专利名称：10kV及以下配电网的平衡配电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种中低压输配电方案，特别涉及一种10kV及以下配电网的平
衡配电系统，属于配电技术领域。
背景技术：
随着工业的发展，包括电力电子装置在内的各类用电设备不断地增加， 一方 面是引入了更多的干扰源，另一方面，更多的用电设备却需要高质量的电能， 因此造成了供求关系上的矛盾。在中、低压配电网中，三相线路的非线性负荷 具有很大的随机性，而且也不可能是完全平衡的。配电变压器的不平衡运行会 带来变压器运行损耗及三相配电电压偏差，而在此运行状态中，产生了负序分 量，负序分量将会引起旋转电机的附加发热，增加系统损耗，降低系统运行效率。
城乡10kV及以下配电网三相功率不对称主要是由于大部分电力用户用电时从三
相电网中任取一相而引起的，目前解决的主要方法是电力运营部门根据各相负 载的分布情况，调整用电大户的某个用电单位的用电，使该区域配电网三相负 载趋于基本平衡。但这种方法费时费力，且仅能使配电网趋于三相平衡，影响 正常工业生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种10kV及以下配电网的平衡配电系
统，能满足中低压电力用户的各种配电需求，且实现快速平衡配电网三相功率， 同时补偿电网无功功率、抑制系统谐波，有效提高配电变压器的利用率，降低
配电网线路损耗；同时平衡配电系统的综合补偿装置能实现直接挂网运行。 本发明的技术方案如下10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在于综合补偿装置的交流输 出端的第一交流输出端连接电网的第一馈线，接点为第一公共连接点，综合补 偿装置的第二交流输出端连接电网的第二馈线，接点为第二公共连接点，综合 补偿装置的第三交流输出端连接电网的第三馈线，接点为第三公共连接点。综 合补偿装置被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载的 负载电流上，从而在三相配电网侧获得三相对称的电网电流。
综合补偿装置的第一、第二、第三公共连接点可以位于降压配电变压器的 高压侧，也可以位于降压配电变压器的低压侧。
所述综合补偿装置采用三相模块组合型多电平变换器、三相三角形接线的 级联多电平变换器、三相电压型变换器中的一种。
10kV及以下配电网的平衡配电系统除了上面所述的组成部分，根据实际需 要，也包括与综合补偿装置配合使用的无源滤波单元、检测控制单元。
本发明的有益效果本发明提出的10kV及以下配电网的平衡配电系，能满 足中低压电力用户的各种配电需求，且实现快速平衡配电网三相功率，同时补 偿电网无功功率、抑制系统谐波，有效提高配电变压器的利用率，降低配电网 线路损耗。本发明述及的综合补偿装置利用低压功率器件实现高压大功率输入、 输出，具有占地面积小、器件开关频率低、易于模块化等优点。
图1为本发明10kV及以下配电网的平衡配电系统结构示意图。 图2为本发明具体实施例一的结构示意图。 图3为本发明具体实施例二的结构示意图。
图4为专利申请200910083927. 5中提出的三相模块组合型多电平变换器结 构示意图。
具体实施例方式
结合附图对本发明的实施方式作进一步说明-
图1是本发明10kV及以下配电网的平衡配电系统结构示意图。综合补偿装 置101的第一交流输出端t/连接电网的第一馈线111，接点为第一公共连接点 PCC1，综合补偿装置101的第二交流输出端F连接电网的第二馈线112，接点 为第二公共连接点PCC2，综合补偿装置101的第三交流输出端『连接电网的 第三馈线113,接点为第三公共连接点PCC3。
综合补偿装置101被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不 对称负载109的负载电流上，从而在三相配电网107侧获得三相对称的电网电 流。
图2为本发明具体实施例一的结构示意图。综合补偿装置101的第一交流 输出端C/连接降压配电变压器108的高压侧220的第一馈线lll，连接点为第一
公共连接点PCC1，综合补偿装置101的第二交流输出端r连接降压配电变压器
108的高压侧220的第二馈线112，连接点为第二公共连接点PCC2，综合补偿
装置101的第三交流输出端『连接降压配电变压器108的高压侧220的第三馈
线113，连接点为第三公共连接点PCC3。
无源单元120的三个输出端分别与综合补偿装置101的第一交流输出端仏
第二交流输出端F、第三交流输出端『连接，能滤除综合补偿装置101产生的
补偿电流中开关频率附近的谐波。
图2中的附图标记107——三相配电网；109——三相非线性不对称负载。 图3为本发明具体实施例二的结构示意图。综合补偿装置101的第一交流
输出端f/连接降压配电变压器108的低压侧230的第一馈线116,连接点为第
一公共连接点PCC1，综合补偿装置101的第二交流输出端F连接降压配电变压器108的低压侧230的第二馈线117，连接点为第二公共连接点PCC2，综合补 偿装置101的第三交流输出端『连接降压配电变压器108的低压侧230的第三 馈线118，连接点为第三公共连接点PCC3。
