CN102074966A - 在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统及方法，配网终端中设有第一采集分析模块，配网终端通过第一采集分析模块采集并处理断路器的状态量；配网终端中设有第二采集分析模块，配网终端通过第二采集分析模块采集并处理分布式电源并网馈线的模拟量信息；配网终端中设有第三采集分析模块，配网终端通过第三采集分析模块采集配电网负载情况及运行状况；配网终端中设有监控器，配网终端通过监控器监控储能单元状况；配网终端根据采集的分布式电源、配电网络及储能单元状况进行相应处理。克服现有分布式电源并网运行过程中分布式发电与配电系统相结合出现的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力供配电技术领域，尤其是涉及一种配网终端和分布式电源并网技术。
背景技术
电力行业标准DL/T 721-2000《配电网自动化系统远方终端》对配电网自动化系统远方终端的定义为：配电网自动化系统远方终端是用于配电网配电回路的各种配电远方终端、配电变压器远方终端以及中压监控单元(配电自动化及管理系统子站)等设备的统称。采用通信通道完成数据采集和远方控制等功能。
分布式发电(Distributed Generation，简称DG)是指利用分布在负荷附近的、中小规模的发电装置经济、高效、可靠地发电。全球范围的能源危机和环境危机使得新兴能源的开发和利用成为一种迫切的需求。基于新能源利用的分布式发电技术也越来越受到人们的重视。许多国家出台了优惠政策，鼓励使用分布式发电，同时，随着科学技术的迅速发展，分布式发电的优势也逐渐显现，导致越来越多的分布式电源并入电网运行，而分布式发电并网运行对配电网运行的影响也越来越严重。
由于DG机组的容量比较小，容易受到负荷变化的影响。并且分布式发电的属于新兴技术，某些控制和运行措施还不太完善，还在进一步发展。大量的分布式电源并网运行会给系统带来不可控制和难以管理的局面，造成稳定性、电网安全性等一系列问题。同时目前分布式发电中应用比较成熟的风力发电和太阳能发电这两种发电方式受环境的影响较大，输出功率不稳定。
如何将分布式发电与配电系统相结合，仍是长期以来悬而未决的问题，包括了充分发挥分布式电源效益、提高分布式电源质量，加强电网系统可控性、稳定性等一系列问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统，克服现有分布式电源并网运行过程中分布式发电与配电系统相结合出现的问题；通过对分布式电源并网实现三遥，可以在分布式电源并网系统出现越限状况时，分离分布式电源并网系统与配电网络，以避免影响配电网络的正常运行；配网终端通过对储能单元的管理，可以在分布式发电装置不能正常工作时向用户持续提供电力，减少分布式电源输出功率不稳定对电网的影响。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，克服现有分布式电源并网运行过程中分布式发电与配电系统相结合出现的问题；通过对分布式电源并网实现三遥，可以在分布式电源并网系统出现越限状况时，分离分布式电源并网系统与配电网络，以避免影响配电网络的正常运行；配网终端通过对储能单元的管理，可以在分布式发电装置不能正常工作时向用户持续提供电力，减少分布式电源输出功率不稳定对电网的影响。
为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案是：一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统，包括配电网络、分布式电源、配网终端、储能单元，所述配电网络与分布式电源之间的并网馈线上设有断路器，所述分布式电源与所述储能单元连接，分布式电源和储能单元共同与用户负载连接；所述配电终端中设有第一采集分析模块、第二采集分析模块、第三采集分析模块、监控器；所述第一采集分析模块采集并处理断路器的状态量，所述第二采集分析模块采集并处理分布式电源并网馈线的模拟量信息，所述第三采集分析模块采集配电网负载情况及运行状况，所述监控器监控储能单元状况。
