配电系统及电力系统的制作方法

本发明涉及电力供给技术领域，具体而言，涉及一种配电系统及电力系统。

背景技术：

随着农村经济迅速发展和农村用电量的增加，农村电网的正常运行也愈发重要。但就农村电网本身而言，尚且存在很多技术问题需要解决。其中，如何提高农村电网的供电质量及供电可靠性便是一个极为重要的问题。

就目前而言，现有技术中农村电网通常以分散的村落为单位将一台或多台变压器设置于居民点较为集中的地方，以放射状供电的方式进行统一配电。但是这种配电方式存在输电线路半径长、居民负荷点分散、三相负荷容量差异大等缺点，易使得输电线路损耗变大，降低电网的供电质量及供电可靠性，影响电力系统的正常运行。因此，如何提供一种输电线路损耗小的，供电质量高的，供电可靠性高的配电系统，对本领域技术人员而言，是急需解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种配电系统及电力系统。所述配电系统及电力系统输电线路损耗小，供电质量高，供电可靠性高，能够改善现有技术中农村电网存在的输电线路损耗大、供电质量低、供电可靠性低的问题，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

就配电系统而言，本发明较佳的实施例提供一种配电系统。所述配电系统包括用于对高压母线上的电能进行转换以输出三相电能的三相变压器、用于对高压母线上的电能进行转换以输出单相电能的单相变压器及用于对所述三相变压器和所述单相变压器进行补偿和功率交换的柔性补偿装置，其中，所述高压母线包括第一高压相线、第二高压相线及第三高压相线；

所述三相变压器的三相原边分别与高压母线的第一高压相线、第二高压相线及第三高压相线电性连接，以获取三条高压相线对应的三个相电压，并通过所述三相变压器的三相次边输出与所述三个相电压对应的三相电能；

所述单相变压器的原边与所述第一高压相线、第二高压相线电性连接，以获取所述第一高压相线和所述第二高压相线之间的线电压，并通过所述单相变压器的次边输出与所述线电压对应的单相电能；

所述柔性补偿装置的一端口与所述单相变压器的次边电性连接，所述柔性补偿装置的另一端口与所述三相变压器中可输出与所述第三高压相线的相电压对应的电能的次边电性连接，以对所述三相变压器和所述单相变压器进行补偿，确保所述三相变压器和所述单相变压器输出达到预设电能质量标准的电能，并通过功率交换的方式实现所述三相变压器和所述单相变压器上分别与所述柔性补偿装置连接的次边之间的输出电能转换。

在本发明较佳的实施例中，上述单相变压器采用i-i的接线方式建立所述单相变压器的原边与次边之间的电磁感应联系，以使所述单相变压器的次边输出与所述单相变压器的原边获取的线电压对应的单相电能。

在本发明较佳的实施例中，上述三相变压器采用υ-δ的接线方式建立所述三相变压器的三相原边与对应的三相次边之间的电磁感应联系，以使所述三相变压器的三相次边输出与所述三相变压器的三相原边获取的三个相电压对应的三相电能。

在本发明较佳的实施例中，上述单相变压器的次边输出的电能与所述三相变压器中连接所述柔性补偿装置的次边输出的电能在电压值上是相等的，在相位上是相互垂直的。

在本发明较佳的实施例中，上述柔性补偿装置包括用于改善电能质量的第一静态无功发生器、第二静态无功发生器及储能电容；

所述第一静态无功发生器及所述第二静态无功发生器均与所述储能电容并联，所述第一静态无功发生器的端口与所述单相变压器的次边电性连接，所述第二静态无功发生器的端口与所述三相变压器中可输出与所述第三高压相线的相电压对应的电能的次边电性连接，以对所述单相变压器及所述三相变压器输出的电能进行补偿，确保输出达到预设电能质量标准的电能，并通过功率交换实现所述单相变压器上连接所述第一静态无功发生器的次边与所述三相变压器上连接所述第二静态无功发生器的次边之间的输出电能转换。

在本发明较佳的实施例中，上述柔性补偿装置为两电平拓扑结构，所述两电平拓扑结构可满足对所述单相变压器及所述三相变压器的输出电参量的要求。

在本发明较佳的实施例中，上述储能电容包括直流储能电容、交流储能电容。

在本发明较佳的实施例中，上述第一静态无功发生器及所述第二静态无功发生器均由多个集成门极换向晶闸管或绝缘栅双极型晶体管构成。

就电力系统而言，本发明较佳的实施例提供一种电力系统。所述电力系统包括第一用电区域、第二用电区域及上述的配电系统；

所述配电系统中的单相变压器的次边与所述第一用电区域电性连接，以向所述第一用电区域输出所述单相变压器通过与第一高压相线、第二高压相线电性连接获取到的线电压对应的单相电能；

