【摘 要】研究以中新广州知识城花瓣型增量配电网为研究对象，对其电力电子设备选型和配置的关键技术进行了系统研究。项目在分析花瓣型拓扑结构特点和运行要求的基础上，构建以可靠度、动态响应和智能水平为目标的设备选型指标体系，提出兼顾经济和技术的多目标配置优化方法。在此基础上，采用分层求解策略，实现复杂约束条件下的电力设备最优布置，并进行试验验证，检验柔性潮流控制、广域保护终端和电能质量控制设备之间的协同配置效果。研究成果将为城市配电网的高可靠建设提供理论支持和技术方案，对新电网环境下配电网智能化升级具有重要的指导意义。

【关键词】增量配电网络；电力电子设备；选型配置；花瓣型拓扑

引言

随着新一代电网建设的不断推进，作为城市能源互联网核心载体的增量配电网，其功率电子设备的选择和配置直接关系到新能源消纳与供电可靠性。中新广州知识城作为国家智能电网示范区，率先构建了220 kV直降20 kV花瓣型配网结构，其特有的合环运行方式和高可靠运行要求，对电力电子设备提出了苛刻的技术要求。目前，传统配电设备难以应对花瓣型拓扑快速潮流调整、毫秒量级故障隔离和大比例分布式电源接入的挑战，亟需建立适用于新型电网结构的电力电子设备选型方法和配置策略。

一、花瓣型配电网架构解析

（一）网架结构特征

花瓣型配电网是中新广州知识城增量配电网的核心架构，其特有的双变站出线闭环和花瓣组团互联拓扑结构特点决定了该配电网的结构。该架构以220 kV直降20 kV电压序列，以环状主干网和辐射状分支网相结合的方式，大幅拓展供电半径并提升电网可靠性。花瓣型拓扑结构使各供电单元既保持相对独立，又能通过联络开关快速切换。这一结构特点对电力电子装置的动态响应能力和协调控制提出了更高的要求。智能分段开关和合环控制节点是柔性互联的基础，为后续电力电子设备的选择和配置提供明确的物理边界条件和功能定位。

（二）核心设备需求

花瓣型配电网络对核心设备的需求来源于花瓣式配电网络的特殊运行模式和性能指标要求。在运行控制层面，需配备具有快速调节能力的灵活潮流控制器，以确保合环状态下功率的准确分配，并对切换装置满足N-1/N-2判据的毫秒级动作特性提出了要求。故障处理装置需要集成广域测量和保护功能，利用多源信息融合技术对故障区域进行精确识别和隔离[1]。面向分布式能源高渗透率的场景，变流装置需支撑网络化控制模式以提升系统惯性支撑能力。电能质量控制装置需要具有宽带谐波抑制和动态无功补偿两大功能，这是电力电子设备选型的技术方向。

（三）技术规范约束

花瓣型配电网络对电力电子设备的标准化要求很高，技术规范是其选择和配置的依据。在电性能上，该装置需要满足一定的短路容量条件下的动态热稳定性要求，同时也要能适应频繁的功率方向变化。为了保证保护动作时序的准确匹配，控制系统的实时性要求必须和广域保护系统相匹配。通信接口必须支持IEC 61850标准规定的采样值传送和面向通用对象的变电站事件（Generic Object Oriented Substation Event，GOOSE）跳闸机制，实现设备之间的无缝协作。绝缘配合设计需考虑20 kV电压等级的特殊要求，同时在强电磁环境中，设备的电磁兼容性也要满足可靠运行的要求。这一系列技术规范为以后制定装备选择指标体系提供了明确的边界条件。

二、电力电子设备选型指标体系

（一）选型原则

花瓣型配电网的电力电子设备选型需要构建多维度的评估体系，其核心原则是系统级的性能匹配和设备级的性能优化。以可靠性为第一准则，要求设备的平均无故障时间能够满足整个配电网的运行要求，关键部件需要进行冗余设计和在线监控。