專利名稱：一種變頻輸配電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電工領(lǐng)域的能量傳輸技術(shù)，更確切地說是涉及一種用于電力系統(tǒng)的輸 電和配電技術(shù)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前電力系統(tǒng)存在兩種基本的輸配電技術(shù)，即工頻(50赫茲或60赫茲)交流輸配 電和直流輸配電，其中工頻交流輸配電技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。盡管直流輸電有很多優(yōu)點(diǎn)，但由 于高壓大容量直流開關(guān)制造困難，難以實(shí)現(xiàn)多端輸電，所以直流輸電目前主要還只是用于 點(diǎn)對點(diǎn)輸電的場合，是工頻交流輸配電的重要補(bǔ)充。從二十世紀(jì)九十年代開始，有學(xué)者提出了低頻交流輸電(或分頻輸電)的思想，即 通過降低輸電頻率來減小輸電線路的電抗，最終達(dá)到提高線路輸送能力的目的。無論是工頻交流輸電還是低頻交流輸電，本質(zhì)上都是恒頻輸電。為了保證在較寬 的范圍能正常安全工作(如防止電壓越界等)，恒頻輸電往往需要配備多種附加裝置，如并 聯(lián)電抗器。即使這樣，當(dāng)線路負(fù)荷水平變化時，恒頻輸配電系統(tǒng)的效率和運(yùn)行性能依然會惡 化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述不足之處，提供一種變頻輸配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過實(shí) 時改變輸電頻率，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率和改善系統(tǒng)運(yùn)行性能。本發(fā)明提供的一種變頻輸配電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括通過輸電線路連接 的送端變頻變壓器和受端變頻變壓器，送端變頻變壓器與送端系統(tǒng)聯(lián)接，受端變頻變壓器 與受端系統(tǒng)聯(lián)接。送端變頻變壓器在當(dāng)輸電線路負(fù)荷變化時將送端系統(tǒng)來的電能的頻率和電壓轉(zhuǎn) 換成優(yōu)化后的頻率和電壓，經(jīng)由輸電線路輸送至受端變頻變壓器；
受端變頻變壓器將接收的電能的頻率和電壓轉(zhuǎn)換為受端系統(tǒng)所需的頻率和電壓，再送 入受端系統(tǒng)。本發(fā)明具有如下技術(shù)特點(diǎn)
(1)可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)輸配電運(yùn)行方式，如工頻交流輸配電、直流輸配電等。(2)與之相聯(lián)接的送端系統(tǒng)的電能的頻率(fl)可以是變化的，如若接太陽能光 伏發(fā)電系統(tǒng)，電能頻率為O赫茲(直流)；若接工頻電網(wǎng)，電能頻率為50赫茲或60赫茲。(3)如果送端系統(tǒng)是抽水蓄能機(jī)組或風(fēng)電機(jī)組，為實(shí)現(xiàn)最高效水能/風(fēng)能向電能 轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)組可以根據(jù)水頭和風(fēng)力變化，發(fā)出變頻電能。(4)與之相聯(lián)接的受端系統(tǒng)的工作頻率(f3)也可以是變化的，如直流、工頻50赫 茲或60赫茲、等等。(5)輸電頻率(f2)是變化的，以提高輸送效率或運(yùn)行性能，例如，根據(jù)需要輸送的 功率大小不同，通過改變頻率，可以實(shí)現(xiàn)線路損耗最小化運(yùn)行，以及保證沿線電壓分布。
(6)在運(yùn)行過程中，輸電頻率(f2)既可能低于兩端系統(tǒng)(送端系統(tǒng)和受端系統(tǒng))的 頻率，也可能高于兩端系統(tǒng)的頻率。


圖1是變頻輸配電系統(tǒng)的原理圖。圖2是變頻變壓器的一種實(shí)施方案示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，變頻輸配電系統(tǒng)是由送端變頻變壓器1、輸電線路2、受端變頻變壓器 3組成，用于聯(lián)接送端系統(tǒng)4和受端系統(tǒng)5。當(dāng)輸電線路負(fù)荷變化時，送端變頻變壓器1將送端系統(tǒng)4來的電能的頻率fl和電 壓Ul按照優(yōu)化計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成頻率為f2、電壓為U2的電能，經(jīng)由輸電線路2輸送至受端變 頻變壓器3，根據(jù)受端系統(tǒng)5的需要，受端變頻變壓器3再將接收的電能轉(zhuǎn)換為受端系統(tǒng)5 所需要的頻率f3和電壓U3，進(jìn)入受端系統(tǒng)5。