[发明专利]交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法

说明书

本申请公开了交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法，基于交直流供电系统的开关切换方法，包括：在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过交流输电线路进行交流供电；在负荷侧电压不满足预设电压时，首先通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并再通过受端变流器将直流电逆流逆变成交流电输送至负荷侧。通过上述方式，本申请在末端电压合格时采用交流供电以提高供电效率；在末端电压偏低时切换至直流供电以改善末端用户电压合格率，最后实现高效、高质量的供电。

技术领域

本申请涉及配电技术领域，尤其涉及交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法。

背景技术

在电网建设初期，偏远末端用户因生活水平限制，用电量较低，用电品质需求不高，因此这些用户用电电压降落不明显，用电需求也不苛刻。但随着人民生活水平的日益提高，家用负荷日益多样化、精细化、大容量化，造成大功率负荷的集中启用使得远距离配电线路压降明显，末端用户电压降落问题突出。此外，各种大功率用电负荷的启用往往具有一定的周期性，使得末端电压偏低问题同样周期出现，并因为其时间集中性而显著加重，影响着居民日常生活、生产用电。

为了解决末端的低电压问题，现有解决方案主要包括：(1)增加10kV线路和变压器，同时进行线路改造，缩短供电半径。该方式投资巨大，且线路跨越山区，山体绿色植被生长迅速，容易引发接地短路故障，为后期运维工作带来了很大的困难；(2)在用户末端配置光伏发电装置和储能装置，相当于在用户侧配置新电源来提升用户的电压，避免功率通过原有的输电线路进行长距离传输，可减少压降。但光伏储能装置成本较高，投资回报周期较长，农村面临征地问题。(3)安装无功补偿和调压装置，在供电半径过长的线路上串联调压器，在感性负荷密集地区建设集中自动无功补偿站。虽然能将电压抬升20％左右，但电压仍不合格，无法从根本上解决问题。

发明人经过研究发现，传统的交流输电方式会随着传输距离的增大，压降和损耗都显著上升，末端电压极有可能不满足要求。而直流输电方式可以满足电压质量要求，但是直流输电方式下，除了线路损耗，还会有6％-8％的变流器开关管的开关损耗、导通损耗等。并且，基于异地通信线联络确定切换逻辑时序的方案弊端较多，需另设通信线路、造价高；通信线路易受到破坏，可靠性低；信息传输速度较慢，不能确保交直流输电方式快速切换。

因此目前并没有合适的方式实现高效、高质量的末端用户供电。

发明内容

本申请提供交直流供电系统及基于交直流供电系统的开关切换方法，以解决现有技术中无法实现高效、高质量的末端用户供电问题。

为解决上述技术问题，本申请提出一种交直流供电系统，包括：输电线路，用于连接电网侧和负荷侧；送端变流器，连接在电网侧和输电线路之间；受端变流器，连接在负荷侧和输电线路之间；开关切换组件，包括若干开关，用于在负荷侧电压满足预设电压时，直接通过输电线路进行交流供电；在负荷侧电压不满足预设电压时，通过送端变流器将交流电整流成直流电进行直流供电，并通过受端变流器将直流电逆变成交流电输送至负荷侧。

可选地，在负荷侧重载或者空载时，负荷侧电压不满足预设电压，开关切换组件将交直流供电系统切换为直流供电模式；在负荷侧轻载时，负荷侧电压满足预设电压，开关切换组件将交直流供电系统切换为交流供电模式；其中，负荷侧电流小于额定值50％的为轻载；负荷侧电流为额定值50％～100％的为重载。

可选地，开关切换组件包括：第一开关，设置在送端变流器的输出端和输电线路之间；第二开关，设置在受端变流器的输出端和输电线路之间；第三开关，设置在受端变流器的输入端和输电线路之间；第四开关，设置在送端变流器的输入端和输出端之间的输电线路中；第五开关，设置在受端变流器的输入端和输出端之间的输电线路中。

可选地，当负荷侧电压不满足预设电压，第五开关和第四开关断开，第一开关、第二开关和第三开关闭合，切换为直流供电模式。