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中低壓直流配電系統(tǒng)運(yùn)行與控制 版權(quán)信息
- ISBN：9787030746252
- 條形碼：9787030746252 ; 978-7-03-074625-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
中低壓直流配電系統(tǒng)運(yùn)行與控制 內(nèi)容簡介
中低壓直流配電系統(tǒng)的研究與實(shí)踐，可有效支撐以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建，對于高質(zhì)量電能供給、新能源高效消納與互聯(lián)電網(wǎng)靈活運(yùn)行具有重要意義。本書聚焦直流配電的前沿理論，從直流變換器、區(qū)域直流配電系統(tǒng)以及互聯(lián)直流配電系統(tǒng)三個(gè)維度，對若干新型直流電力電子拓?fù)渑c直流系統(tǒng)運(yùn)行控制方法展開系統(tǒng)性介紹。本書同時(shí)總結(jié)了近年來國內(nèi)外直流配電領(lǐng)域的工程實(shí)踐與標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)展，為今后的直流配電研究提供參考。
中低壓直流配電系統(tǒng)運(yùn)行與控制 目錄
目錄
“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書”序
前言
第1章 概述 1
1.1 配電系統(tǒng)應(yīng)用與背景 1
1.2 交流配電系統(tǒng)技術(shù)特征 3
1.2.1 交流配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3
1.2.2 交流配電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制 7
1.2.3 交流配電系統(tǒng)的局限與挑戰(zhàn) 9
1.3 直流配電系統(tǒng)發(fā)展與挑戰(zhàn) 10
1.3.1 基本概念與技術(shù)內(nèi)涵 10
1.3.2 國內(nèi)外中低壓直流配電系統(tǒng)研究進(jìn)展 20
1.3.3 直流配電關(guān)鍵問題與挑戰(zhàn) 23
1.4 本書研究意義與主要內(nèi)容 24
參考文獻(xiàn) 25
第2章 直流配電系統(tǒng)中的典型電力電子變換器 27
2.1 常見電力電子變換器及其分類 27
2.1.1 典型DC-DC變換器 27
2.1.2 典型DC-AC變換器 33
2.2 分布式電源接口變換器 37
2.2.1 阻抗型多模塊串聯(lián)式直流升壓變換器 37
2.2.2 含有內(nèi)部功率均衡單元的IIOS型直流升壓變換器 47
2.3 直流接口變換器 54
2.3.1 具有極性反轉(zhuǎn)能力的直流接口變換器 54
2.3.2 具有單雙極性轉(zhuǎn)換能力的直流接口變換器 59
2.4 面向?qū)捁ぷ鞣秶儞Q器建模 65
2.4.1 變參數(shù)建模方法 66
2.4.2 “面向區(qū)域”控制設(shè)計(jì) 69
2.4.3 運(yùn)行驗(yàn)證 81
2.5 本章小結(jié) 84
參考文獻(xiàn) 84
第3章 區(qū)域直流配電系統(tǒng)運(yùn)行與控制 86
3.1 單極區(qū)域直流配電系統(tǒng)運(yùn)行 86
3.1.1 單極區(qū)域直流配電系統(tǒng)架構(gòu) 86
3.1.2 多變換器協(xié)調(diào)控制策略 87
3.1.3 直流系統(tǒng)層級控制策略 88
3.2 雙極直流配電系統(tǒng)運(yùn)行 97
3.2.1 雙極直流系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)與功率流分析 97
3.2.2 自主均衡雙極直流系統(tǒng) 104
3.2.3 非自主均衡雙極直流系統(tǒng) 109
3.3 基于電流均衡器的雙極直流系統(tǒng)的功率均衡策略 118
3.3.1 三線制低壓直流配電系統(tǒng)的極間均衡 118
3.3.2 計(jì)及電流均衡器的分布式電源雙極性接入 122
3.3.3 仿真驗(yàn)證與分析 126
3.4 本章小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 131
第4章 互聯(lián)直流配電系統(tǒng)架構(gòu)與運(yùn)行 134
