中沒有政府部門的統(tǒng)一協(xié)調，推進困難，支持電網長遠發(fā)展的工作機制亟待形成。（2）電網規(guī)劃與城市規(guī)劃尚未形成有機互動。電網規(guī)劃作為城市規(guī)劃的重要組成部分，必須服從于、服務于城市總體規(guī)劃，并隨著城市功能定位的調整及時修訂。與傳統(tǒng)故障恢復過程相比，基于MFDC的恢復操作有兩大優(yōu)點：a.由于負荷轉移是即時的，不需要先跳開故障線路出口斷路器，因此不會出現短時停電；b.負荷可以由其他饋線按照某種優(yōu)化原則轉帶（例如負載最均衡），且通過MFDC的潮流控制很容易實現。因此，MFDC可以實現配電網的閉環(huán)運行，并克服短路電流約束問題，提高系統(tǒng)可靠性。

3.3 改善電壓與電能質量

（1）具有充足的供電能力，能滿足國民經濟增長和城市社會發(fā)展對負荷增長的需求，有利于電力市場的開拓和供售電量的增長。（2）網架結構堅強合理、分層分區(qū)清晰，有較強的適應性，并具備一定的抵御各類事故和自然災害的能力。（3）高壓配電網與上級輸電網相協(xié)調；各級變電容量相協(xié)調；有功和無功容量相協(xié)調；二次規(guī)劃與一次規(guī)劃相協(xié)調；各級短路水平控制在合理范圍。（4）輸、變、配電投資規(guī)模達到經濟合理、比例適當，更好地體現配電網的社會效益和企業(yè)效益。（5）設計標準規(guī)范，設備優(yōu)良可靠、智能化水平高，技術先進適用，體現區(qū)域差異，技術經濟指標合理，與社會環(huán)境相協(xié)調。（6）規(guī)劃電網及設備應具有較強的擴展性，滿足建設統(tǒng)一堅強智能電網的要求。

3.4 無功補償原則

（1）無功補償裝置應根據分層分區(qū)、就地平衡和便于調整電壓的原則進行配置?？刹捎梅稚⒑图醒a償相結合的方式：分散安裝在用電端的無功補償裝置主要用于提高功率因數、降低線路損耗；集中安裝在變電站內的無功補償裝置有利于穩(wěn)定電壓水平。（2）裝設在變電站處的電容器的投切應與變壓器分接頭的調整合理配合。（3）大用戶的電容器應保證功率因數大于規(guī)定的數值，并不得向系統(tǒng)倒送無功。（4）應從系統(tǒng)角度考慮無功補償裝置的優(yōu)化配置，以利于全網無功補償裝置的優(yōu)化投切。（5）在配置無功補償裝置時應考慮諧波治理措施。

4 結束語

該系統(tǒng)不僅極大的提高了配電網綜合系統(tǒng)的整體可靠性，從而讓配電網的主要消耗、穩(wěn)定性、供電質量等指標進一步強化。目前，我國農村電網發(fā)展還處于較為落后的階段，配電自動化的應用也很不發(fā)達，尚需普及。對于提高電網性能，對于引入文章裝置可以降低投資。后續(xù)工作應針對潮流控制策略、裝置的選址定容以及緊湊化設計等方面展開。