作为改进，所述第一采集分析模块采集并处理断路器得到的状态量包括当前位置、储能完成情况、通信是否正常等信息。
作为改进，所述第二采集分析模块与分布式电源并网馈线之间设有电压互感器和电流互感器，电压互感器和电流互感器将分布式电源并网馈线上的一次侧高电压和一次侧大电流转换成适合A/D转换电路输入的模拟量，并将该模拟量信号传送至第二采集分析模块。
为解决上述技术问题之二，本发明的技术方案是：一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，包括配电网络、分布式电源、配网终端、储能单元，所述配电网络与分布式电源之间的并网馈线上设有断路器；具体包括以下步骤：
(a)所述配网终端中设有第一采集分析模块，配网终端通过第一采集分析模块采集并处理断路器的状态量；
(b)配网终端中设有第二采集分析模块，配网终端通过第二采集分析模块采集并处理分布式电源并网馈线的模拟量信息；
(c)配网终端中设有第三采集分析模块，配网终端通过第三采集分析模块采集配电网负载情况及运行状况；
(d)配网终端中设有监控器，配网终端通过监控器监控储能单元状况；
(e)配网终端根据采集的分布式电源、配电网络及储能单元状况进行相应处理。
作为改进，所述步骤(a)中，在配网终端中采集并处理断路器的状态量包括当前位置、储能完成情况、通信是否正常等信息。
作为改进，所述步骤(b)具体包括：
(b1)根据分布式电源并网馈线等级通过电压互感器和电流互感器将分布式电源并网馈线上的一次侧高电压和一次侧大电流转换成适合A/D转换电路输入的模拟量；
(b2)在配网终端中采集输入量并通过对采样数据处理得到分布式电源并网的运行状况。
作为改进，所述步骤(c)具体包括：
(c1)配网终端采集配电网络馈线的数据经过处理得到馈线的负荷状况；
(c2)配网终端与其它配网终端通信以得到配电网络的运行状况。
作为改进，所述步骤(d)具中，配网终端通过监控器监控储能单元状况后，控制储能单元接收分布式电源的充电或是向用户负载供电。
作为改进，所述步骤(e)具体包括：
(e1)配网终端根据采集的分布式电源以及配电网络运行状况进行判断，当分布式电源发电容量满足该地区的负荷时，配电网络可退出运行，由分布式电源对地区负荷供电；
(e2)当分布式电源发电容量满足该地区的负荷同时有超出时，配网终端控制储能单元投入运行进行储能；
(e3)当分布式电源发电容量满足该地区的负荷同时有超出储能单元容量时，配网终端控制配电网络并入系统，分布式发电将多余的电能送向电网；
(e4)当分布式电源发电容量不能满足该地区的负荷时，配网终端控制储能单元投入运行向用户负载供电；
(e5)当分布式电源发电容量与储能系统容量都不能满足该地区的负荷时，配网终端控制配电网络并入向用户负载供电；
(e6)当配网终端监测到分布式电源发电量不能正常向用户提供电力时，配网终端控制断路器分离分布式电源并网馈线，并投入储能单元持续向用户负载供电；
(e7)当配网终端监测到配电网络发生故障时，控制断路器分离分布式电源并网系统并切离储能装置，以防止影响到配电网络的重合闸及恢复过程；
(e8)当配电网络崩溃或发生意外灾害时，配网终端可通过分布式电源并网系统维持重要用户负载供电。
作为改进，所述储能单元为蓄电池组。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
本发明通过一种在配网终端中对分布式电源并网实现三遥，并结合配电网负载状况以及储能单元管理以结合分布式发电与配电系统的方法，克服了现有分布式电源并网运行过程中，分布式发电与配电系统相结合出现的问题。通过对分布式电源并网实现三遥，可以在分布式电源并网系统出现越限状况时，分离分布式电源并网系统与配电网络，以避免影响配电网络的正常运行。配网终端通过对储能单元的管理，可以在分布式发电装置不能正常工作时向用户持续提供电力，减少分布式电源输出功率不稳定对电网的影响。在配电网络崩溃或发生意外灾害时，配网终端可通过重组网利用分布式电源并网系统维持重要用户的供电。配网终端通过采集与处理分布式电源、配电网络以及储能单元运行状况，可以通过综合当前分布式电源、储能容量、电网负载情况，选择合适的供电方式，协调分布式电源并网系统与配电网络的运行，提高系统的能源利用率，改善电能质量和系统稳定性。
