潘聃

摘 要：多端柔性直流设备在中压配电网中接入时，需要考虑对潮流的连续控制，但在实际应用中，这样的方式方法必须跟上实时的变化，从而实现连续的意义。对于目前装置的评估，要从多方面进行，不能只分析可靠性，还应该认真分析该装置对系统网损、设备利用率及电流水平的影响。

关键词：优化；智能电网；配电网；柔性直流

1 应用背景

随着社会经济的发展，用户对可靠性及供电质量的要求与日俱增，配电网层面的改革需要进行智能化的发展，也因此受到关注，可以说，配电网智能化是未来发展的趋势和潮流。作为电网建设的重点，除了要加强配电自动化整体建设外，还要集中在较大的城区配电网。总体而言，一次二次设备的基础规模都比较大，整体投资相对较多，但相比较而言，城市电网发展较发达，设备运用更加合理，一方面由于城市人口众多，政治经济地位显著，另一方面，城市电网的投资相对电力企业性价比更高。相比而言，农村配电网建设相对落后，馈线一般仍为辐射状结构，末端联络线较少，结构可靠性较低，若进行大规模的自动化升级，将更加难以回收投资。但不久的將来，随着电气设备成本的降低。电子设备的更加先进和智能，未来大规模应用智能设备的时代终将来临，因此，文章提出一种适合中压配电网优化运行的多端柔性直流设备，并对其应用方法进行初步探究。

2 多端柔性直流设备及其工作原理

典型的配电网多端柔性直流装置（MFDC）的拓扑结构如图1所示，以三端装置为例。

如图1，MFDC内部三个电压源换流器（Voltage Source Converter， VSC）通过同一条直流母线相连；装置外部有三个交流端子，分别与三条中压交流馈线的末端相连。在馈线普遍形成联络结构的城市电网中，多条馈线的末端往往在开闭站内相连，如图2所示。MFDC在配电网中的安装位置与开闭站相同，可以直接利用已有开闭站的外部设施。而对于联络较少的农村配电线路，安装MFDC相当于直接增加了“柔性”的开闭站，使得馈线之间形成联络。

图1与图2所示结构使得相邻的交流馈线之间形成了新的功率供给路径。基于VSC的外部特性，有功功率和无功功率的控制是解耦的，即对于n端的MFDC，有n-1个有功功率变量可控，同时有n个无功功率变量可控。同时，对于接入MFDC的一组馈线，其对于潮流的控制是连续的。MFDC的潮流连续可控特性是其应用的基础。当前的中压配电线路即使已经具备了较高的配电自动化水平，其潮流的控制也只是依靠网络重构实现。在这个过程中，开关的操作速度、频率由于开关动作损耗的原因而受到约束，都使得其潮流控制的灵活性远低于MFDC。下面将具体分析MFDC在配电网中的应用的效果。

3 应用效果分析

3.1 建设环境

随着城区建设改造力度的加大，中心城区用电负荷快速增长，但电网在建设过程中受外界影响十分严重：一是电力设施建设用地选址难、征地难。随着城市建设的进一步发展，电力设施建设用地选址难、征地难的矛盾日益突出，变电站建设进度得不到保证，供电压力无法有效缓解。二是电力线路建设困难。电力线路建设过程中线路走廊选择困难，实施时阻力较大，造成线路建设进度迟缓或110kV变电站建成后送出困难，过负荷线路无法尽快解决。三是外力破坏引发的故障占电网故障总数比例从2007年的51.2%上升至2009年的66.7%，对电网安全运行和国民经济发展造成严重影响。

3.2 提高可靠性和线路负载率

（1）电网规划没有纳入各级政府的城市整体规划与土地利用总体规划之中，造成规划脱节，实施被动，建设艰难。变电站建设选址、选线始终处于“一事一议”的状态。项目征地和建设过程中没有政府部门的统一协调，推进困难，支持电网长远发展的工作机制亟待形成。（2）电网规划与城市规划尚未形成有机互动。电网规划作为城市规划的重要组成部分，必须服从于、服务于城市总体规划，并随着城市功能定位的调整及时修订。与传统故障恢复过程相比，基于MFDC的恢复操作有两大优点：a.由于负荷转移是即时的，不需要先跳开故障线路出口断路器，因此不会出现短时停电；b.负荷可以由其他馈线按照某种优化原则转带（例如负载最均衡），且通过MFDC的潮流控制很容易实现。因此，MFDC可以实现配电网的闭环运行，并克服短路电流约束问题，提高系统可靠性。

3.3 改善电压与电能质量

（1）具有充足的供电能力，能满足国民经济增长和城市社会发展对负荷增长的需求，有利于电力市场的开拓和供售电量的增长。（2）网架结构坚强合理、分层分区清晰，有较强的适应性，并具备一定的抵御各类事故和自然灾害的能力。（3）高压配电网与上级输电网相协调；各级变电容量相协调；有功和无功容量相协调；二次规划与一次规划相协调；各级短路水平控制在合理范围。（4）输、变、配电投资规模达到经济合理、比例适当，更好地体现配电网的社会效益和企业效益。（5）设计标准规范，设备优良可靠、智能化水平高，技术先进适用，体现区域差异，技术经济指标合理，与社会环境相协调。（6）规划电网及设备应具有较强的扩展性，满足建设统一坚强智能电网的要求。

3.4 无功补偿原则

（1）无功补偿装置应根据分层分区、就地平衡和便于调整电压的原则进行配置。可采用分散和集中补偿相结合的方式：分散安装在用电端的无功补偿装置主要用于提高功率因数、降低线路损耗；集中安装在变电站内的无功补偿装置有利于稳定电压水平。（2）装设在变电站处的电容器的投切应与变压器分接头的调整合理配合。（3）大用户的电容器应保证功率因数大于规定的数值，并不得向系统倒送无功。（4）应从系统角度考虑无功补偿装置的优化配置，以利于全网无功补偿装置的优化投切。（5）在配置无功补偿装置时应考虑谐波治理措施。

4 结束语

该系统不仅极大的提高了配电网综合系统的整体可靠性，从而让配电网的主要消耗、稳定性、供电质量等指标进一步强化。目前，我国农村电网发展还处于较为落后的阶段，配电自动化的应用也很不发达，尚需普及。对于提高电网性能，对于引入文章装置可以降低投资。后续工作应针对潮流控制策略、装置的选址定容以及紧凑化设计等方面展开。