一種變頻輸配電系統的製作方法

2023-06-04 10:51:56

專利名稱：一種變頻輸配電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電工領域的能量傳輸技術，更確切地說是涉及一種用於電力系統的輸 電和配電技術。
背景技術：
當前電力系統存在兩種基本的輸配電技術，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應用最為廣泛。儘管直流輸電有很多優點，但由 於高壓大容量直流開關製造困難，難以實現多端輸電，所以直流輸電目前主要還只是用於 點對點輸電的場合，是工頻交流輸配電的重要補充。從二十世紀九十年代開始，有學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，本質上都是恆頻輸電。為了保證在較寬 的範圍能正常安全工作(如防止電壓越界等)，恆頻輸電往往需要配備多種附加裝置，如並 聯電抗器。即使這樣，當線路負荷水平變化時，恆頻輸配電系統的效率和運行性能依然會惡 化。

發明內容
本發明的目的在於克服上述不足之處，提供一種變頻輸配電系統，該系統通過實 時改變輸電頻率，提高系統的運行效率和改善系統運行性能。本發明提供的一種變頻輸配電系統，其特徵在於，該系統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聯接，受端變頻變壓器 與受端系統聯接。送端變頻變壓器在當輸電線路負荷變化時將送端系統來的電能的頻率和電壓轉 換成優化後的頻率和電壓，經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換為受端系統所需的頻率和電壓，再送 入受端系統。本發明具有如下技術特點
(1)可以實現常規輸配電運行方式，如工頻交流輸配電、直流輸配電等。(2)與之相聯接的送端系統的電能的頻率(fl)可以是變化的，如若接太陽能光 伏發電系統，電能頻率為O赫茲(直流)；若接工頻電網，電能頻率為50赫茲或60赫茲。(3)如果送端系統是抽水蓄能機組或風電機組，為實現最高效水能/風能向電能 轉換，發電機組可以根據水頭和風力變化，發出變頻電能。(4)與之相聯接的受端系統的工作頻率(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行性能，例如，根據需要輸送的 功率大小不同，通過改變頻率，可以實現線路損耗最小化運行，以及保證沿線電壓分布。
(6)在運行過程中，輸電頻率(f2)既可能低於兩端系統(送端系統和受端系統)的 頻率，也可能高於兩端系統的頻率。


圖1是變頻輸配電系統的原理圖。圖2是變頻變壓器的一種實施方案示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發明作進一步詳細說明。如圖1所示，變頻輸配電系統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，用於聯接送端系統4和受端系統5。當輸電線路負荷變化時，送端變頻變壓器1將送端系統4來的電能的頻率fl和電 壓Ul按照優化計算結果轉換成頻率為f2、電壓為U2的電能，經由輸電線路2輸送至受端變 頻變壓器3，根據受端系統5的需要，受端變頻變壓器3再將接收的電能轉換為受端系統5 所需要的頻率f3和電壓U3，進入受端系統5。反之亦然。送端變頻變壓器1調整所依據的優化計算結果(包括頻率f2、電壓U2)，根據系統 所追求的目標不同，通常可以從以下方法獲得(1)以網損最小為目標的優化潮流計算； (2)以節點電壓分布最均勻為目標的優化潮流計算；(3)以附加設備(如並聯補償電抗)投 入最小為目標的優化潮流計算；(4)以提高系統穩定裕度為目標的優化潮流計算；等等。送端系統4的電能的頻率可以是恆定的，也可以是變化的。受端系統5的工作頻 率可以是恆定的，也可以是變化的。當送端系統4的頻率是變化的時，送端變頻變壓器1既 要根據優化計算結果改變輸電線路2的頻率，也要實時跟蹤送端系統4的頻率。當受端系 統5的頻率是變化的時，受端變頻變壓器3需要實時追蹤受端系統5的頻率，從而提供相應 的頻率轉換。送端和受端的變頻變壓器有多種實現方法，其中最典型的是採用最近十幾年來迅 速發展起來的電子電力變壓器(也稱電力電子變壓器或固態變壓器)實現。如圖2所示，送端變頻變壓器1和受端變頻變壓器3可以採用電子電力變壓器實 現，它由依次串接的原方變換器6、高頻隔離環節7和副方變換器8組成，可以靈活地實現電 壓等級和頻率變換。以上所述為本發明的較佳實施例而已，但本發明不應該局限於該實施例和附圖所 公開的內容。所以凡是不脫離本發明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發明保 護的範圍。
權利要求
一種變頻輸配電系統，其特徵在於，該系統包括通過輸電線路(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(4)聯接，受端變頻變壓器(3)與受端系統(5)聯接；送端變頻變壓器(1)在當輸電線路負荷變化時將送端系統(4)來的電能的頻率和電壓轉換成優化後的頻率和電壓，經由輸電線路(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換為受端系統(5)所需的頻率和電壓，再送入受端系統(5)。
2.如權利要求1所述的一種變頻輸配電系統，其特徵在於，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.如權利要求1所述的一種變頻輸配電系統，其特徵在於，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)、高頻隔離環節(7)和副方變換 器(8)組成。
全文摘要
本發明公開了一種變頻輸配電系統，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聯接，受端變頻變壓器與受端系統聯接；送端變頻變壓器在當輸電線路負荷變化時將送端系統來的電能的頻率和電壓轉換成優化後的頻率和電壓，經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換為受端系統所需的頻率和電壓，再送入受端系統。本發明可以實現常規輸配電(如工頻交流輸配電、直流輸配電)；與之相聯接的送端系統的工作頻率可以是變化的；與之相聯接的受端系統的工作頻率也可以是變化的；當輸送功率變化時，輸電頻率也按照優化要求進行變化，以提高系統運行效率或改善運行性能。
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 優先權日2010年7月21日
發明者婁慧波, 毛承雄, 王丹, 陸繼明 申請人:華中科技大學