[发明专利]一种直流电力系统电能质量调节器

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统电能质量调节领域，更具体地，涉及一种直流电力系统 电能质量调节器。

背景技术

随着电力系统的发展，交流电力系统的缺点及局限性日益突出。在交流输电 线路中，除了有导线的电阻损耗外还有交流感抗的损耗，线路损耗大，远距离输 电效率低。交流输电线路中，任意一相发生永久性故障，必须全线停电，故障损 失大。交流输电必须同步运行，交流系统并网还要考虑相位的一致性，控制复杂。 在交流配电网络中，交流输电能力受到同步发电机间功角稳定性问题的限制，且 随着输电距离的增大，同步机间的联系电抗增大，电流的相位在交流输电系统的 两端会产生显著的相位差，稳定性问题更加突出，使得交流输配电能力受到更大 限制。

与交流电力系统对应的直流电力系统不存在稳定性问题，切换更加容易，运 行可靠性高；直流输电时不会产生线路电容电流损耗，输电效率高；输送同样的 有功功率情况下，直流配电只有正负两极两根输电线，无集肤效应，导线截面利 用充分，能节省线材、塔材及线路走廊，输电容量大，输送距离远；对绝缘介质 的绝缘强度要求比交流低，直流电缆绝缘介质的投资少，适合海下电缆及城市配 电网电缆输电。采用直流电力系统后，将不再需要目前直流输电技术的换流站， 成本大幅度降低。直流输电的两条架空线通常采取相邻布线，电流大小相同，方 向相反，相距很近，产生的磁场几乎可以完全抵消，具有环保优势。随着大量分 布式能源接入电力系统，直流电力系统更方便于分布式能源的接入。近年来用户 用电形式中含直流环节的电器增多，本质上使用直流的电器增多，使用直流配电 网之后，减少电能的变换过程，提高电能效率。预计在不久的将来，随着直流技 术进一步发展及完善，直流电力系统推广势在必行，将会在电力系统领域与交流 电力系统并存甚至取代交流电力系统。

随着社会的发展，现代用电设备对电能质量以及供电可靠性提出了越来越高 的要求。在交流电力系统中，人们已经采取一系列FACTS装置运用于交流电力 系统的电能质量调节与治理。但是目前的电能质量调节装置均是针对于交流电力 系统设计的，很少有关于直流电力系统的电能质量调节器方面的研究及发明。一 旦直流电力系统投入使用，同样不可避免地会遇到类似的电能质量问题，现有的 电能质量调节技术及装置将基本上无法适应直流电力系统的要求。

发明内容

本发明提供一种直流电力系统电能质量调节器，实现直流电力系统的电能质 量有效调节。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种直流电力系统电能质量调节器，包括电压电流信号采集单元，其连接控 制器，用于采集直流电力系统的母线电压和电流信号，对该信号预处理后传送给 控制器；

控制器，其分别连接电压电流信号采集单元、并联型补偿器、串联型补偿器 和储能单元，用于接收电压电流信号采集单元的母线电压和电流信号，对该信号 进行分析处理，产生相应的控制指令并传送给并联型补偿器、串联型补偿器和储 能单元；

用于进行电流补偿的并联型补偿器，包括第一DC/DC双向变换器和第一滤 波单元；DC/DC双向变换器，其分别连接控制器、直流储能单元和第一滤波单 元，用于接收控制器的控制指令，在该指令作用下控制自身开关器件的开断，从 而将直流储能单元输出的直流电能调整为合适的补偿电流输出给电力系统，或者 将电力系统多余的直流电能传送给直流储能单元；滤波单元，其一端的两个端口 与第一DC/DC双向变换器并联，另一端的两个端口与直流母线并联，用于对直 流储能单元通过DC/DC双向变换器输出的直流电流进行滤波处理；

用于进行电压补偿的串联型补偿器，包括第二DC/DC双向变换和第二滤波 单元器；其分别连接控制器、储能单元和滤波单元，用于接收控制器的控制指令， 在该指令作用下控制自身开关器件的开断从而将直流储能单元输出的直流电能 调整为合适的补偿电压输出给电力系统，或者将电力系统多余的直流电能传送给 储能单元；滤波单元，其一端的两个端口与第二DC/DC双向变换器并联，另一 端的两个端口与直流母线串联，且在该两串联接入点并联一个电容，用于对储能 单元通过DC/DC双向变换器输出的直流电压进行滤波处理；