所述配电系统中的三相变压器中的可输出与所述第三高压相线的相电压对应的电能的次边与所述第二用电区域电性连接，以向所述第二用电区域输出相位垂直于所述单相变压器获取到的线电压的相电压对应的电能；

所述配电系统中的柔性补偿装置可在所述单相变压器或所述三相变压器中任意一个器件损坏时，通过功率交换的方式实现第一用电区域与第二用电区域之间的电能转换，确保所述第一用电区域与第二用电区域均能正常运行。

在本发明较佳的实施例中，上述电力系统还包括第三用电区域，所述配电系统中的三相变压器的三相次边均与所述第三用电区域电性连接，以向所述第三用电区域输出所述三相变压器获取的三个相电压对应的三相电能，使所述第三用电区域正常运行。

相对于现有技术而言，本发明较佳的实施例提供的配电系统及电力系统具有以下有益效果：所述配电系统及电力系统输电线路损耗小，供电质量高，供电可靠性高，能够改善现有技术中农村电网存在的输电线路损耗大、供电质量低、供电可靠性低的问题，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。具体地，所述配电系统通过将三相变压器的三相原边分别与高压母线的三条高压相线对应电性连接，输出与三条高压相线对应的三个相电压对应的三相电能；所述配电系统通过将单相变压器的原边与高压母线的第一高压相线、第二高压相线电性连接，输出与第一高压相线和第二高压相线之间的线电压对应的单相电能；所述配电系统通过将柔性补偿装置的一端口与单相变压器的次边电性连接，将柔性补偿装置的另一端口与三相变压器中可输出与第三高压相线的相电压对应的电能的次边电性连接，以对三相变压器及单相变压器进行补偿，确保三相变压器及单相变压器输出达到预设电能质量标准的电能，并通过功率交换的方式实现三相变压器和单相变压器上分别与柔性补偿装置连接的次边之间的输出电能转换，从而改善现有技术中农村电网存在的输电线路损耗大、供电质量低、供电可靠性低的问题，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明较佳的实施例提供的配电系统的一种电路示意图。

图2为本发明较佳的实施例提供的图1中所示的柔性补偿装置的一种电路示意图。

图3为本发明较佳的实施例提供的图1中所示的柔性补偿装置的另一种电路示意图。

图4为本发明较佳的实施例提供的电力系统的一种电路示意图。

图5为本发明较佳的实施例提供的电力系统的另一种电路示意图。

图标：100-配电系统；110-高压母线；111-第一高压相线；112-第二高压相线；113-第三高压相线；120-三相变压器；130-单相变压器；140-柔性补偿装置；141-第一静态无功发生器；142-第二静态无功发生器；143-储能电容；10-电力系统；11-第一用电区域；12-第二用电区域；13-第三用电区域。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如何提供一种输电线路损耗小的，供电质量高的，供电可靠性高的配电系统及电力系统，对本领域技术人员而言，是急需解决的技术问题，其中，所述配电系统及电力系统能够改善现有技术中农村电网存在的输电线路损耗大、供电质量低、供电可靠性低的问题，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，是本发明较佳的实施例提供的配电系统100的一种电路示意图。在本发明实施例中，所述配电系统100用于对农村居民进行供电，所述配电系统100包括用于对高压母线110上的电能进行转换以输出三相电能的三相变压器120、用于对高压母线110上的电能进行转换以输出单相电能的单相电能的单相变压器130及用于对所述三相变压器120和所述单相变压器130进行补偿和功率交换的柔性补偿装置140。

在本实施例中，所述高压母线110包括第一高压相线111、第二高压相线112及第三高压相线113，所述三相变压器120及所述单相变压器130可分别通过与所述高压母线110上的高压相线进行电性连接，以对应输出供农村居民使用的三相电能和单相电能。

在本实施例中，所述第一高压相线111可以是现有技术中的高压母线110中的高压相线a，也可以是高压相线b，还可以是高压相线c。当所述第一高压相线111为高压相线a时，所述第二高压相线112可以是高压相线b，也可以是高压相线c。相应地，当所述第一高压相线111为高压相线a，所述第二高压相线112为高压相线b时，所述第三高压相线113为高压相线c；当所述第一高压相线111为高压相线a，所述第二高压相线112为高压相线c时，所述第三高压相线113为高压相线b。当所述第一高压相线111为高压相线b时，所述第二高压相线112可以是高压相线a，也可以是高压相线c。相应地，当所述第一高压相线111为高压相线b，所述第二高压相线112为高压相线a时，所述第三高压相线113为高压相线c；当所述第一高压相线111为高压相线b，所述第二高压相线112为高压相线c时，所述第三高压相线113为高压相线a。当所述第一高压相线111为高压相线c时，所述第二高压相线112可以是高压相线a，也可以是高压相线b。相应地，当所述第一高压相线111为高压相线c，所述第二高压相线112为高压相线a时，所述第三高压相线113为高压相线b；当所述第一高压相线111为高压相线c，所述第二高压相线112为高压相线b时，所述第三高压相线113为高压相线a。在本实施例的一种实施方式中，所述第一高压相线111优选为高压相线b，所述第二高压相线112优选为高压相线c，相应地所述第三高压相线113为高压相线a。

