浅谈直流配电系统技术分析及设计构想

摘要：随着科学技术与社会经济的飞速发展，交流配电系统得到了迅猛发展，很多专家学者逐渐开始对直流配电技术进行关注。同时，如果想要使直流配电技术得到更好的发展，则应该确保安全有效地接入分布式电源、增强供电可靠性、加强运作效率以及改善电能质量等问题成为现实。文章主要阐述了直流配电系统的相关技术，并对其设计构想进行了讨论，冀望可以有效地使配电系统运行过程中的社会效益与经济效益得到提升。

关键词：直流配电系统；技术分析；系统设计；分布式电源；电能质量 文献标识码：A

中图分类号：TM72 文章编号：1009-2374（2015）04-0133-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0347

同火电、核电与水电等进行比较，风力发电与太阳能发电具有着输出容量小、受地理条件限制与输出不稳定等弊端，致使分布式电源在接入到交流电网的过程中存在着大量的问题。其中，通过架空线对电能进行输送的交流配电网比较容易出现故障，而通过电缆线对电能进行配送的交流配电网的供电范围比较容易受到充电电流的制约，由此则导致用户不断地在对电网智能化进行寻求。对于电网智能化而言，其对于电网可控性具备着非常高的要求，而交流配电网可控性的较低，采取有效的措施对直流配电系统进行分析与设计，则可以为解决配电系统问题提供更多的思路与方法。

1 直流配电系统技术的相关分析

1.1 直流配电系统具备较高的效率

由于在直流配电系统内不存在趋肤效应所出现的耗损，也没有无功功率的现象，则直流配电系统的线路损耗明显地低于交流配电系统。直流配电系统的电子变换器是主要的损耗部位，但是目前研发出来的直流变换器的最高效率已经达到了99，而随着科学的日趋发展，半导体宽禁带电子器件也得到了广泛的关注与应用，变换器效率也得到了很大的提升，以此为解决直流配电网的损耗具备起着非常重要的作用。随着直流电负载的日趋发展以及变频调速与旋转式负荷设备的广泛应用，则使得直流配电系统具备着越来越高的效率。

1.2 直流配电系统具备较高的可靠性

在同等电压下，直流配电系统具有的可靠性一般都高于交流配电系统，如果某个直流电路存在两根导线，一旦直流配电的正极线路发生故障，其负极线路则会与大地之间形成通路，持续不断地把功率向外输送。此外，在全部的线路故障中，单向或者是单极瞬时接地故障占据着高达80%的比例，而直流配电系统具备着恢复时间短与响应速度快等特点，可以经过重复的降电压运作与再启动模式使故障得以消除，并使其快速地恢复到运作环境。同时，选择应用电力变换器，则可以确保直流配电系统形成相对独立的区域，但是各区域出现的故障不会牵涉配电系统运作。

1.3 直流配电系统具备较少的影响因素

既有的交流配电系统运行时往往受到电压、频率与相位幅值的影响，而直流配电系统则仅会受到电压幅值带来的影响，因此只需要对电压幅值进行控制即可。在配电网发展的过程中，选择使用电缆线路是一种必然的趋势，交流电在应用较大电容的电缆对电能进行配送时，则会出现很多电容充电电流，其中线路输电容量与线路损耗程度也会由此减少与增加，而直流输电则可以有效地对交流输电的此种现象进行解决。此外，直流配电还具备着方便互联、电能质量高以及供电范围广等

特征。

2 直流配电系统的具体设计构想

2.1 直流配电系统的结构改良与设计

因为电能配送方式的不同，导致传统交流配电系统和直流配电系统存在着很大的差别，随着科学技术的发展，直流配电系统在发展的过程中，其关键在于建立科学合理的网络结构。直流配电系统的结构层次属于多级配电网相互合作的网络结构，而其接线方式主要有网状、环状与辐射状等，直流配电系统的结构设计存在着差异，其控制难易程度与成本也存在着一定的差别。其具体要求应该依照实际的资金状况与应用场合进行

决定。

对于一些已经构建交流配电系统的区域而言，拆除交流配电网而构建直流配电网的意义还需要进一步进行研究。从理论上而言，先混合应用既有交流网与后来增加的直流网，再逐渐地通过直流配电网来取代交流网的方案比较实际，在对直流配电系统的结构进行改良与设计的过程中，合理地对直流变电站进行布局是至关重

要的。

2.2 直流配电系统的设备开关技术

在电力系统中，其设备开关是对故障线路与故障区域进行分隔，避免故障牵涉其他正常区域运行的一种关键设备。同直流电流进行对比，其中开关设备的分断较为容易，但是却比交流开关设备麻烦很多。现阶段，在直流配电系统的中低区域已经研发出了可以断开很大容量的直流断路器，但是却具备着较高的成本，由此导致直流开关设备的发展面临着更多的挑战与难题。就当前的技术而言，选择半导体和机械混合式开关具备着较高的可行性。

2.3 直流配电系统的控制与运行

在交流配电系统内不可以没有变压器，而在直流配电系统中则不可以没有完成直流配电系统内电压等级转换的电能转换设备。同时，在直流配电系统内的电子变换装置具备着较多的数量与样式，其中包含着大量电压等级配电系统，而分布式电源与储能装置等都需要经过变换器连接直流母线。所以，有效地对直流配电系统的控制与运行等问题进行解决，优化直流配电系统结构设计是直流配电系统面临的重大挑战。在对变换器进行控制的过程中，应该注意以下五个因素：

第一，确保系统稳定性。

第二，电源根据其容量适当实施负载分配。

第三，提高系统的冗余度与可靠度，采取自动系统控制。

第四，确保直流系统电压足够的平稳，其电压波动范围不应该大于额定范围的5%。

第五，应该有优越的系统模块性能。

由此可知，电压在直流配电系统中具备着很大的影响力，就直流配电系统来说，系统运作的关键在于直流电均流与电压控制。同时，在对直流配电系统进行控制的过程中，确保在稳态和暂态工作状态下，可以使电压保持稳定是面临的重要问题。

3 结语

总而言之，在直流负荷多和分布式电源多的情况下，同交流配电网进行对比，以直流制为核心的直流配电网具备着很多的优势，其具备着非常大的对现阶段配电系统存在的问题进行解决的潜力与实力。同时，直流配电系统还可以简单地实施运行控制，但是其在运行与控制的过程中还具备着独特性，特别是存在着大量的变换装置，众多变换器在使直流配电网可控性得到提升的同时，还致使整个网络更加的复杂。所以，有效地对直流配电系统的控制与运行等问题进行解决，优化直流配电系统结构设计是直流配电系统面临的重大挑战。

参考文献

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作者简介：桂铭阳（1978-），男，四川大竹人，国网四川省电力公司达州供电公司工程师，研究方向：输配电技术。

（责任编辑：蒋建华）