本发明涉及输配电，具体是一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法。
背景技术：
1、19世纪末出现了的较大规模的电力系统，电力生产是由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。
2、出现了众多的电压等级以及相应的输电（或配电）线路和相应的变电站（或换流站），以及 “ 无数个 ” 低压或高压的电力终端用户和大量的电费计量以及电费的收缴的重复性业务流程和大量的保护装置如空开、漏电保护器等，以及大量的收交电费、催费、欠费业务，以及用户的电压的过高、过低，以及预防和处罚五花八门的低压用户的窃电行为、以及计算、统计低压配电系统的线损、以及的大量的低压配电系统和中压配电系统的增容等等的相关业务。
3、还有，当下各种新能源发电，如风电、光伏发电、潮汐发电、各种形式的储能发电、微电网等新能源都接入电网或直接被用户消纳，原先的配电网络系统容量明现不足或接近临界值，导致弃光（光电)、弃风（风电）等事件，且不利于配电系统的安全运行。
4、还有，当下很多地方，负荷增长较快，如大功率家用电器的使用和普及，电动汽车的出现甚至普及，导致现今的220伏、110伏的低压配电系统和10千伏、以及部分的20千伏中压配电系统容量不够。
5、并且，当下几乎每个家庭都有煤气或天然气管线，以及中国北方地区的集中供暖管路或采用燃气或燃煤或燃烧柴草进行的采暖、做饭。这些取暖、做饭的设备燃烧效率低，且存在较大的安全隐患，不环保、不经济。
6、并且，当下几乎所有居民房屋或楼宇或办公楼宇等必须有办公电话线路或光线或有线线电视的线路或其他通信线缆。 这些线缆（以及相关设备或设施）众多、繁杂，设计施工维护麻烦、繁杂，且往往分属多个不同公司运营管理，但是，他们干的都是一件事，即：数据（信息）的传输。
7、并且，当下几乎所有公民几乎每人一部或两部手机以及其他可通讯的可穿戴设备。同时，目前是个万物互联的时代，要建设大量2g、3g、4g、5g、6g……通讯基站，尤其是4g、5g等的基站密度大，总耗电量十分巨大，被称作吃电的电老虎，且多数宏基站要建设专门的铁塔（或杆）以及相应的房屋土建，同时还必须要有很好的一整套的防雷措施和其他防护措施，然后安装设备，接上电源，5g的宏基站才能正常工作。而同时在变电站或换流站的站内就有通讯机房或通讯屏，并且几乎都具备至少两路独立的光缆互为备用。
8、并且，高铁或动车等要沿线建设大量的牵引变电站，沿线需要建设漫长的接触网以及众多的繁杂的触电网的附属设施，和接触网有关的各种事故频繁，同时，也存在换相和三相电流不平衡和干扰通讯等问题。
9、并且，与本发明最相关之一是500（400）千伏以下的电压等级。以交流为例具体是：1. 低压电的电压等级的交流220伏或110伏等；2. 中压配电的电压等级10千伏或20千伏（或与本发明相关的是电气化铁路的电压等级交流25千伏，实际上往往是运行在27.5千伏左右 ) 等； 3. 以及高压输电的电压等级交流220千伏等。
10、现在的110伏特（最初应该是直流的正负极间的电压，日后演逐渐变为交流的相电压或交流线电压 ）和220伏（最初应该也是交流相电压）标准电压的确定就是当初（1880-2020年前后）凑整数的结果，而不是建立在大量数据的精确统计基础上，进行科学计算的结果。即：凑整数100伏特、凑整数200伏特的结果，原因是：考虑到用户和发电侧、或输电侧的首端之间，存在10%左右的线损电压，因此输电侧、或发电侧的电压为末端用户电压的110%，即：110伏特（最初的直流，逐渐演变为后来交流的110伏特 ）和220伏（交流，相电压），后来发现输电侧首端用户的用电设备和线路在凑整数（100伏特和200伏特）的110%电压下仍能长久的安全等可靠的运行，而且关键是更经济！ 