本發(fā)明涉及配電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)380v低壓交流配電系統(tǒng)中，配電線路開通和切除一般均由自動開關(guān)或閘刀開關(guān)進行操控，如圖1所示。配電線路輸出功率按自然潮流進行分布，并由線路阻抗、負(fù)荷參數(shù)來決定。通過機械式的開關(guān)很難對配電線路輸送功率進行實時控制。

在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，采用交直流混合輸電技術(shù)。直流輸電原理是先通過整流裝置將交流電變?yōu)橹绷麟?，?jīng)過幾百公里或更長線路的輸電，再通過逆變裝置將直流電變?yōu)榻涣麟姟Ｖ绷鬏旊姷淖畲髢?yōu)勢之一就是能夠?qū)崟r控制傳輸功率的大小和方向。

但是這種輸電方式需要長距離進行直流輸電，在交流輸電居多的情況下，需要對原本的電路進行大規(guī)模的改造，若不進行大規(guī)模改造，則無法改變交流輸電的功率。因此，現(xiàn)有技術(shù)在不進行大規(guī)模改造的情況下無法改變交流輸電的功率是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)在不進行大規(guī)模改造的情況下無法改變交流輸電的功率的技術(shù)問題。

本發(fā)明實施例提供一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)，包括：直流單元；所述直流單元包括整流器、至少兩個分支電阻、與所述分支電阻數(shù)量相同的逆變器、直流電阻；

所述整流器的輸出端通過所述直流電阻連接所述分支電阻的一端；

所述分支電阻的另一端和與其對應(yīng)的逆變器的輸入端連接；

所述整流器的一輸入端連接所述逆變器的一輸出端；

所述整流器的另一輸入端還連接電源交流母線；

所述逆變器的另一輸出端還連接有低壓配電線路，所述低壓配電線路與所述分支電阻數(shù)量相同。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例還包括直流母線；

所述直流電阻通過所述直流母線連接所述分支電阻的一端。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例還包括公共母線；

所述整流器的一輸入端通過所述公共母線連接所述逆變器的一輸出端；

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例還包括：交流單元、與所述分支電阻數(shù)量相同的分支交流母線；

所述交流單元包括與所述分支電阻數(shù)量相同的交流開關(guān)；

所述交流開關(guān)的一端連接電源交流母線，所述交流開關(guān)的另一端和與其相對應(yīng)的所述分支交流母線連接；

所述逆變器的另一輸出端還通過所述分支交流母線連接有低壓配電線路，所述低壓配電線路與所述分支電阻數(shù)量相同。

優(yōu)選地，所述交流開關(guān)具體為交流斷路器或自動開關(guān)或閘刀開關(guān)。

優(yōu)選地，所述整流器直流側(cè)直流電壓edr的計算公式為：

edr＝k0ercosα-rrid

其中，k0為由換流器的整流回路的接線方式?jīng)Q定的系數(shù)，rr為整流器的損耗對應(yīng)的電阻，id為直流電流，edr為整流器直流側(cè)直流電壓，er為整流器交流側(cè)的交流電壓方均根值，α為整流器的觸發(fā)角。

優(yōu)選地，所述逆變器直流側(cè)直流電壓edi的計算公式為：

edi＝k0(eicosβ+xi,j+xl,j)+(rj+rl,j+ri,j)id

其中，k0為由換流器的整流回路的接線方式?jīng)Q定的系數(shù)，ri為逆變器的損耗對應(yīng)的電阻，id為直流電流，edi為逆變器直流側(cè)直流電壓，ei為逆變器交流側(cè)的交流電壓方均根值，β為逆變器的觸發(fā)角,ri,j和xi,j分別為配電線路j的電阻和電抗，rl,j和xl,j為負(fù)荷的電阻和電抗，rj為與配電線路j相對應(yīng)的分支電阻的阻值。

