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摘要：随着电力行业的不断发展，交流配电系统应用日益重要。基于此，诸多专家、学者纷纷进行直流配电技术分析和研究，以便提高直流配电系统的应用性。基于此，本文以直流配电技术特点分析为切入点，进而深入分析直流配电系统技术，并对直流配电系统进行设计构想，希望可以提高直流配电系统的应用效果，以便创造更多的社会效益和经济效益。
关键词：直流配电系统；技术分析；设计构想
风力发电、太阳发电的确能够实现绿色化电能供电，但是两者均存在输出容量小、地理条件限制、输出不稳定等弊端，在分布式电源接入交流电网中，容易出现各种问题，这会影响智能化电网的实施。对此，应当对直流配电系统进行分析与设计，使之可以解决交流配电网存在的问题，促进整个电力系统良好的运行[1]。所以，积极的进行直流配电系统技术分析，合理的进行系统设计构想，是直流配电系统有效的应用在智能化电网中是非常必要的。基于此，本文笔者将在下文中参考相关文献及工作经验，深入的进行直流配电系统技术分析及系统设计。
一、直流配电系统技术分析
所谓直流配电级数是指在配电网中采用直流制为主导的电能输送技术。相对于交流配电技术来说，此项技术具有多种潜在优势，科学的、合理的运用到配电网中，利于提高配电网的运行效果。
（一）直流配电更加可靠
直流配电线路运用了2根导线，在一根线路故障时，另一根线路可以与大地构成回路，继续进行电流配送。而出现占线故障的情况，直流可以在降压运行的情况下恢复正常。另外，直流配电的末端是采用多母线冗余技术来设置的，这样可以保证线路供电更加可靠、安全；而电力电子变换器的应用，可以有效的保护整个系统，使得系统运行安全，即便系统出现故障，也不会波及到外部设备。所以，直流配电的可靠性较高[2]。
（二）直流配电更高效
在直流配电中所产生的损耗主要集中在电力电子变换器上，因此系统运行的过程中不会出现因传递无用功功率引起的网络损耗，更不会出现因趋肤效应长生的损耗。目前推出的效率高达99%的直流变换器的应用，缓解了以往变换器损耗严重的情况。另外，基于科学技术的发展市面上推出了较多的直流或含直流环节的负载，如直流电动机等。这些直流负载的有效应用，可以大大提高直流配电系统直流电效率，为使系统高效运行创造了条件[3]。所以，直流配电的损耗较低及直流负载的应用，使得直流配电系统运行更加有效。
（三）直流配电系统运行更安全
交流配电系统中因为需要控制电压幅值、频率和相位，所以在系统运行的过程中容易出现频率稳定、无功功率、交流充电电流等问题。但直流配电仅仅控制电压幅值，因此交流配电系统运行中的常见问题在直流配电系统中基本不会出现。另外，直流配电具有较强的电能配送能力、利于实现分布式电源互联等优点，如此可以安全的、有效的进行电能配送。所以，直流配电系统运行更加安全。
二、直流配电系统设计构想
（一）直流配电系统结构改良与设计
因为直流配电系统与交流配电系统的配送电能形式存在根本上不同，为了在智能化电网中有效的应用直流配电系统，首先要解决的问题就是直流配电系统结构适用问题。其实，这是一个全局性问题，需要从整个配电系统层面出发，综合考虑网络对分布式电源的接纳、电能输送、安全供电等方面。基于网络层次角度分析直流配电系统，确定其是一种多级配电网互相配合的网络，且各级配网功能不同，彼此之间可以相互配合、相互补充。基于此，在进行直流配电系统结构改造与设计的过程中，为了支持各级配网功能有效发挥，可以设计辐射形、环状或网状接结构。当然，辐射形、环状、网状结构的供电可靠性、成本、控制复杂程度等方面存在差异，所以设计人员在具体进行直流配电系统设计的过程中，一定要根据直流配电系统具体应用场合及投资能力，选择适合的类型来进行直流配电网结构改造，如此可以使直流配电系统有效的应用在智能化电网中[4]。
对于已经建有交流配电网的地区，可以结合交流配电网设置实际情况，合理的规划设计直流、交流混合配电方案，进而正确的设置直流配电系统结构，为使滞留与交流混合配电安全、有效进行创造条件。
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（二）直流配电系统的设备开关技术
电力系统的安全性体现在有效的接地措施的实施，如若电力系统故障，那么故障电流可以导入大地，避免电气设备受损。为此，在电力系统的接地措施的选用，需要保证系统接地、具备继电保护系统、开关设备。基于此，在进行直流配电系统设计构想的过程中，一定要科学、合理的应用设备开关技术，也即是选用半导体和机械混合式开关连接应用，这可以提高设备开关的灵活性、有效性。其实，相对于直流电流来说，开棍设备的分断能力较强且容易，但是比较麻烦。所以，现阶段一些研究人员深入的研究直流配电系统的设备开关，提出直流断路器，但其成本较高，因此目前直流断路器的应用并没有普及。