因此，逐渐演变为110伏特（由原先的直流100伏特，演变为交流110伏特 ）和220伏（由原先的交流200伏特，演变为交流220伏特）为普遍的使用的低压电压等级标准；至于10千伏和20千伏也就明显也是凑整数；至于35千伏也是凑整数，是因为取的是相电压是20千伏，而线电压就是35千伏（近似）……以后的66千伏、110千伏、220千伏、330千伏的电压等级，都是延续了整数100或200等110%变成110伏和220伏的习惯，即整数60、100、200、300……整数的110% 为额定的电压等级，而不是建立在大量数据精确统计基础上，进行科学计算的结果。所以被广泛使用的110伏特、220伏特、10（11）千伏、20（22）千伏、35千伏（相电压为22千伏）、66千伏、110千伏、220千伏、330千伏等等，本身就有问题、本身就不科学。
11、二战结束后，欧洲在美国的援助下实施了著名的马歇尔计划（即：欧洲复兴计划），1948年在英国伦敦就选用10千伏电压等级、或20千伏电压等级、或35千伏电压等级，这三个中压电压等级作为配电线线路的电压等级（应该主要就是这三个电压等级）经过讨论、论证，最终的结论是：20千伏经济效益最佳。20千伏的电压等级是被理论和实践证明是最佳电压等级（注：只是在10千伏、或20千伏、或35千伏，这三个电压等级中是最优的。当时应该是没考虑25千伏、或27.5千伏这两个“电压等级”，二战结束后，为了修复、重建二战中破坏最为严重的欧洲的交通运输设施，实施马歇尔计划（即：欧洲复兴计划），于1950年在法国巴黎讨论电气化铁路的电压制式，着重考虑交流、且是单相接触网的具体电压等级，且精确到千伏级别。（注：接触网的电压制式，其实质相当于配电线路的电压等级，且是相电压的电压等级。而接触网就是的特殊的配电线路，有着非常严重的机械磨损，这不同于电力系统的配电线）。主要考虑的电压等级的制式为：12.5千伏和25千伏、以及15千伏、20千伏、30千伏等。其中的一派专家认为：因为12.5千伏（单相）是20千伏（22千伏）的星接时的单相对地的相电压，同时，20千伏（22千伏）中压配电系统在战后欧洲的推广普及，取得了极佳的经济效益，且12.5千伏（单相）实质上就是20千伏（22千伏），已在电力系统运用且取得了极佳的经济效益，应当和电力系统的电压等级保持一致；而另一派则认为：电气化火车应采用最先进合理的电压制式是25千伏，而不是12.5千伏制式或15千伏和20千伏和30千伏等其他制式。因为，私有制国家，铁路属于多个甚至几百上千个私有企业的个人的私产，众多企业主为了追求最大利润，在了解当时最先进的相关电气技术后、并在咨询电气专家后，经过必要的经济技术权衡后，企业主有权自主决定，采用自己认为是经济效益最佳的25千伏制式、或12.5千伏制式、或着是15千伏、或20千伏、或30千伏等其他电压制式，对电气化铁路进行供电。经过充分的经济技术的理论研讨，结论是：25千伏制式优于30千伏制式或20千伏制式或15千伏制式或12.5千伏制式或其他电压制式，应当采用交流单相对地电压25千伏电压制式，放弃20千伏制式和其他电压制式。最后，在1950年欧洲的法国通过理论上的研讨、论证，决定采用25千伏制式，但还必须经过实验、验证、证实25千伏经济安全等性能优于20千伏、以及12.5千伏等、或其他的电压制式。因此，修建了25千伏单相工频实验线路，并于1953年把单相交流电25千伏80赫兹电压制式用于东南线，收到了更好、最好的经济效益。因此，在此后的电气化铁路采用单相交流25千伏制式，被欧洲各国及世界各国普遍采用。
技术实现思路
1、本发明的目的是，（一）1. 在若干个设备生命周期内，全部成本（含全部的调度、运行、维修、以及营业、服务等人员的人工成本，和全部设备成本）合计最低； 2.资源占用最少； 3. 环境损失最小； 4.具备时尚性，如：美观小巧免维护，互联、智能，且是信息高速传输，电脑芯片计算速度极快等。
2、（二）取消330千伏或400千伏或500千伏以下的降压变电站。包括取消高铁动车等的降压牵引变电站、以及沿铁路轨道线漫长的接触网、或受电轨、或短距离的电力无线发射和接受系统，以及相应的繁杂、繁多的附属设备，如，取消了接触网及附属设施以及相应的二次保护设备等等。