4.1 互聯(lián)直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 134
4.2 配電系統(tǒng)中直流變電站拓?fù)洹?35
4.2.1 內(nèi)部交流型直流變電站 137
4.2.2 內(nèi)部直流型直流變電站 138
4.2.3 直流自阻型直流變電站 140
4.3 直流配電系統(tǒng)拓?fù)湓u估 142
4.3.1 直流配電系統(tǒng)成本評估 142
4.3.2 直流配電系統(tǒng)運(yùn)行損耗評估 144
4.3.3 直流配電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評估 147
4.4 互聯(lián)直流系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo)與目標(biāo)動態(tài)模型 150
4.4.1 互聯(lián)系統(tǒng)控制目標(biāo) 150
4.4.2 基本系統(tǒng)控制架構(gòu) 150
4.4.3 數(shù)學(xué)模型 152
4.5 互聯(lián)配電系統(tǒng)層級控制 156
4.5.1 變換器控制層 157
4.5.2 路由控制層 160
4.5.3 層級控制與集中控制的比較 162
4.6 互聯(lián)配電系統(tǒng)實(shí)證研究 165
4.6.1 直流變電站啟動 167
4.6.2 輸入光伏電站端的功率變化 167
4.6.3 直流端口功率分配 168
4.6.4 損耗優(yōu)化 168
4.7 本章小結(jié) 169
參考文獻(xiàn) 170
第5章 中低壓直流配電系統(tǒng)的主動潮流控制 173
5.1 直流潮流控制器技術(shù)背景 173
5.1.1 直流電網(wǎng)技術(shù)與潮流控制問題 173
5.1.2 復(fù)雜直流系統(tǒng)的潮流控制解決方案：直流潮流控制器 174
5.2 單潮流控制自由度直流潮流控制器 176
5.2.1 電阻型直流潮流控制器 176
5.2.2 串聯(lián)可調(diào)電壓源型直流潮流控制器 177
5.2.3 直流變壓器型直流潮流控制器 178
5.2.4 線間直流潮流控制器 179
5.3 復(fù)合型直流潮流控制器 183
5.3.1 復(fù)合型直流潮流控制器拓?fù)錁?gòu)建方案 183
5.3.2 復(fù)合型直流潮流控制器運(yùn)行機(jī)理分析 187
5.3.3 復(fù)合型直流潮流控制器控制策略 192
5.4 模塊化多線間直流潮流控制器 194
5.4.1 多線間直流潮流控制器的等效模型與控制能力分析 194
5.4.2 模塊化多線間直流潮流控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 196
5.4.3 多線間直流潮流控制器運(yùn)行機(jī)理 200
5.4.4 多目標(biāo)控制策略 205
5.5 本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第6章 直流配電的工程實(shí)踐探索 211
6.1 直流配電系統(tǒng)典型應(yīng)用場景 211
6.1.1 分布式光伏直流發(fā)電與并網(wǎng) 211
6.1.2 集中式海上風(fēng)力發(fā)電與并網(wǎng) 212
6.1.3 直流船舶電力系統(tǒng) 213
6.1.4 直流建筑 214
6.1.5 直流充電站 215
6.1.6 直流數(shù)據(jù)中心 216
6.2 國外直流輸配電工程 217
6.2.1 德國西門子公司SIPLINK系統(tǒng) 217
6.2.2 日本大阪大學(xué)直流試驗(yàn)系統(tǒng) 218
6.2.3 美國弗吉尼亞理工大學(xué)SBN工程 219
6.2.4 德國亞琛工業(yè)大學(xué)City of Tomorrow工程 220
6.2.5 韓國巨次島直流配電系統(tǒng)示范工程 220
6.2.6 德國FEN中壓直流示范工程 221
6.3 國內(nèi)直流輸配電工程 222
6.3.1 深圳寶龍工業(yè)區(qū)柔性直流配電工程 223
6.3.2 唐家灣多端交直流混合柔性配電網(wǎng)互聯(lián)工程 223
6.3.3 蘇州吳江中低壓直流配電網(wǎng)工程 225
6.3.4 貴州大學(xué)五端柔性直流配電示范工程 226
6.3.5 杭州江東新城智能柔性直流配電網(wǎng)示范工程 227
6.3.6 蘇州同里新能源小鎮(zhèn)交直流混合配電網(wǎng)示范工程 228