優(yōu)選地，所述整流器輸出的直流電流id的計算公式為：

其中，id為直流電流，edr、edi分別為整流器、逆變器直流側(cè)直流電壓，r為各個分支電阻等效并聯(lián)后與直流電阻串聯(lián)的等效電阻。

優(yōu)選地，所述各個分支電阻等效并聯(lián)后與直流電阻串聯(lián)的等效電阻r的計算公式為：

r＝rd+r1//r2//r3//…//rm

其中，rm為與配電線路m相對應(yīng)的分支電阻的阻值，r為各個分支電阻等效并聯(lián)后與直流電阻串聯(lián)的等效電阻，rd為所述直流電阻的電阻值。

優(yōu)選地，與每條所述低壓配電線路相對應(yīng)的所述直流單元中第m條分支的直流電流im的計算公式為：

其中，m為預(yù)選分支的編號，im為對應(yīng)第m條分支的直流電流，id為所述整流器輸出的直流電流，rm為對應(yīng)第m條分支的分支電阻。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例包括：直流單元；所述直流單元包括整流器、至少兩個分支電阻、與所述分支電阻數(shù)量相同的逆變器、直流電阻；所述整流器的輸出端通過所述直流電阻連接所述分支電阻的一端；所述分支電阻的另一端和與其對應(yīng)的逆變器的輸入端連接；所述整流器的一輸入端連接所述逆變器的一輸出端；所述整流器的另一輸入端還連接電源交流母線；所述逆變器的另一輸出端還連接有低壓配電線路，所述低壓配電線路與所述分支電阻數(shù)量相同，通過整流器、分支電阻、逆變器組合形成可控的直流電流；利用一個整流器組成公共整流器，利用多個逆變器組成多個分支逆變器；一個分支逆變器單獨連接一條低壓配電線路，在對公共整流器和分支逆變器的協(xié)調(diào)控制下從公共整流器上獲得可控的輸出功率。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例用于說明的現(xiàn)有開關(guān)操控的配電線路圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的另一個實施例的示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的另一個實施例中的直流單元等效電路的示意圖；

其中，附圖標(biāo)記如下：

1、交流母線；2、整流器；3、直流電阻；4、分支電阻；5、逆變器；6、分支交流母線；7、交流開關(guān)；8、直流母線；9、公共母線；10、低壓配電線路。

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)在不進行大規(guī)模改造的情況下無法改變交流輸電的功率的技術(shù)問題。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖2，本發(fā)明實施例提供一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的一個實施例，包括：直流單元；直流單元包括整流器2、至少兩個分支電阻4、與分支電阻4數(shù)量相同的逆變器5、直流電阻3；

整流器2的輸出端通過直流電阻3連接分支電阻4的一端；

分支電阻4的另一端和與其對應(yīng)的逆變器5的輸入端連接；

整流器2的一輸入端連接逆變器5的一輸出端；

整流器2的另一輸入端還連接電源交流母線1；

逆變器5的另一輸出端還連接有低壓配電線路10，低壓配電線路10與分支電阻4數(shù)量相同。

以上是對本發(fā)明實施例提供的一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的一個實施例進行詳細(xì)的描述，以下將對本發(fā)明實施例提供的一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的另一個實施例進行詳細(xì)的描述。

請參閱圖3，本發(fā)明實施例提供一種帶直流電阻和分支電阻的低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)的另一個實施例，包括：直流單元；直流單元包括整流器2、至少兩個分支電阻4、與分支電阻4數(shù)量相同的逆變器5、直流電阻3；