3、（三）取消输电线路或配电线路附近如100-200米之内专门的通讯基站或宏基站。
4、为实现上述发明目的 ，本发明的核心之一：使用或者说提出了三个新的电压等级（以交流系统例）。即：低压电压等级：0.999千伏（相电压）；中压配电电压等级：27.5千伏 ；高压输电电压等级 ：275千伏。通过这三个电压等级的引入，从而使超高压电压等级（注：不含330千伏这个电压等级，因为，取消了或者说替代了原先330千伏这个电压等级）。以下的电压等级得到最优化，力争电力系统的500千伏、或400千伏以下的降压领域里变电层级最少，在若干个设备寿命周期内的总成本（含所有相关的人工成本，包括电力营销领域电费收缴的相关设备成本和收费的人工成本等）最少。三个电压等级由来的解释：第一个电压等级交流：0.999千伏（相电压。即：999伏）。理由：在现行规程下最高的低压配电线的电压（电压等级）。其安全性和以及长年运行后其绝缘材料的可靠性，与220伏或110伏低压电没有十分明显的、或者说十分显著的区别，其性质属于同一级别，而仅仅存在数量上的“微乎其微”的差别。第二个电压等级交流：27.5千伏。理由：电压如果再升的话，其配电线路以及配电线路上的各种设备的绝缘（主要是27.5千伏绝缘线路的绝缘部分和绝缘子和线路上的降压配电变压器的绝缘部分的成本等的总合计）成本合计增加过快，经济性反而下降。27.5千伏，介于高压配电和中压配电之间（对于本发明是介于高压输电和低压配电之间），是最接近最经济电压的中压电压等级。第三个电压等级：275千伏。理由：低于超高压线路的下限，环境影响很小，正常天气情况下（绝大多数天气下）完全合乎标准，其环境影响完全可以接受的，即：属于电磁、声音、无线电干扰等环境影响完全可以接受的，且多数情况下可以忽略不计的最高的高压输电线路的上限值（附近）。并且，可以很好的兼容或衔接目前广泛应用的两种超高压和/或特高压序列，即：275千伏（原序列是220千伏） / 500千伏 / 1000千伏电压序列；和275千伏（原序列是330千伏 ）/750千伏 / 1500千伏序列。即没有220千伏和330千伏这两个电压等级，而用275千伏取代这两个电压等级。。
5、本发明使用（或者说提出）的另一个核心是：电能转换器的概念。电能转换器，是指将三相交流电或两相交流电或单相交流电或单极直流电或两极直流电或多极直流电的电能进行转换、传输、控制、检测、计量、并且具备记录、自诊断、比较、保护、通讯、交互、决策、执行等功能的电气设备和附属设备的统称。在交流系统中，可以理解为小型的“降压变电站”；在直流的系统或交直混合流系统中可以理解为小型的“换流站”、或小型的“逆变器”。
6、本发明是这样实现的：
7、本发明的高压输电线路的275千伏/27.5千伏的电能转换器可以理解为小型的“降压变电站”，该电能转换器的主要设备如：主变压器、主一次开关、主二次开关等，可以安置在275kv输电线路铁塔中，主要是原先铁塔的中间部分，也可伸出铁塔一小部分；或安置在输电铁塔的底部的基础中（杆塔基础内部或杆塔基础周围的保护区之内）。该“降压变电站”主变的容量为63000-120000千伏安左右，一次侧275千伏高压输电线的进线一般2回，二次侧27.5千伏高压配电线的出线一般4回，所有设备均采用小型化、紧凑型设备，利用输电杆塔（这里主要指原先275千伏的输电铁塔）中间的几乎闲置的无用的空间部分，其空闲的“容积”大致就够用。一次侧(275千伏)沿输电杆塔引入，二次侧的出线（27. 5千伏线路)沿着高压输电线（275千伏）的输电走廊配出，即：275千伏高压输电线下方是27.5千伏中压配电线（而且，还可以在27.5千伏中压配电线下方是999v的低压配电线），下方27.5千伏中压配电线可以是两座相邻 ” 降压变电站（电能转换器）联络线。此时的27.5千伏中压配电线就在275千伏高压输电线走廊内，同时，更多的情况是根据负荷的需要 t 接、支接上多个27.5千伏的中压配电线。