6.3.7 北京延慶交直流分區(qū)互聯(lián)示范工程 228
6.3.8 深圳未來大廈直流示范工程 230
6.3.9 雄安新區(qū)全直流生態(tài)低壓直流供用電系統(tǒng) 231
6.3.10 大理光伏直流升壓并網(wǎng)技術(shù)示范系統(tǒng) 231
6.3.11 張北分布式光伏多端口接入中低壓直流配電系統(tǒng)實(shí)證平臺 232
6.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作 234
6.4.1 國際標(biāo)準(zhǔn)工作 235
6.4.2 我國標(biāo)準(zhǔn)工作 237
6.5 本章小結(jié) 241
參考文獻(xiàn) 241
“智能電網(wǎng)技術(shù)與裝備叢書”序
前言
第1章 概述 1
1.1 配電系統(tǒng)應(yīng)用與背景 1
1.2 交流配電系統(tǒng)技術(shù)特征 3
1.2.1 交流配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 3
1.2.2 交流配電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制 7
1.2.3 交流配電系統(tǒng)的局限與挑戰(zhàn) 9
1.3 直流配電系統(tǒng)發(fā)展與挑戰(zhàn) 10
1.3.1 基本概念與技術(shù)內(nèi)涵 10
1.3.2 國內(nèi)外中低壓直流配電系統(tǒng)研究進(jìn)展 20
1.3.3 直流配電關(guān)鍵問題與挑戰(zhàn) 23
1.4 本書研究意義與主要內(nèi)容 24
參考文獻(xiàn) 25
第2章 直流配電系統(tǒng)中的典型電力電子變換器 27
2.1 常見電力電子變換器及其分類 27
2.1.1 典型DC-DC變換器 27
2.1.2 典型DC-AC變換器 33
2.2 分布式電源接口變換器 37
2.2.1 阻抗型多模塊串聯(lián)式直流升壓變換器 37
2.2.2 含有內(nèi)部功率均衡單元的IIOS型直流升壓變換器 47
2.3 直流接口變換器 54
2.3.1 具有極性反轉(zhuǎn)能力的直流接口變換器 54
2.3.2 具有單雙極性轉(zhuǎn)換能力的直流接口變換器 59
2.4 面向?qū)捁ぷ鞣秶儞Q器建模 65
2.4.1 變參數(shù)建模方法 66
2.4.2 “面向區(qū)域”控制設(shè)計(jì) 69
2.4.3 運(yùn)行驗(yàn)證 81
2.5 本章小結(jié) 84
參考文獻(xiàn) 84
第3章 區(qū)域直流配電系統(tǒng)運(yùn)行與控制 86
3.1 單極區(qū)域直流配電系統(tǒng)運(yùn)行 86
3.1.1 單極區(qū)域直流配電系統(tǒng)架構(gòu) 86
3.1.2 多變換器協(xié)調(diào)控制策略 87
3.1.3 直流系統(tǒng)層級控制策略 88
3.2 雙極直流配電系統(tǒng)運(yùn)行 97
3.2.1 雙極直流系統(tǒng)拓?fù)浼軜?gòu)與功率流分析 97
3.2.2 自主均衡雙極直流系統(tǒng) 104
3.2.3 非自主均衡雙極直流系統(tǒng) 109
3.3 基于電流均衡器的雙極直流系統(tǒng)的功率均衡策略 118
3.3.1 三線制低壓直流配電系統(tǒng)的極間均衡 118
3.3.2 計(jì)及電流均衡器的分布式電源雙極性接入 122
3.3.3 仿真驗(yàn)證與分析 126
3.4 本章小結(jié) 130
參考文獻(xiàn) 131
第4章 互聯(lián)直流配電系統(tǒng)架構(gòu)與運(yùn)行 134
4.1 互聯(lián)直流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 134
4.2 配電系統(tǒng)中直流變電站拓?fù)洹?35
4.2.1 內(nèi)部交流型直流變電站 137
4.2.2 內(nèi)部直流型直流變電站 138
4.2.3 直流自阻型直流變電站 140
4.3 直流配電系統(tǒng)拓?fù)湓u估 142
4.3.1 直流配電系統(tǒng)成本評估 142
4.3.2 直流配電系統(tǒng)運(yùn)行損耗評估 144
4.3.3 直流配電系統(tǒng)運(yùn)行可靠性評估 147
4.4 互聯(lián)直流系統(tǒng)運(yùn)行目標(biāo)與目標(biāo)動態(tài)模型 150
4.4.1 互聯(lián)系統(tǒng)控制目標(biāo) 150
4.4.2 基本系統(tǒng)控制架構(gòu) 150
