10KV及以下配电网的平衡配电系统.pdf

本发明公开了一种10kV及以下配电网的平衡配电系统，属于配电技术领域。综合补偿装置(101)的第一、二、三交流输出端(U)、(V)、(W)分别并联接入电网的第一、二、三馈线(111)、(112)、(113)，综合补偿装置被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载的负载电流上，在三相配电网侧获得三相对称的电网电流。综合补偿装置的第一、第二、第三公共连接点位于降压配电变压器的高压侧，或位于降压配电变压器的低压侧。本平衡配电系统能满足中低压电力用户的各种配电需求，且实现快速平衡配电网三相功率，同时补偿电网无功功率、抑制系统谐波，有效提高配电变压器的利用率。

1.  10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在于：综合补偿装置(101)的第一交流输出端(U)连接电网的第一馈线(111)，连接点为第一公共连接点(PCC1)，综合补偿装置(101)的第二交流输出端(V)连接电网的第二馈线(112)，连接点为第二公共连接点(PCC2)，综合补偿装置(101)的第三交流输出端(W)连接电网的第三馈线(113)，连接点为第三公共连接点(PCC3)；
综合补偿装置(101)被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载(109)的负载电流上，从而在三相配电网(107)侧获得三相对称的电网电流。

2.  根据权利要求1所述的10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在于：综合补偿装置(101)的第一公共连接点(PCC1)、第二公共连接点(PCC2)、第三公共连接点(PCC3)位于降压配电变压器(108)的高压侧(220)，或位于降压配电变压器(108)的低压侧(230)。

3.  根据权利要求1所述的10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在于：述及的综合补偿装置(101)采用三相模块组合型多电平变换器、三相三角形接线的级联多电平变换器中的一种。