现在的城市中220千伏、330千伏 输电线两基杆塔距离多数在100米-400米左右，因此，本发明275千伏输电线的相邻两基杆塔的距离多数也是100米-400米左右，可以根据负荷需要设置足够数量、容量的275千伏/27.5千伏的 “ 降压变电站 ”（电能转换器），一般情况下同塔双回高压输电线275千伏，在大城市或特大型城市或大负荷地区每1-2公里左右设置1座275千伏/27.5千伏的 “ 降压变电站 ”（电能转换器），在城镇、乡村等的负荷比较小的地区一般每10-20公里左右设置1座275千伏/27.5千伏的“降压变电站”（电能转换器）。可在一次电源线路的保护区内根据需要设置若干个通讯基站，一次电源线路两路互为备用。
8、同理，中压配电线路的27.5千伏/0.999千伏的电能转换器可以理解为小型的“降压变电站”，也是这样处理。即：27.5千伏中压配电线的杆塔内部（主要是27.5千伏中压配电铁塔的中间部分，也可伸出27.5千伏中压配电铁塔一小部分；或传统配电双杆的台变的形式 ）或输电铁塔的底部的基础中（杆塔基础内部或杆塔基础周围的保护区之内)。该“降压变电站”（电能转换器）的主变容量为一般为800-12000 千伏安左右的中型变压器，甚至是容量还要大一些的大型变压器，但几乎不采用容量在630千伏安以下的小型变压器，而传统的配电220v（相电压）系统存在所谓的“小容量，密布点”缺点，因为传统220伏（相电压）供电半径一般不超过0.5千米，而本发明的低压999伏（相电压）的供电半径一般不超过2.5千米，严格的说本发明的供电半径一般不超过2.0千米更恰当，实际的供电半径应在1.0-2.0公里的区间之内都是比较合理的。因此，本发明就不存在配电变压器所谓的“小容量，密布点”的问题。 因此，这时“降压变电站”一次侧是27.5千伏高压配电线路，一般2回 ；二次侧低压输出999v（相电压）一般4回。低压999v（相电压）出线可以沿27.5千伏中压配电线下方进行设置走线，该999v的低压配电线即是两座相邻的27.5千伏/999v的“降压变电站”的联络线（干线），同时，更多的情况是根据负荷的需要 t 接、支接上众多的999低压配电线线路。在一次电源线路的保护区内根据需要设置若干个通讯基站，一次电源线路两路互为备用。
9、对于低压999伏（相电压）的配线路采用三相三线制，一般是两相或单相或三相直接入户，就安置在用户原先分电箱处或室外电表箱等处即可。但是，三相999v（相电压）或两相999v（相电压）一般都不采用，因为容量太大，一般居民根本用不上。应该采用单相999v（相电压）接入居民用户的家中或屋外，通过低压的降压变压器（低压电能转换器的主要设备）将999v（相电压）变为民用的220v或110v等。低压999v/220v（或999v/110v）的变压器（低压电能转换器的主要设备）容量一般为30kw - 50kw，空载损耗极低，约5w- 10w左右。变压器一次侧设置999v开关一个，二次侧设置220v（或110v）的开关4-8个，并且在低压变压器（低压的电能转换器主要设备）设置调压开关，可以是有载调压开关，也可以是无载调压开关。目前最好是无载调压开关，当二次电压不合格时，此时的变压器跳开所有开关，进行相应无载调压，最后，合上相应的开关。此时的“变电站”（电能转换器）999v/220或999v/110的体积大小为250mm*300mm*350左右（一个普通单人枕头的90%-110%大小），价格大概为3-5千人民币的1.2倍左右。可在一次999伏电源线路上根据需要设置若干个通讯基站。
10、因此，本发明解决了500千伏（或400千伏或330千伏）及以下电压等级的降压变电站的站址以及大量的进出线占用土地以及规划、设计问题。即所谓的“落得下，送得出”的技术问题。