4.4.3 數(shù)學(xué)模型 152
4.5 互聯(lián)配電系統(tǒng)層級控制 156
4.5.1 變換器控制層 157
4.5.2 路由控制層 160
4.5.3 層級控制與集中控制的比較 162
4.6 互聯(lián)配電系統(tǒng)實(shí)證研究 165
4.6.1 直流變電站啟動 167
4.6.2 輸入光伏電站端的功率變化 167
4.6.3 直流端口功率分配 168
4.6.4 損耗優(yōu)化 168
4.7 本章小結(jié) 169
參考文獻(xiàn) 170
第5章 中低壓直流配電系統(tǒng)的主動潮流控制 173
5.1 直流潮流控制器技術(shù)背景 173
5.1.1 直流電網(wǎng)技術(shù)與潮流控制問題 173
5.1.2 復(fù)雜直流系統(tǒng)的潮流控制解決方案：直流潮流控制器 174
5.2 單潮流控制自由度直流潮流控制器 176
5.2.1 電阻型直流潮流控制器 176
5.2.2 串聯(lián)可調(diào)電壓源型直流潮流控制器 177
5.2.3 直流變壓器型直流潮流控制器 178
5.2.4 線間直流潮流控制器 179
5.3 復(fù)合型直流潮流控制器 183
5.3.1 復(fù)合型直流潮流控制器拓?fù)錁?gòu)建方案 183
5.3.2 復(fù)合型直流潮流控制器運(yùn)行機(jī)理分析 187
5.3.3 復(fù)合型直流潮流控制器控制策略 192
5.4 模塊化多線間直流潮流控制器 194
5.4.1 多線間直流潮流控制器的等效模型與控制能力分析 194
5.4.2 模塊化多線間直流潮流控制器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 196
5.4.3 多線間直流潮流控制器運(yùn)行機(jī)理 200
5.4.4 多目標(biāo)控制策略 205
5.5 本章小結(jié) 207
參考文獻(xiàn) 208
第6章 直流配電的工程實(shí)踐探索 211
6.1 直流配電系統(tǒng)典型應(yīng)用場景 211
6.1.1 分布式光伏直流發(fā)電與并網(wǎng) 211
6.1.2 集中式海上風(fēng)力發(fā)電與并網(wǎng) 212
6.1.3 直流船舶電力系統(tǒng) 213
6.1.4 直流建筑 214
6.1.5 直流充電站 215
6.1.6 直流數(shù)據(jù)中心 216
6.2 國外直流輸配電工程 217
6.2.1 德國西門子公司SIPLINK系統(tǒng) 217
6.2.2 日本大阪大學(xué)直流試驗(yàn)系統(tǒng) 218
6.2.3 美國弗吉尼亞理工大學(xué)SBN工程 219
6.2.4 德國亞琛工業(yè)大學(xué)City of Tomorrow工程 220
6.2.5 韓國巨次島直流配電系統(tǒng)示范工程 220
6.2.6 德國FEN中壓直流示范工程 221
6.3 國內(nèi)直流輸配電工程 222
6.3.1 深圳寶龍工業(yè)區(qū)柔性直流配電工程 223
6.3.2 唐家灣多端交直流混合柔性配電網(wǎng)互聯(lián)工程 223
6.3.3 蘇州吳江中低壓直流配電網(wǎng)工程 225
6.3.4 貴州大學(xué)五端柔性直流配電示范工程 226
6.3.5 杭州江東新城智能柔性直流配電網(wǎng)示范工程 227
6.3.6 蘇州同里新能源小鎮(zhèn)交直流混合配電網(wǎng)示范工程 228
6.3.7 北京延慶交直流分區(qū)互聯(lián)示范工程 228
6.3.8 深圳未來大廈直流示范工程 230
6.3.9 雄安新區(qū)全直流生態(tài)低壓直流供用電系統(tǒng) 231
6.3.10 大理光伏直流升壓并網(wǎng)技術(shù)示范系統(tǒng) 231
6.3.11 張北分布式光伏多端口接入中低壓直流配電系統(tǒng)實(shí)證平臺 232
6.4 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作 234
6.4.1 國際標(biāo)準(zhǔn)工作 235
6.4.2 我國標(biāo)準(zhǔn)工作 237
6.5 本章小結(jié) 241
參考文獻(xiàn) 241
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中低壓直流配電系統(tǒng)運(yùn)行與控制 節(jié)選