整流器2的輸出端通過直流電阻3連接分支電阻4的一端；

分支電阻4的另一端和與其對應(yīng)的逆變器5的輸入端連接；

整流器2的一輸入端連接逆變器5的一輸出端；

整流器2的另一輸入端還連接電源交流母線1；

逆變器5的另一輸出端還連接有低壓配電線路10，低壓配電線路10與分支電阻4數(shù)量相同。

本發(fā)明實施例還包括直流母線8；

直流電阻3通過直流母線8連接分支電阻4的一端。

本發(fā)明實施例還包括公共母線9；

整流器2的一輸入端通過公共母線9連接逆變器5的一輸出端；

本發(fā)明實施例還包括：交流單元、與分支電阻4數(shù)量相同的分支交流母線61；

交流單元包括與分支電阻4數(shù)量相同的交流開關(guān)7；

交流開關(guān)7的一端連接電源交流母線1，交流開關(guān)7的另一端和與其相對應(yīng)的分支交流母線61連接；

逆變器5的另一輸出端還通過分支交流母線61連接有低壓配電線路10，低壓配電線路10與分支電阻4數(shù)量相同。

交流開關(guān)7具體為交流斷路器或自動開關(guān)或閘刀開關(guān)。

請參閱圖4，對本發(fā)明實施例直流單元的電路進行簡化，可以得到一般形式的直流單元的電路(圖4)。根據(jù)簡化后的電路，可推導(dǎo)出一些參數(shù)的計算公式。

整流器直流側(cè)直流電壓edr的計算公式為：

edr＝k0ercosα-rrid

其中，k0為由換流器的整流回路的接線方式?jīng)Q定的系數(shù)，rr為整流器的損耗對應(yīng)的電阻，id為直流電流，edr為整流器直流側(cè)直流電壓，er為整流器交流側(cè)的交流電壓方均根值，α為整流器的觸發(fā)角。

逆變器直流側(cè)直流電壓edi的計算公式為：

edi＝k0(eicosβ+xi,j+xl,j)+(rj+rl,j+ri,j)id

其中，k0為由換流器的整流回路的接線方式?jīng)Q定的系數(shù)，ri為逆變器的損耗對應(yīng)的電阻，id為直流電流，edi為逆變器直流側(cè)直流電壓，ei為逆變器5交流側(cè)的交流電壓方均根值，β為逆變器的觸發(fā)角,ri,j和xi,j分別為配電線路j的電阻和電抗，rl,j和xl,j為負(fù)荷的電阻和電抗，rj為與配電線路j相對應(yīng)的分支電阻的阻值。

整流器輸出的直流電流id的計算公式為：

其中，id為直流電流，edr、edi分別為整流器、逆變器直流側(cè)直流電壓，r為各個分支電阻等效并聯(lián)后與直流電阻串聯(lián)的等效電阻。

各個分支電阻4等效并聯(lián)后與直流電阻3串聯(lián)的等效電阻r的計算公式為：

r＝rd+r1//r2//r3//…//rm

其中，rm為與配電線路m相對應(yīng)的分支電阻4的阻值，r為各個分支電阻4等效并聯(lián)后與直流電阻3串聯(lián)的等效電阻，rd為直流電阻3的電阻值。

與每條低壓配電線路10相對應(yīng)的直流單元中第m條分支的直流電流im的計算公式為：

其中，m為預(yù)選分支的編號，im為對應(yīng)第m條分支的直流電流，id為整流器2輸出的直流電流，rm為對應(yīng)第m條分支的分支電阻4。

具體地，與每條配電線路相對應(yīng)的直流單元中第1、2、…、j、…、m條分支的直流電流計算公式分別為：

各個分支線路上的分支電阻的阻值可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，他們的阻值可以一樣，也可以不一樣，通過調(diào)節(jié)每條分支線路上的分支電阻值可以實現(xiàn)對每條分支線路的功率的調(diào)節(jié)。

在配電網(wǎng)絡(luò)中，每一條配電線路通過裝備帶直流電阻和分支電阻的多條低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)，可以實現(xiàn)直流單元和交流單元交換運行，互為備用。直流單元在很短的距離內(nèi)經(jīng)過“整流—逆變”過程，利用直流輸電原理實現(xiàn)對380v低壓配電線路輸出功率的人為控制，實現(xiàn)交流輸電系統(tǒng)有功功率的實時控制。

從上述公式可以看出，每條低壓配電線路在直流單元控制下運行將影響總的直流電阻，進而影響整流器輸出的總直流電流，最終每條配電線路的直流電流即功率。也就是說，每一條配電線路在直流單元控制下運行是相互影響的，必須進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)穩(wěn)定的功率輸出。