在本实施例中，所述三相变压器120的三相原边分别与所述高压母线110的第一高压相线111、第二高压相线112及第三高压相线113电性连接，以获取所述第一高压相线111、所述第二高压相线112及所述第三高压相线113各自对应的三个相电压，并通过所述三相变压器120的三相次边向农村居民输出可供农村居民使用的与所述三个相电压对应的三相电能。

在本实施例中，所述三相变压器120可以采用υ-y的接线方式建立所述三相变压器120的三相原边与对应的三相次边之间的电磁感应联系，以使所述三相变压器120的三相次边输出与所述三相变压器120的三相原边获取的三个相电压对应的三相电能；也可以采用υ-δ的接线方式建立所述三相变压器120的三相原边与对应的三相次边之间的电磁感应联系，以使所述三相变压器120的三相次边输出与所述三相变压器120的三相原边获取的三个相电压对应的三相电能。在本实施例的一种实施方式中，所述三相变压器120优选地采用υ-δ的接线方式建立所述三相变压器120的三相原边与对应的三相次边之间的电磁感应联系。

在本实施例中，所述单相变压器130的原边与所述第一高压相线111、第二高压相线112电性连接。具体地，所述单相变压器130包括两条原边，所述单相变压器130的一条原边与所述第一高压相线111电性连接，所述单相变压器130的另一条原边与所述第二高压相线112电性连接，以获取所述第一高压相线111和所述第二高压相线112之间的线电压，并通过所述单相变压器130的次边向农村居民输出可供农村居民使用的与所述线电压对应的单相电能。

在本实施例中，所述单相变压器130采用i-i的接线方式建立所述单相变压器130的原边与次边之间的电磁感应联系，以使所述单相变压器130的次边输出与所述单相变压器130的原边获取的线电压对应的单相电能。

在本实施例中，所述柔性补偿装置140的一个端口与所述单相变压器130的次边电性连接，所述柔性补偿装置140的另一端口与所述三相变压器120中可输出与所述第三高压相线113的相电压对应的电能的次边电性连接，以对所述三相变压器120和所述单相变压器130进行补偿，确保所述三相变压器120和所述单相变压器130输出达到预设电能质量标准的电能。在本实施例中，所述柔性补偿装置140可以对整个输电线路中的无功损耗和谐波损耗进行补偿，减少注入到三相系统侧的谐波以及整个线路的无功传输，提高整个线路末端的电压合格率，并相应地对所述柔性补偿装置140连接的两个变压器上的次边上的电能进行功率转换，实现对三相系统侧的负序补偿，使三相系统侧无负序，进而显著地改善农村电网存在的输电线路损耗严重、不平衡度高、电压合格率低的用电现状，为农村居民提供达到预设电能质量标准的电能质量高的电能。在本实施例中，所述柔性补偿装置140还可以通过功率交换的方式实现所述三相变压器120和所述单相变压器130上分别与所述柔性补偿装置140连接的次边之间的输出电能转换，以在所述三相变压器120和所述单相变压器130中任意一个器件时，确保与所述三相变压器120上连接所述柔性补偿装置140的次边电性连接的用电装置和与所述单相变压器130上连接所述柔性补偿装置140的次边电性连接的用电装置均能正常运行，从而提高供电的可靠性和灵活性，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

在本实施例中，在所述柔性补偿装置140的作用下，所述单相变压器130的次边输出的电能与所述三相变压器120中连接所述柔性补偿装置140的次边输出的电能在电压值上是相等的，在相位上是相互垂直的，从而向农村居民提供电能质量高的电能。

请参照图2，是本发明较佳的实施例提供的图1中所示的柔性补偿装置140的一种电路示意图。在本发明实施例中，所述柔性补偿装置140包括用于改善电能质量的第一静态无功发生器141、第二静态无功发生器142及储能电容143。所述第一静态无功发生器141及所述第二静态无功发生器142以“背靠背”的方式通过所述储能电容143进行连接以构成所述柔性补偿装置140。

具体地，在本实施例中，所述第一静态无功发生器141及所述第二静态无功发生器142均与所述储能电容143并联，所述第一静态无功发生器141的端口与所述单相变压器130的次边电性连接，所述第二静态无功发生器142的端口与所述三相变压器120中可输出与所述第三高压相线113的相电压对应的电能的次边电性连接，以实现所述柔性补偿装置140与所述单相变压器130及所述三相变压器120的连接，对所述单相变压器130及所述三相变压器120输出的电能进行补偿，确保输出达到预设电能质量标准的电能，并通过功率交换实现所述单相变压器130上连接所述第一静态无功发生器141的次边与所述三相变压器120上连接所述第二静态无功发生器142的次边之间的输出电能转换，从而为农村居民提供电能质量高且可靠性高的电能，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