第1章概述 社會生產(chǎn)的進(jìn)步引領(lǐng)著社會用電需求的不斷增長和用戶電能質(zhì)量要求的持續(xù)提高。由于新能源發(fā)電的發(fā)展和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)將面臨分布式能源大量接入、電力電子負(fù)荷持續(xù)增長的發(fā)展趨勢，由此產(chǎn)生了配電系統(tǒng)接線復(fù)雜、負(fù)荷調(diào)度困難和潮流優(yōu)化困難等一系列問題。 國內(nèi)外研究表明，相比交流配電網(wǎng)，基于全控器件的直流配電系統(tǒng)，在系統(tǒng)可控性、電能輸送容量和供電質(zhì)量等方面均具有更加優(yōu)越的性能，且能通過主動控制手段協(xié)調(diào)分布式能源與配電系統(tǒng)之間的矛盾，充分利用分布式能源，更好地促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的達(dá)成。隨著技術(shù)的繼續(xù)進(jìn)步，直流配電系統(tǒng)在可靠性、穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面的優(yōu)勢將進(jìn)一步加大，具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和市場潛力。 1.1配電系統(tǒng)應(yīng)用與背景 城市供用電系統(tǒng)起始于19世紀(jì)80年代，愛迪生創(chuàng)立了愛迪生電燈公司，*早在紐約、倫敦等地通過直流進(jìn)行配電。隨著交流發(fā)電機(jī)和變壓器的發(fā)明和推廣，交流配電逐漸成為主流的供電方式。應(yīng)用旋轉(zhuǎn)磁場的兩相感應(yīng)電動機(jī)的發(fā)明進(jìn)一步加速了交流電力的供應(yīng)和普及。19世紀(jì)末期，歐洲、美國的電力傳輸技術(shù)迎來了長足進(jìn)步，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線及作為電力負(fù)載的各種電器的發(fā)展，初步形成了包含發(fā)電、輸電、變電、配電以及用電等各環(huán)節(jié)的完整交流電力系統(tǒng)。至20世紀(jì)初，斯坦梅茨（Steinmetz）等學(xué)者建立了完整的交流理論體系，鞏固了交流電力傳輸技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，交流配電技術(shù)占據(jù)了配電系統(tǒng)的主流地位。 在我國，隨著改革開放的推進(jìn)和國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，現(xiàn)代化的居民小區(qū)和各類經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)如雨后春筍，城鄉(xiāng)居民用電和工商業(yè)電力負(fù)荷的不斷增長，導(dǎo)致配電系統(tǒng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一。具有更加穩(wěn)定的供電能力、更加優(yōu)良的電能質(zhì)量的城市配電系統(tǒng)愈發(fā)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的基本要求。 配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)中直接與用戶側(cè)相聯(lián)系的中低壓部分。配電系統(tǒng)直接面向廣大的民生需求，因此對自身可靠性提出了很高的要求。其中，城市配電系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，其影響范圍更加廣泛。城市配電系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)和升級改造一般均與所在城市的中長期規(guī)劃設(shè)計(jì)密切配合、同步實(shí)施。目前，發(fā)達(dá)國家的城市配電網(wǎng)通常采用多回路網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其平均供電可靠率達(dá)到99.99%以上。對于中小城市配電系統(tǒng)，常常先在高壓配電等級構(gòu)建110kV單（或雙）環(huán)網(wǎng)。高壓配電環(huán)網(wǎng)建成后，再片運(yùn)行。面向特大城市配電系統(tǒng)，如日本東京等地，則選擇先在市郊建設(shè)超高壓輸電外環(huán)，再與高壓配電內(nèi)環(huán)相連，為市區(qū)居民和工商業(yè)供電。 