11、此外，在以往的配电系统中，高压降压变压器的带负荷调节电压分接头装置，不仅自身不可靠，还增加了变压器整体设计的复杂程度。有载调压变压器由于带负荷调整电压，不可避免地产生电弧，其积聚游离变压器油使有载调压变压器中的瓦斯冒出，有时还会引起误动作或误发信号。大容量变压器配置了有载调压分接头，的确给变压器的可靠运行造成了一定的影响，加大投资及运行费维护成本，变压器配置了有载调压分接头后，体积上要比同容量的变压器大，不仅增加了变压器的投资，同时也增加了运行维护费用，检修调压箱及附属设备时，停电维护所需时间也较长。本发明原则上取消了高压降压变压器的有载调压装置（不包括调压括电容器。不包括低压交流电能转换器中的变压器的有载调压装置）。
12、本发明的电能转换器一次侧电源可以是特高压输电线路或超高压输电线路或高压输电线路或高压配电线路或中压配电线路或低压配电线路（如交流999伏、直流1499伏），本发明的电能转换器二次侧输出可以是直流也可以是交流。
13、本发明原则上取消（330千伏-10千伏）的降压变电站，如380/220（国外欧洲）、330/110、220/110、275/20、220/66、110/35/10、66/20、66/10、35/10、20/0.38、20/0.19、10/0,38、10/0.19等等的降压变电站，而是将将原先变电站的容量分散掉，将变电站的容量化整为零分散到变电站高压侧（进线侧）输电线路必经的输电线路保护区中（输电走廊内，杆塔“内部 ” ）；并且取消或原则上取消110、66、35、20、10的电压等级，取消原先的330、220的电压等级并且新增一个高压高压输电等级275千伏和一个中压配电电压等级27.5千伏（或称做25千伏。和世界上多数国家高铁的触电网的对地电压一样。）和一个低压999伏（交流，相电压）或1499伏或（直流，单极对地电压）。
14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：500千伏（或400千伏）以下电压层级配置最优，变电层级最少；不存在500千伏（或400千伏）以下电压的降压变电站的站址选择问题；不存在500千伏（或400千伏）以下电压的变电站的的一二次进出线走廊规划选择问题；不存在500千伏（或400千伏）以下高压降压的变压器有载装置动作不可靠问题、以及维护复杂问题；不纯在低压用户电压值不合格问题；精确统计配电系统每一条线路的损耗；不存在断零线低压用户电器烧损问题；不存在欠费问题；不存在窃电问题或窃电立即被发现；调度、运行、检修、营业的工作最少；直流特高压、和直流超高压、和直流高压输电线路等的直流线路，中间可以根据需要有任意多的落点 ；不存在煤气、天然气等的泄漏、爆炸、中毒、燃烧等问题；
15、取消高铁、动车等的降压的牵引变电站和漫长的接触网或受电轨或非接触式的感应发电装置等，也就不存在牵引变电站平时负荷率极低的问题、和三相系统不平衡问题、以及接触网磨损问题、和漫长的接触网事故频发问题、和接触网存在换相区间问题、和个区间之间的绝缘间隔问题、和接触电弓磨损问题、和受电弓震动、和两个受电弓不能同时受电、和铁轨导电系统电阻值不稳定和纯在电腐蚀和干扰通讯等等问题，使用如固态电池或燃料电池等，使高铁或动车或地铁等的运行更经济，载客和载货量都明显提高，并且在高铁动车等的闲置、维修等的期间，在电网的低谷期间充电而在电网用电的高峰期间放电（储能发电形式的一种），载客量明显提高。
16、取消在架空电力线线路周边100-200米之内无线通讯基站（而在导线上悬挂通讯基站等），不存在通讯基站和/或杆塔的选址和占地问题，不存在通讯基站用电的线路损耗问题，不存在通讯基站防雷问题、不存在通讯基站遭到人为破坏损毁问题。
1.一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：在超高压输电等级之下增设三个电压等级、或者说在超高压输电电压等级之下实质上只有三个电压等级，分别是:
