Page 29 - 配电网及其自动化技术研究

第一章 配电网自动化设备技术研究

利用电力电子技术灵活的电能变换能力，实现一种功能丰富的新型配电变压器。

在此背景下，电力电子变压器（PET）或称固态变压器（SST）这种具备丰富控
制功能的电能变换装备受到了国际学者的广泛关注。PET是一种含有多级变换器
单元并通过高频变压器实现磁耦合的新型变压器，其优点在于，高频化能大大减
小变压器的铁芯与绕组的体积，从而可以降低电磁装备的制造成本。此外，各节

点电压及支路电流可借助PET中的变流器单元进行实时控制，而且各变流器的直
流母线十分便于接入各种形式的新能源。因此，诸多学者期望PET能够在未来配
电网中获得广泛应用，并将其作为智能配电变压器的主电路拓扑。但是PET属于

级联结构，其中各级变换器必须承担全部的传输功率，而且接入配电网高压侧的
变换器需要承受较高的电网电压，从而导致PET对于功率器件的要求较高，可靠
性较低。
鉴于PET以上缺陷，另有部分学者认为在配电.网场合，只需对一部分功率采

用电力电子变换器进行调控便足以实现智能配电变压器的诸多功能，从而提出了
混合式配电变压器（HDT）的概念。HDT是对传统配电变压器进行改造，然后
将其与配电网中研究较为成熟的各种电能补偿装置，如有源滤波器（APF）、动

态电压调节器（DVR）、统一电能质量调节器（UPQC）等相结合而实现的一类
新型配电变压器。
（一）智能配电变压器的功能需求

随着新能源分布式电源、大容量储能装置、电动汽车等新兴产业的快速崛
起，配电网的整体架构将发生很大变化，系统整体将从无源网络转变为有源网
络。图1-4所示为以智能配电变压器为核心的未来配电网整体结构示意图。图中

智能控制系统外围功能包括状态监测和继电保护，控制功能包括质量治理和功率
优化控制，基本功能包括电极变换、电气隔离和电能传输。
从图1-4可以看出，除了传统工频交流负荷之外，分布式电源、储能设备等
新型直流装备将接入配电网之中。此时，配电网遭受的扰动类型会明显增加，从

而对于各类电能质量问题的治理难度会有所加大，配电系统整体在稳定性、可靠
性等方面将面临新的挑战。智能配电变压器基于智能控制系统实现各项控制功能
与外围功能，其基本特点说明如下。

第一，具备交直流两种类型的电能接口，除了传统的低压交流母线，还需提
供若干条标准化的直流母线，以接入各种类型的分布式电源、储能设备、直流负

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