请参照图3，是本发明较佳的实施例提供的图1中所示的柔性补偿装置140的另一种电路示意图。在本发明实施例中，所述柔性补偿装置140为两电平拓扑结构，所述两电平拓扑结构可满足对所述单相变压器130及所述三相变压器120的输出电参量的要求，使所述柔性补偿装置140能够对所述单相变压器130及所述三相变压器120输出的电能进行补偿。

在本实施例中，所述储能电容143可以是，但不限于，直流储能电容(比如，直流电解质电容、直流固态电容、直流超级电容等)，交流储能电容(比如，交流电解质电容、交流固态电容、交流超级电容等)等。在本实施例的一种实施方式中，所述储能电容143优选为直流储能电容中的直流电解质电容。

在本实施例中，所述第一静态无功发生器141及所述第二静态无功发生器142均由多个大功率开关器件构成，所述大功率开关器件可以是，但不限于，集成门极换向晶闸管，绝缘栅双极型晶体管等。在本实施例的一种实施方式中，所述第一静态无功发生器141及所述第二静态无功发生器142均由四个集成门极换向晶闸管或四个绝缘栅双极型晶体管相互串联构成。

请参照图4，是本发明较佳的实施例提供的电力系统10的一种电路示意图。在本发明实施例中，所述电力系统10用于向农村居民提供电能质量高且可靠性高的电能，所述电力系统10包括第一用电区域11、第二用电区域12及上述的配电系统100，其中，所述第一用电区域11为使用配电系统100中单相变压器130输出的单相电能的用电装置的农村居民的居住区域，所述第二用电区域12为使用配电系统100中三相变压器120输出的相位与所述单相电能垂直的相电压对应的电能的用电装置的农村居民的居住区域。

具体地，在本实施例中，所述配电系统100中的单相变压器130的次边与所述第一用电区域11电性连接，以向所述第一用电区域11中的农村居民输出所述单相变压器130通过与所述第一高压相线111、第二高压相线112电性连接获取到的线电压对应的单相电能。

在本实施例中，所述配电系统100中的三相变压器120中的可输出与所述第三高压相线113的相电压对应的电能的次边与所述第二用电区域12电性连接，以向所述第二用电区域12中的农村居民输出相位垂直于所述单相变压器130获取到的线电压的相电压对应的电能。

在本实施例中，所述配电系统100中的柔性补偿装置140可在所述单相变压器130或所述三相变压器120中任意一个器件损坏时，通过功率交换的方式实现所述第一用电区域11与所述第二用电区域12之间的电能转换，确保所述第一用电区域11与所述第二用电区域12均能正常运行，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

请参照图5，是本发明较佳的实施例提供的电力系统10的另一种电路示意图。在本发明实施例中，所述电力系统10还可以包括第三用电区域13，所述第三用电区域13为使用配电系统100中三相变压器120输出的与所述三相变压器120获取到的三个相电压对应的三相电能的用电装置的农村居民的居住区域。

具体地，在本实施例中，所述配电系统100中的三相变压器120的三相次边均与所述第三用电区域13电性连接，以向所述第三用电区域13中的农村居民输出与所述三相变压器120获取的三个相电压对应的三相电能，使所述第三用电区域13正常运行。

综上所述，在本发明较佳的实施例提供的配电系统及电力系统中，所述配电系统及电力系统输电线路损耗小，供电质量高，供电可靠性高，能够改善现有技术中农村电网存在的输电线路损耗大、供电质量低、供电可靠性低的问题，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。具体地，所述配电系统通过将三相变压器的三相原边分别与高压母线的三条高压相线对应电性连接，输出与三条高压相线对应的三个相电压对应的三相电能；所述配电系统通过将单相变压器的原边与高压母线的第一高压相线、第二高压相线电性连接，输出与第一高压相线和第二高压相线之间的线电压对应的单相电能；所述配电系统通过将柔性补偿装置的一端口与单相变压器的次边电性连接，将柔性补偿装置的另一端口与三相变压器中可输出与第三高压相线的相电压对应的电能的次边电性连接，以对三相变压器及单相变压器进行补偿，确保三相变压器及单相变压器输出达到预设电能质量标准的电能，并通过功率交换的方式实现三相变压器和单相变压器上分别与柔性补偿装置连接的次边之间的输出电能转换，从而改善现有技术中农村电网存在的输电线路损耗大、供电质量低、供电可靠性低的问题，满足农村居民的用电需求，提高农村居民的用电体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。