反之亦然。送端變頻變壓器1調(diào)整所依據(jù)的優(yōu)化計算結(jié)果(包括頻率f2、電壓U2)，根據(jù)系統(tǒng) 所追求的目標(biāo)不同，通?？梢詮囊韵路椒ǐ@得(1)以網(wǎng)損最小為目標(biāo)的優(yōu)化潮流計算； (2)以節(jié)點(diǎn)電壓分布最均勻?yàn)槟繕?biāo)的優(yōu)化潮流計算；(3)以附加設(shè)備(如并聯(lián)補(bǔ)償電抗)投 入最小為目標(biāo)的優(yōu)化潮流計算；(4)以提高系統(tǒng)穩(wěn)定裕度為目標(biāo)的優(yōu)化潮流計算；等等。送端系統(tǒng)4的電能的頻率可以是恒定的，也可以是變化的。受端系統(tǒng)5的工作頻 率可以是恒定的，也可以是變化的。當(dāng)送端系統(tǒng)4的頻率是變化的時，送端變頻變壓器1既 要根據(jù)優(yōu)化計算結(jié)果改變輸電線路2的頻率，也要實(shí)時跟蹤送端系統(tǒng)4的頻率。當(dāng)受端系 統(tǒng)5的頻率是變化的時，受端變頻變壓器3需要實(shí)時追蹤受端系統(tǒng)5的頻率，從而提供相應(yīng) 的頻率轉(zhuǎn)換。送端和受端的變頻變壓器有多種實(shí)現(xiàn)方法，其中最典型的是采用最近十幾年來迅 速發(fā)展起來的電子電力變壓器(也稱電力電子變壓器或固態(tài)變壓器)實(shí)現(xiàn)。如圖2所示，送端變頻變壓器1和受端變頻變壓器3可以采用電子電力變壓器實(shí) 現(xiàn)，它由依次串接的原方變換器6、高頻隔離環(huán)節(jié)7和副方變換器8組成，可以靈活地實(shí)現(xiàn)電 壓等級和頻率變換。以上所述為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實(shí)施例和附圖所 公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保 護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
一種變頻輸配電系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括通過輸電線路(2)連接的送端變頻變壓器(1)和受端變頻變壓器(3)，送端變頻變壓器(1)與送端系統(tǒng)(4)聯(lián)接，受端變頻變壓器(3)與受端系統(tǒng)(5)聯(lián)接；送端變頻變壓器(1)在當(dāng)輸電線路負(fù)荷變化時將送端系統(tǒng)(4)來的電能的頻率和電壓轉(zhuǎn)換成優(yōu)化后的頻率和電壓，經(jīng)由輸電線路(2)輸送至受端變頻變壓器(3)；受端變頻變壓器(3)將接收的電能的頻率和電壓轉(zhuǎn)換為受端系統(tǒng)(5)所需的頻率和電壓，再送入受端系統(tǒng)(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種變頻輸配電系統(tǒng)，其特征在于，所述的送端變頻變壓器(1) 和受端變頻變壓器(3)均為電子電力變壓器。
3.如權(quán)利要求1所述的一種變頻輸配電系統(tǒng)，其特征在于，所述的送端變頻變壓器 (1)和受端變頻變壓器(3)均由依次串接的原方變換器(6)、高頻隔離環(huán)節(jié)(7)和副方變換 器(8)組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變頻輸配電系統(tǒng)，包括通過輸電線路連接的送端變頻變壓器和受端變頻變壓器，送端變頻變壓器與送端系統(tǒng)聯(lián)接，受端變頻變壓器與受端系統(tǒng)聯(lián)接；送端變頻變壓器在當(dāng)輸電線路負(fù)荷變化時將送端系統(tǒng)來的電能的頻率和電壓轉(zhuǎn)換成優(yōu)化后的頻率和電壓，經(jīng)由輸電線路輸送至受端變頻變壓器；受端變頻變壓器將接收的電能的頻率和電壓轉(zhuǎn)換為受端系統(tǒng)所需的頻率和電壓，再送入受端系統(tǒng)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)輸配電(如工頻交流輸配電、直流輸配電)；與之相聯(lián)接的送端系統(tǒng)的工作頻率可以是變化的；與之相聯(lián)接的受端系統(tǒng)的工作頻率也可以是變化的；當(dāng)輸送功率變化時，輸電頻率也按照優(yōu)化要求進(jìn)行變化，以提高系統(tǒng)運(yùn)行效率或改善運(yùn)行性能。
文檔編號H02M5/10GK101902130SQ20101023156
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者婁慧波, 毛承雄, 王丹, 陸繼明 申請人:華中科技大學(xué)