Page 75 - 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

洗衣机、冰箱等产品中获.得普遍应用，在交流配电网中，以上用电负荷需要经

过AC/DC、DC/AC2级变换，而直流配电网中仅需要DC/AC变换即可实现变频。
除此之外，大量智能化用电设备本质上都是基于直流电源供电的，在交流配电网
中，需要额外增加1级AC/DC变换方可使用；对于直流配电网而言，不需要转换
即可供电，从而降低了中间损耗，节约成本。

4.配电网升级改造的需求
日趋成熟的城市发展建设对供电系统的电源建设和线路走廊的制约逐渐增
多，而随着城镇化建设的大力推进，日益增加的城市规模和人口对配电网的供电

容量和范围提出了更为严格的要求，有限的供电走廊限制了现有配电网的扩建与
拓展，而越来越长的供电线路将会给配电网的安全可靠供电带来新的挑战。
（二）直流配电网的网络架构
1.现有直流配电系统

目前，一些国家针对直流配电网已经开展了相关研究，提出了直流配电网的
概念以及对应的拓扑结构和应用前景。
美国弗吉尼亚理工大学针对未来住宅和楼宇，提出了SBN（Sustainable

Building and Nanogrids）直流配电系统，系统结构如图1-22（a）所示，其结构包
含DC380V和DC48V 2个直流电压等级，给不同的负载进行供电，随后发展为交
直流分层连接的混合配电系统结构。

美国北卡罗来纳州立大学以舰船配电系统为例，讨论了直流配电在工业系统
中的应用，提出了“the Future Renewable Electric Energy Delivery and Management
（FREEDM）”系统结构，如图1（b）所示，包含DC400V和AC120V2条母线

即插即用接口，连接12kV交流中压配电母线，通过能量路由器进行电能智能管
理，其直流配电主要对分布式电源、储能和直流负载进行集成。
另外，日本及欧洲一些国家针对直流配电网也提出了相应的研究思路和拓扑
结构。除此之外，在通信配电、船舰配电和地铁电力牵引等领域也有了直流配电

系统的投入使用。下面针对几个典型结构方案进行介绍。
图1-23为通信直流配电系统结构图，通信供电系统从交流配电网取电，经过
电力电子整流变换为二级直流配电系统，分别对不同负载进行供电。图1-24为船

舶直流配电系统结构，上、下2条直流母线均由交流低压母线与蓄电池组供电，
任何一条直流母线故障不能给予供电时，负荷可迅速切换由另一条直流母线供

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