近年來，我國在配電系統(tǒng)建設(shè)方面也取得了長足的進(jìn)步，其主要成果如下[1]。 1.配電線路升壓技術(shù)的發(fā)展 配電設(shè)備通常具有較為寬裕的絕緣裕度。提升電壓等級是提升現(xiàn)有配電系統(tǒng)供電能力*直接有效的措施。充分利用現(xiàn)有配電桿塔的絕緣裕度，配合桿塔頭部結(jié)構(gòu)改造，并通過一定的措施加強(qiáng)線路絕緣強(qiáng)度、加大線路間距，能夠提升配電系統(tǒng)電壓等級。 我國眾多城市都采用直接升壓的方法提高配電系統(tǒng)的供電能力。此外，通過配電線路升壓運(yùn)行，可以淘汰非標(biāo)準(zhǔn)電壓，簡化系統(tǒng)電壓等級，達(dá)到提升配電系統(tǒng)運(yùn)行效率的效果。1959年起，北京市就已經(jīng)將5kV線路升壓為10kV。目前我國已經(jīng)普遍采用10kV作為中低壓配電系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，部分城市和工業(yè)園區(qū)正在試點(diǎn)使用20kV電壓等級。高壓配電線路則普遍使用110kV和35kV電壓等級。負(fù)荷密度特別大的城市的高壓配電系統(tǒng)也可以采用220kV電壓等級。 2.配電設(shè)備的進(jìn)步 中壓配電變壓器的額定容量從數(shù)十千伏安增加為數(shù)百千伏安甚至更高；高中壓配電線路的導(dǎo)線截面積由數(shù)十平方毫米增加到240～400mm2，顯著提升了配電線路的載流能力；同時(shí)，配電線路斷路器的短路電流開斷能力大幅提高到31.5～40kA，并廣泛使用節(jié)能環(huán)保、損耗小、可靠性高的成套配電設(shè)備等，適應(yīng)了不斷增長的用電負(fù)荷需求。 3.配電系統(tǒng)規(guī)劃的發(fā)展 20世紀(jì)60～70年代，由于缺乏統(tǒng)一的城市建設(shè)規(guī)劃意識，配電系統(tǒng)往往僅依據(jù)近期負(fù)荷需求進(jìn)行建設(shè)，導(dǎo)致配電變電所等投運(yùn)幾年后就需要進(jìn)一步擴(kuò)建和重建，造成資金浪費(fèi)，且難以進(jìn)行后續(xù)的電網(wǎng)優(yōu)化。80年代初，隨著各項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)的制訂、修改和落實(shí)，配電系統(tǒng)規(guī)劃逐漸步入正規(guī)化、流程化。配電網(wǎng)的建設(shè)開始結(jié)合城市總體發(fā)展規(guī)劃，以城市中遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展預(yù)測為基礎(chǔ)，合理布置配電變電所位置和配電線路走廊。對于傳統(tǒng)架空線，部分城市采用窄基桿塔和同塔多回線并架等形式，并注意使架空線路的造型更美觀；更多的城市則開始在市中心地區(qū)使用地下電纜，建設(shè)專用電纜隧道，節(jié)約空間資源，進(jìn)一步美化城市景觀。 4.靈活的配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)配電網(wǎng)絡(luò)多為放射形，其供電靈活性和可靠性均不能滿足現(xiàn)代配電系統(tǒng)的基本需求。因此，現(xiàn)代配電系統(tǒng)通常使用兩端供電、雙回線或環(huán)網(wǎng)等主接線形式并配合多分段多聯(lián)絡(luò)環(huán)形接線盒等，盡量減少故障導(dǎo)致的系統(tǒng)停電。環(huán)形接線、分段運(yùn)行是常見的配電系統(tǒng)運(yùn)行方式，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行可靠性與經(jīng)濟(jì)性的統(tǒng)一。 5.配電網(wǎng)運(yùn)行管理自動化、信息化 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，配電系統(tǒng)的運(yùn)行管理也在發(fā)生深刻變化。配電系統(tǒng)自動化技術(shù)，利用信息技術(shù)將配電系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)、用戶信息和地理分布等因素結(jié)合起來，共同組成全面的配電自動化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的控制運(yùn)行自動化和監(jiān)管的信息化，顯著加強(qiáng)了配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，提升了配電系統(tǒng)供電質(zhì)量與運(yùn)行可靠性。 