帶直流電阻和分支電阻的多條低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)由交流單元與直流單元并聯(lián)而成。交流單元由自動開關(guān)或閘刀開關(guān)7組成，開關(guān)7一端與交流母線1相連，另一端與交流母線6相連；直流單元由整流器、直流電阻、分支電阻、逆變器所構(gòu)成?？傊绷麟娏饔烧髌髡鞫茫織l低壓配電線路直流電流由分支電阻分流而得。按照這樣的分流原理，整流器2一端與交流母線1相連，另一端與直流電阻3相連；直流電阻3另一端連接到直流母線8上；與每條低壓配電線路相對應(yīng)的每一條直流分支的分支電阻一端與直流母線8相連，另一端與其對應(yīng)的逆變器5的輸入端相連；逆變器5輸出端與交流母線6相連，逆變器5公共端與整流器2的公共端相連。

帶直流電阻和分支電阻的多條低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)通過交流單元實現(xiàn)傳統(tǒng)自然功率輸出，或是通過直流單元實現(xiàn)對輸出有功功率的實時控制。

帶直流電阻和分支電阻的多條低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)，是替換傳統(tǒng)自動開關(guān)或閘刀開關(guān)7的一個電力電子裝置。它包括交流開關(guān)、整流器、直流電阻、分支電阻和逆變器：交流開關(guān)所在的交流單元與整流逆變單元所在的直流單元進行并聯(lián)，并按定電流、定電壓、定功率的控制方式實現(xiàn)對配電線路傳輸功率的人為調(diào)整。通過交流單元單獨運行，電能將按傳統(tǒng)自然潮流進行傳輸，有功功率分布完全由線路阻抗以及負(fù)荷參數(shù)決定；通過直流單元單獨運行，利用直流輸電原理中“整流—逆變”過程對有功功率的進行實時控制，可實現(xiàn)對配電線路有功功率控制的目的。

本發(fā)明實施例按照直流輸電的原理，利用整流器、直流電阻、分支電阻、逆變器組合形成可控的直流電流；利用一個整流器組成公共整流器，利用多個逆變器組成多個分支逆變器；一個分支逆變器單獨連接一條低壓配電線路，在對公共整流器和分支逆變器的協(xié)調(diào)控制下從公共整流器上獲得可控的輸出功率。

本發(fā)明實施例通過對交流配電系統(tǒng)進行創(chuàng)新設(shè)計，將帶直流電阻和分支電阻的多條低壓線路有功功率調(diào)控系統(tǒng)加載在交流母線和低壓配電線路之間，利用裝置內(nèi)的交流單元與直流單元實現(xiàn)電能的自然潮流輸送與有功功率調(diào)節(jié)互為備用。當(dāng)交流單元單獨運行和控制時，配電線路按照線路和負(fù)荷阻抗的大小輸出功率，形成自然功率；當(dāng)直流單元單獨運行時，采用定電流、定電壓和定功率的控制方法，可以控制配電線路輸出功率的大小，形成可控功率。

在配電線路首端交流開關(guān)之間并聯(lián)一組直流單元，直流單元整流器的輸入端與交流開關(guān)的交流母線側(cè)的一端相連接，直流單元的輸出端與交流開關(guān)的分支交流母線側(cè)的一端相連接。

在有多條配電線路的低壓配電系統(tǒng)中，可以將公共整流器和多個逆變器集成在一起，同時利用導(dǎo)線將公共整流器的輸入端接連到交流開關(guān)的交流母線側(cè)的一端，公共整流器的輸出端連接到直流電阻，每個逆變器輸入端通過一個分支電阻連接于直流電阻，每個逆變器的輸出端與連接到交流開關(guān)的分支交流母線側(cè)的一端。也可以將公共整流器和多個逆變器分開布置，將公共整流器、直流電阻和多個直流輸出口集成在一起，將多個分支電阻和逆變器集成在一起；利用一個公共整流器做成公共整流電源，將公共整流器的輸入端接連到交流開關(guān)的交流母線側(cè)的一端，公共整流器的輸出端經(jīng)過直流電阻分別與多個直流輸出口相連；每個分支逆變器的輸入端經(jīng)過一個分支電阻連接到一個直流輸出口，每個逆變器的輸出端連接到交流開關(guān)的分支交流母線側(cè)的一端。

所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)，裝置和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。