10kV及以下配电网的平衡配电系统
技术领域
本发明涉及一种中低压输配电方案，特别涉及一种10kV及以下配电网的平衡配电系统，属于配电技术领域。
背景技术
随着工业的发展，包括电力电子装置在内的各类用电设备不断地增加，一方面是引入了更多的干扰源，另一方面，更多的用电设备却需要高质量的电能，因此造成了供求关系上的矛盾。在中、低压配电网中，三相线路的非线性负荷具有很大的随机性，而且也不可能是完全平衡的。配电变压器的不平衡运行会带来变压器运行损耗及三相配电电压偏差，而在此运行状态中，产生了负序分量，负序分量将会引起旋转电机的附加发热，增加系统损耗，降低系统运行效率。城乡10kV及以下配电网三相功率不对称主要是由于大部分电力用户用电时从三相电网中任取一相而引起的，目前解决的主要方法是电力运营部门根据各相负载的分布情况，调整用电大户的某个用电单位的用电，使该区域配电网三相负载趋于基本平衡。但这种方法费时费力，且仅能使配电网趋于三相平衡，影响正常工业生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种10kV及以下配电网的平衡配电系统，能满足中低压电力用户的各种配电需求，且实现快速平衡配电网三相功率，同时补偿电网无功功率、抑制系统谐波，有效提高配电变压器的利用率，降低配电网线路损耗；同时平衡配电系统的综合补偿装置能实现直接挂网运行。
本发明的技术方案如下：
10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在于：综合补偿装置的交流输出端的第一交流输出端连接电网的第一馈线，接点为第一公共连接点，综合补偿装置的第二交流输出端连接电网的第二馈线，接点为第二公共连接点，综合补偿装置的第三交流输出端连接电网的第三馈线，接点为第三公共连接点。综合补偿装置被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载的负载电流上，从而在三相配电网侧获得三相对称的电网电流。
综合补偿装置的第一、第二、第三公共连接点可以位于降压配电变压器的高压侧，也可以位于降压配电变压器的低压侧。
所述综合补偿装置采用三相模块组合型多电平变换器、三相三角形接线的级联多电平变换器、三相电压型变换器中的一种。
10kV及以下配电网的平衡配电系统除了上面所述的组成部分，根据实际需要，也包括与综合补偿装置配合使用的无源滤波单元、检测控制单元。
本发明的有益效果：本发明提出的10kV及以下配电网的平衡配电系，能满足中低压电力用户的各种配电需求，且实现快速平衡配电网三相功率，同时补偿电网无功功率、抑制系统谐波，有效提高配电变压器的利用率，降低配电网线路损耗。本发明述及的综合补偿装置利用低压功率器件实现高压大功率输入、输出，具有占地面积小、器件开关频率低、易于模块化等优点。
附图说明
图1为本发明10kV及以下配电网的平衡配电系统结构示意图。
图2为本发明具体实施例一的结构示意图。
图3为本发明具体实施例二的结构示意图。
图4为专利申请200910083927.5中提出的三相模块组合型多电平变换器结构示意图。
具体实施方式
结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1是本发明10kV及以下配电网的平衡配电系统结构示意图。综合补偿装置101的第一交流输出端U连接电网的第一馈线111，接点为第一公共连接点PCC1，综合补偿装置101的第二交流输出端V连接电网的第二馈线112，接点为第二公共连接点PCC2，综合补偿装置101的第三交流输出端W连接电网的第三馈线113，接点为第三公共连接点PCC3。
综合补偿装置101被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载109的负载电流上，从而在三相配电网107侧获得三相对称的电网电流。
图2为本发明具体实施例一的结构示意图。综合补偿装置101的第一交流输出端U连接降压配电变压器108的高压侧220的第一馈线111，连接点为第一公共连接点PCC1，综合补偿装置101的第二交流输出端V连接降压配电变压器108的高压侧220的第二馈线112，连接点为第二公共连接点PCC2，综合补偿装置101的第三交流输出端W连接降压配电变压器108的高压侧220的第三馈线113，连接点为第三公共连接点PCC3。
无源单元120的三个输出端分别与综合补偿装置101的第一交流输出端U、第二交流输出端V、第三交流输出端W连接，能滤除综合补偿装置101产生的补偿电流中开关频率附近的谐波。
图2中的附图标记：107——三相配电网；109——三相非线性不对称负载。
图3为本发明具体实施例二的结构示意图。综合补偿装置101的第一交流输出端U连接降压配电变压器108的低压侧230的第一馈线116，连接点为第一公共连接点PCC1，综合补偿装置101的第二交流输出端V连接降压配电变压器108的低压侧230的第二馈线117，连接点为第二公共连接点PCC2，综合补偿装置101的第三交流输出端W连接降压配电变压器108的低压侧230的第三馈线118，连接点为第三公共连接点PCC3。
无源单元120的三个输出端分别与综合补偿装置101的第一交流输出端U、第二交流输出端V、第三交流输出端W连接，能滤除综合补偿装置101产生的补偿电流中开关频率附近的谐波。
图3中的附图标记：107——三相配电网；109——三相非线性不对称负载。
综合补偿装置101采用专利申请200910083927.5中提出的三相模块组合型多电平变换器，或者采用文献“Dorn Joerg，Huang Hartmut，Retzmann Dietmar.Novel Voltage-Sourced Converters for HVDC and FACTS Applications”中所提出的三相模块组合型多电平变换器，或者采用美国专利“US RE37,126 Multilevelcascade voltage source inverter with seperate DC sources”中提出的三相三角形(Delta)接线的级联多电平变换器。综合补偿装置101的交流电抗器安装在桥臂内，无需工频变压器和外加电抗器，能直接挂网运行。
图4为专利申请200910083927.5中提出的三相模块组合型多电平变换器结构示意图。第一功率单元U₁的第一交流接线端子11依次串联n个第三功率单元U₃构成A相上桥臂，第二功率单元U₂的第一交流接线端子21依次串联n个第四功率单元U₄构成A相下桥臂，A相上桥臂和A相下桥臂之间通过第一电抗器1和第二电抗器2连接，所述第一电抗器1和第二电抗器2之间的连接点为A相桥臂的交流输出端U；第一功率单元U₁的第二交流接线端子12依次串联n个第三功率单元U₃构成B相上桥臂，第二功率单元U₂的第二交流接线端子22依次串联n个第四功率单元U₄构成B相下桥臂，B相上桥臂和B相下桥臂之间通过第三电抗器3和第四电抗器4连接，所述第三电抗器3和第四电抗器4之间的连接点为B相桥臂的交流输出端V；第一功率单元U₁的第三交流接线端子13依次串联n个第三功率单元U₃构成C相上桥臂，第二功率单元U₂的第三交流接线端子23依次串联n个第四功率单元U₄构成C相下桥臂，C相上桥臂和C相下桥臂之间通过第五电抗器5和第六电抗器6连接，所述第五电抗器5和第六电抗器6之间的连接点为C相桥臂的交流输出端W。第三功率单元U₃和第四功率单元U₄能够相互替换，n取大于等于1的正整数。
第一功率单元U₁、第二功率单元U₂、第三功率单元U₃、第四功率单元U₄属于已有拓扑结构，不在本发明之列，均采用全控功率器件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。