此外，配電系統(tǒng)也出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。為了響應(yīng)國際氣候保護(hù)和環(huán)保需求，太陽能、風(fēng)能等可再生能源將越來越多地接入配電系統(tǒng)。配電系統(tǒng)中的可再生能源通常具有小型化、分布式的特點(diǎn)。同時(shí)，位于偏遠(yuǎn)地區(qū)的海島、鉆探平臺等孤立負(fù)荷，過去常采用柴油機(jī)等就地發(fā)電方式，用電成本偏高；而城市居民和工商業(yè)用電負(fù)荷的持續(xù)增長也不斷對配電系統(tǒng)容量提出新要求。如何將可再生能源更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保地接入配電系統(tǒng)，并*大限度地發(fā)揮其發(fā)電潛力，是配電系統(tǒng)亟須解決的重要問題之一。 由于在分布式能源并網(wǎng)等方面的優(yōu)勢，直流輸配電技術(shù)重新進(jìn)入了人們的視野。此外，直流輸電方式規(guī)避了交流電力傳輸中的穩(wěn)定性問題，便于引入高性能電力潮流控制技術(shù)，且不存在交流電力電纜的充電電流導(dǎo)致的送電容量偏低的問題。上述特點(diǎn)均給直流配電技術(shù)的應(yīng)用帶來了新的生命力。 1.2交流配電系統(tǒng)技術(shù)特征 傳統(tǒng)交流配電系統(tǒng)通常包括高壓配電線路、配電變電站、中低壓配電線路、配電變壓器和繼電保護(hù)等環(huán)節(jié)。由于涉及的電力設(shè)備種類和數(shù)量繁多，配電系統(tǒng)的投資通常占到電力系統(tǒng)總體投資的一半，運(yùn)行成本則占到電力系統(tǒng)總體成本的五分之一。配電系統(tǒng)的主要作用是將用戶和電力系統(tǒng)發(fā)、輸電環(huán)節(jié)相銜接，其主要要求是供電穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，需要在安全可靠的基礎(chǔ)上，滿足電能質(zhì)量和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性要求，并保證足夠的拓展改造裕度。 1.2.1交流配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 選擇配電網(wǎng)的主接線方式時(shí)，需要綜合考慮其可靠性、經(jīng)濟(jì)性、電能質(zhì)量、主變壓器和線路負(fù)載率、短路容量、“N-1”和“N-2”安全準(zhǔn)則等多種因素。傳統(tǒng)交流微電網(wǎng)的接線方式主要有輻射狀接線、“N-1”接線、多分段多聯(lián)絡(luò)接線、接線等。 1.輻射狀接線系列 輻射狀接線屬于無備用接線方式，其主要形式有樹枝狀（干線式）接線、完全放射狀接線和中介點(diǎn)放射狀接線三種形式，如圖1-1所示。 樹枝狀接線通常由主干線、次干線和分支線共同構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)在于接線方式清晰簡單，但存在供電可靠性差、需進(jìn)行擴(kuò)容改造等缺點(diǎn)。當(dāng)供電負(fù)荷沿線分布較為均勻時(shí)，可采用樹枝狀接線，但分支線不宜過多。因此樹枝狀接線通常只應(yīng)用于城市配電系統(tǒng)的6～10kV架空線供電、非重要用戶供電和郊區(qū)農(nóng)村供電。完全放射狀接線結(jié)構(gòu)更加簡單，但同樣存在供電可靠性差、停電影響范圍大等缺陷。中介點(diǎn)放射狀接線初期施工和后期拓展比較靈活，供電容量較前兩種接線方式更大，比較適合用戶負(fù)荷密集的供電區(qū)域。 整體上看，輻射狀接線結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)性好，但整體供電可靠性不高，不能滿足“N-1”安全準(zhǔn)則，因此僅用于對供電可靠性要求較低的地區(qū)。 2.“N-1”接線系列 環(huán)網(wǎng)供電、兩端供電等有備用接線方式是較為常見的提高配電系統(tǒng)供電可靠性的接線形式。在此基礎(chǔ)上，可以發(fā)展出多種具有高供電可靠性的接線方式。其中，“N-1”接線方式是在環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)或兩端供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，添加備用供電線路發(fā)展而成的。