无源单元120的三个输出端分别与综合补偿装置101的第一交流输出端C7、 第二交流输出端r、第三交流输出端『连接，能滤除综合补偿装置101产生的 补偿电流中开关频率附近的谐波。
图3中的附图标记107——三相配电网；109——三相非线性不对称负载。
综合补偿装置101采用专利申请200910083927.5中提出的三相模块组合型 多电平变换器，或者采用文献"Dom Joerg, Huang Hartmut, Retzmann Dietmar. Novel Voltage-Sourced Converters for HVDC and FACTS Applications"中所提出的 三相模块组合型多电平变换器，或者采用美国专利"US RE37J26 Multilevel cascade voltage source inverter with seperate DC sources "中提出的三相三角形 (Delta)接线的级联多电平变换器。综合补偿装置101的交流电抗器安装在桥 臂内，无需工频变压器和外加电抗器，能直接挂网运行。
图4为专利申请200910083927. 5中提出的三相模块组合型多电平变换器结 构示意图。第一功率单元R的第一交流接线端子11依次串联w个第三功率单元 ^构成A相上桥臂，第二功率单元^的第一交流接线端子21依次串联"个第四 功率单元"构成A相下桥臂，A相上桥臂和A相下桥臂之间通过第一电抗器1 和第二电抗器2连接，所述第一电抗器1和第二电抗器2之间的连接点为A相 桥臂的交流输出端C/;第一功率单元^的第二交流接线端子12依次串联w个第 三功率单元"构成B相上桥臂，第二功率单元K的第二交流接线端子22依次 串联w个第四功率单元^构成B相下桥臂，B相上桥臂和B相下桥臂之间通过 第三电抗器3和第四电抗器4连接，所述第三电抗器3和第四电抗器4之间的连接点为B相桥臂的交流输出端F;第一功率单元CA的第三交流接线端子13依
次串联"个第三功率单元"3构成c相上桥臂，第二功率单元"2的第三交流接线 端子23依次串联"个第四功率单元"构成C相下桥臂，C相上桥臂和C相下桥 臂之间通过第五电抗器5和第六电抗器6连接，所述第五电抗器5和第六电抗 器6之间的连接点为C相桥臂的交流输出端『。第三功率单元"和第四功率单 元R能够相互替换，《取大于等于1的正整数。
第一功率单元"、第二功率单元^、第三功率单元[/3、第四功率单元^属 于己有拓扑结构，不在本发明之列，均采用全控功率器件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在于综合补偿装置(101)的第一交流输出端(U)连接电网的第一馈线(111)，连接点为第一公共连接点(PCC1)，综合补偿装置(101)的第二交流输出端(V)连接电网的第二馈线(112)，连接点为第二公共连接点(PCC2)，综合补偿装置(101)的第三交流输出端(W)连接电网的第三馈线(113)，连接点为第三公共连接点(PCC3)；综合补偿装置(101)被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载(109)的负载电流上，从而在三相配电网(107)侧获得三相对称的电网电流。
2. 根据权利要求l所述的10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在 于综合补偿装置(101)的第一公共连接点(PCC1)、第二公共连接点(PCC2)、 第三公共连接点(PCC3)位于降压配电变压器(108)的高压侧(220)，或位于 降压配电变压器(108)的低压侧(230)。
3. 根据权利要求l所述的10kV及以下配电网的平衡配电系统，其特征在 于述及的综合补偿装置(101)采用三相模块组合型多电平变换器、三相三角 形接线的级联多电平变换器中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种10kV及以下配电网的平衡配电系统，属于配电技术领域。综合补偿装置(101)的第一、二、三交流输出端(U)、(V)、(W)分别并联接入电网的第一、二、三馈线(111)、(112)、(113)，综合补偿装置被控制为电流源，输出电流信号，叠加到三相非线性不对称负载的负载电流上，在三相配电网侧获得三相对称的电网电流。综合补偿装置的第一、第二、第三公共连接点位于降压配电变压器的高压侧，或位于降压配电变压器的低压侧。本平衡配电系统能满足中低压电力用户的各种配电需求，且实现快速平衡配电网三相功率，同时补偿电网无功功率、抑制系统谐波，有效提高配电变压器的利用率。
文档编号H02J3/01GK101588073SQ20091008745
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月22日 优先权日2009年6月22日
发明者湖 孙, 杨晓峰, 飞 林, 贺明智, 郑琼林, 黄先进 申请人:北京交通大学