其实，直流配电系统的故障类型及故障后果与交流配电系统故障是不同的。所以，在具体进行直流配电系统设备开关技术应用设计的过程中，不能参照交流配电系统设备开关技术应用经验，而是对直流配电系统的设备开关应用环境及直流电流传输情况等方面进行科学的分析，明确直流电流分断难度、开关设备设置作用等，进而合理的设置半导体和机械混合式开关，提高半导体和机械混合式开关的应用性[5]。
（三）直流配电系统的控制与变换
如同变压器在交流配电系统中不可或缺一样，直流配电系统中也需要专门实现电压变换的装置，用于实现直流配电网与负载和上级电网的接口，并实现直流配电网内部电压等级的转换。与传统交流配电系统的变压器不同，直流变压器的应用乐意变换电压等级，还能进行频率变换、潮流控制、故障监控，使得直流配电系统有效的运行。直流变压器是直流配电系统的基础设备之一，其成本、运行效率、控制能力等方面，对直流配电系统运行成本、运行质量及安全性等方面有很大影响。为了使直流配电系统可以有效的应用到智能化电网中，需要从直流配电系统应用要求出发，合理的选用变压器，使其应用效果良好且性价比较高。对此，直流配电系统的变换器需要改造，即借助SIC器件来进行改造，如此可以使变换器在并联运行的过程中，针对不同性质的电源及负载设置适合的约束条件，使得电流传输安全、稳定、有效的进行。
（四）直流配电系统电压等级的选取
直流配电系统包含多个电压等级配电网。为了使配电网可以安全、稳定、高效的运行，一定要科学、合理的选择电压等级。因为直流配电系统的供电距离、电气绝缘和保护、系统成本与设计难度对直流配电系统电压能级选择有一定的影响，所以，为了使直流配电系统能够有效的应用于智能化电网中，一定要解决电压等级选取的问题。相关学者研究认为400V作为数据中心供电系统的电压等级具有更高的效率，而还一些学者则认为家用直流配电系统的电压等级为380V高压等级和48V低压等级，以便满足各种家用电器的供电需求。尽管不同学者有不同的看法，但是家用电器和商业电器额定电压设置情况来看，大多数电器采用220V交流供电，因此对于直流配电系统电压等级的选择，应当结合实际情况。当然，电压等级的选择还涉及了序列标准化问题，所以在具体进行直流配电系统电压等级选择的过程中，还要系统化、深入化的研究直流配电系统电压等级序列，提出科学、合理的电压等级序列，将其作为电压等级选择的标准，这有利于正确选择电压等级，提高直流配电系统的应用性[6]。总之，直流配电系统电压等级选择是比较有难度的，相关工作人员一定要基于实际情况，综合分析各种影响因素，合理的进行电压等级选择。
结束语：
对直流配电系统进行分析与设计，使之可以解决交流配电网存在的问题，促进整个电力系统良好的运行。为了实现这一目的，在具体进行直流配电系统设计的过程中应当进行直流配电系统结构改良与设计、直流配电系统的设备开关技术、直流配电系统的控制与变换、直流配电系统电压等级的选取等，使直流配电系统适用于电网中，充分发挥作用，有效保障电力输送，为使用户安全用电创造条件。所以，基于电力系统安全运行需要，科学合理的进行直流配电系统技术分析和系统设计应用是非常重要的。
参考文献：
[1]薛士敏,陈超超,金毅等.直流配电系统保护技术研究综述[J].中国电机工程学报,2014(19):3114-3122.
[2]王丹,王丹,毛承雄等.直流配电系统技术分析及设计构想[C].//中国电机工程学会电力系统自动化专业委员会2012年学术交流会论文集.2012:1-12.
[3]桂铭阳.浅谈直流配电系统技术分析及设计构想[J].中国高新技术企业,2015(3):133-134.
[4]李斌,何佳伟.柔性直流配电系统故障分析及限流方法[J].中国电机工程学报,2015(12):3026-3036
[5]王丹,毛承雄,陆继明等.直流配电系统技术分析及设计构想[J].电力系统自动化,2013,37(8):82-88.
[6]胡竞竞.直流配电系统故障分析与保护技术研究[D].浙江大学,2014.
论文作者:包兴杰
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
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