2. 根据权利要求1 所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是 ：以275千伏为代表的高压输电等级的范围是，在超高压输电电压的下限±5% - ±10%之内或下限±20%以内的高压输电电压等级，或在275千伏±20%之间的电压等级、或在国际权威组织最新对超高压的最新定义、建议的下限值±5—±10%之内或下限值±20%以内。
3. 根据权利要求1所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：以27.5千伏为代表的中压配电等级的范围是指配电电压等级在27 .5千伏±20%之间的电压等级，或电气化铁路所使用的电压等级，或电气化铁路所使用的电压等级的上限值的±20%之间的电压等级。
4. 根据权利要求1所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：低压配电等级0.999千伏交流相电压和/或低压配电等级1.499千伏直流极间对地电压的范围是指低压电上限值的 ± 5%—± 10%之内或上限值±20%以内的配电电压等级，或者是最近的国家标准、或者是最近的国际权威组织建议或推荐的标准、或者说最新的国际标准定义的低压电的上限值的 ± 5%—± 10%之内或上限值±20%以内的低压配电的电压等级。
5. 根据权利要求1所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：高压的电能转换器安置在电力杆塔的中间空心部位或杆塔底部或输电线路保护区内部，高压的电能转换器有明确的地理位置坐标，高压的电能转换器一次的电源线路同时附带通讯光缆或通讯电缆，低压的电能转换器安置在用户的室内或屋外，低压的电能转换器有明确的地理位置坐标，低压的电能转换器一次的电源线路同时附带通讯光缆或通讯电缆，高压的电能转换器和低压的电能转换器的一次设备和二次设备和通讯基站是一体化设计的或就近安置的，高压的电能转换器和低压的电能转换器本身有自我通讯功能模块、自我检测功能模块、高速计算功能模块、互相通讯功能模块等，高压的电能转换器的通讯基站安置在电力杆塔的中间空心部位或杆塔底部或输电线路保护区的内部，一般情况下高压的电能转换器的通讯基站安置在该电能转换器的底部，或通讯基站安置在或悬挂在输电线或配电线上或安置在输电杆塔或配电杆塔的顶部或杆塔的避雷针上或者是避雷线上；
6.根据权利要求1所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：
7. 根据权利要求1 所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是 ：
8.根据权利要求1所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：
9.根据权利要求1所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是：
10. 根据权利要求1 所述的一种提高配电系统供电受电容量和经济性的方法，其特征是 ：高铁或动车等使用电池供电，用停运时间段为电池充电，正常行驶时电池放电或电力高峰时电池放电，高铁或动车等的每一站都有两路或三路普通的市电供电，高铁或动车等的电池设置在列车底部或/和列车车厢的两侧或/和一侧，对于高铁或动等的“充电口”、“插座”、“插口”的具体位置，可以在列车的两侧，或列车的顶部或低部，无人自动充电装置对其充电，高铁或动车等的列车是双层或单层时，其层间的的高度小于2200mm或2150mm或2100mm或2050mm或2000mm或19500mm或1900mm或1850mm或1800mm或1750mm或1700mm或1650mm或1600mm或1550mm或1500mm或1450mm或1400mm或1350mm或1300mm或1250mm或1200mm或1150mm或1100mm1050mm或1000mm或950mm或900mm或850mm或800mm。