常見的“N-1”接線包括：“2-1”接線、“3-1”接線（包括兩供一備、互為備用兩種接線方式）以及“4-1”接線等，如圖1-2所示。 圖1-2（a）所示的“2-1”接線方式，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作運(yùn)維清晰、供電可靠性高的特點(diǎn)，且便于進(jìn)行配電自動化改造，因此在目前城鎮(zhèn)配電系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。但“2-1”接線方式運(yùn)行方式較少，切換不靈活，配電網(wǎng)整體資源利用率較低。“3-1”接線方式中，對于如圖1-2（b）所示的兩供一備接線方式，通常要求線路容量裕度不低于1/3，通過合理切換運(yùn)行方式，充分利用線路有效載荷，提升配電網(wǎng)整體運(yùn)行效率。但兩供一備接線方式在正常運(yùn)行時(shí)，線路容易進(jìn)入滿負(fù)荷狀態(tài)，影響運(yùn)行靈活性，因此實(shí)際應(yīng)用案例較少。圖1-2（c）所示的互為備用接線中，通過合理的運(yùn)行方式切換，能夠?qū)⒕路的*高負(fù)荷控制在安全載流量的2/3，從而提高配電線路利用率。圖1-2（d）所示的“4-1”接線方式，實(shí)際上是一種三供一備接線方式。相比前幾種接線方式，“4-1”接線方式運(yùn)行方式較多，可靠性也顯著提升，在負(fù)荷集中區(qū)域的配電網(wǎng)利用率更高。但“4-1”接線方式的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維護(hù)難度大幅增加，且經(jīng)濟(jì)性相對較差，目前主要在大中城市負(fù)荷密集區(qū)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。 總體上看，“N-1”接線屬于有備用接線，滿足“N-1”運(yùn)行要求，因此供電可靠性較高。配電線路利用率較高，通過選擇合適的運(yùn)行方式，能夠*大限度地利用配電線路的有效載荷，緊急情況下的供電負(fù)荷轉(zhuǎn)移也更加靈活。但是，當(dāng)發(fā)生兩條線路同時(shí)出現(xiàn)故障等情況時(shí)，也可能沒有合適的轉(zhuǎn)供運(yùn)行方式，導(dǎo)致部分區(qū)域停電。該接線系列的主要應(yīng)用場景是大中城市中經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高、居民負(fù)荷較為密集的區(qū)域。 隨著城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，部分地區(qū)的配電系統(tǒng)正在接近其設(shè)計(jì)極限。如果原配電系統(tǒng)為單環(huán)網(wǎng)回路或兩端供電等接線方式，則可以通過在擴(kuò)建中增加專用備用線路等方式，將配電網(wǎng)接線演化為“N-1”接線，從而進(jìn)一步挖掘現(xiàn)有配電線路的輸送潛力，進(jìn)一步提升線路負(fù)載率，滿足負(fù)荷增長新需求。 3.多分段多聯(lián)絡(luò)接線系列 多分段多聯(lián)絡(luò)接線是一種新型配電網(wǎng)接線方式，正在我國城市配電系統(tǒng)中得到逐步推廣應(yīng)用。典型的多分段多聯(lián)絡(luò)接線如圖1-3所示。依分段和聯(lián)絡(luò)數(shù)量的不同，多分段多聯(lián)絡(luò)接線可以分為兩分段兩聯(lián)絡(luò)接線、三分段兩聯(lián)絡(luò)接線、三分段三聯(lián)絡(luò)接線等方式。通過設(shè)置較多的分段和聯(lián)絡(luò)數(shù)目，多分段多聯(lián)絡(luò)接線使配電系統(tǒng)演化為復(fù)雜網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。因此配電網(wǎng)絡(luò)整體可靠性較高，經(jīng)濟(jì)性較好。但過于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)也會導(dǎo)致運(yùn)行方式過多，運(yùn)行方式優(yōu)化和保護(hù)定值計(jì)算復(fù)雜，因此分段數(shù)通常不會超過四。
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