附图说明
图1是本发明的配网终端采集与处理断路器的状态量流程图；
图2是本发明的配网终端采集与处理分布式电源、配电网络以及储能单元运行状况流程图；
图3是本发明的配网终端根据负荷处理分布式电源并网状况流程图；
图4是本发明的配网终端异常状况处理流程图；
图5是本发明系统连接示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。
如图5所示，一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统，包括配电网络、分布式电源、配网终端、储能单元，所述配电网络与分布式电源之间的并网馈线上设有断路器，所述分布式电源与所述储能单元连接，分布式电源和储能单元共同与用户负载连接；所述配电终端中设有第一采集分析模块、第二采集分析模块、第三采集分析模块、监控器；所述第一采集分析模块采集并处理断路器的状态量，所述第二采集分析模块采集并处理分布式电源并网馈线的模拟量信息，所述第三采集分析模块采集配电网负载情况及运行状况，所述监控器监控储能单元状况。
如图1所示，配网终端采集并处理断路器的状态量流程，首先在分布式电源并网馈线侧布置断路器，以能分离分布式电源并网系统；然后在配网终端中采集并处理断路器的状态量，包括当前位置、储能完成情况以及通信是否正常等信息；再将采集的状态量上报主站。
如图2所示，本发明需要采集与处理分布式电源、配电网络以及储能单元运行状况。
用电压互感器PT和电流互感器CT将分布式电源并网馈线以及配电网络馈线的一次侧高电压和一次侧大电流变换成二次侧低电压和二次侧小电流。二次侧低电压为220V/100V，二次侧小电流为5A/1A。电压互感器PT和电流互感器CT起到了隔离和降低幅值的作用。
储能单元采用蓄电池组，其中蓄电池都是串联使用，其中只要有一个蓄电池损坏，整个蓄电池组就失去作用，只要有个别蓄电池性能下降，则最差者会决定整个蓄电池组的供电能力，所以需要对蓄电池组中每个电池进行监测及故障诊断。采用线性隔离单元将储能单元的每节蓄电池的电压取出。
分布式电源并网馈线以及配电网络馈线的二次侧低电压和二次侧小电流加上储能单元的蓄电池电压信号可直接接入到配网终端中，并需要对二次回路做安全防护。
配网终端在遥测模块中将二次侧低电压和二次侧小电流以及采集的蓄电池电压变换为适合A/D输入的模拟量，将输入信号经过滤波，电平变换处理成0～+5V的电压信号，输入到A/D转换器上。
A/D转换电路将模拟量转换成数字量，送入配网终端遥测模块的主处理芯片，主处理芯片对采样来的数据用相应算法处理后可得到分布式电源和配电网络的运行状况以及当地的实时用电负荷，同时可以监测储能单元中每个蓄电池的运行状况，判断电池性能和容量。
如图3所示，本发明的配网终端根据负荷处理分布式电源并网状况流程：
配网终端根据采集的分布式电源以及配电网络运行状况进行判断，当分布式电源发电容量满足该地区的负荷时，电网可退出运行，由分布式电源对地区负荷供电；
当分布式电源发电容量满足该地区的负荷同时有超出时，配网终端检测储能系统当前容量，当储能系统未充满时控制储能系统投入运行进行储能；
当分布式电源发电容量满足该地区的负荷同时有超出储能系统容量时，配网终端控制配电网络并入系统，分布式发电将多余的电能送向电网；
当分布式电源发电容量不能满足该地区的负荷时，配网终端检测储能系统当前容量，如储有能量则控制储能系统投入运行向负荷供电。当储能系统要过放时，则切断储能系统的供电；
当分布式电源发电容量与储能系统容量都不能满足该地区的负荷时，配网终端控制配电网络并入系统向负荷供电；
如图4所示，本发明的配网终端异常状况处理流程：
配网终端分析采集的分布式电源的运行参数，并上报主站。如出现偏离标准的越限状况，则通知分布式电源发电系统，使分布式电源发电系统与配电网络分离。如检测到分布式电源发电系统并未成功与配电网络分离，或分布式电源发电系统不能响应分离指令，则通过断路器将分布式电源并网系统与配电网络分离，以保证配电网络供电可靠性。
在一些特殊情况下，如太阳能发电的夜间，风力发电无风时，当配网终端监测到分布式发电装置不能正常向用户提供电力时，控制断路器分离分布式电源并网系统，并投入储能装置持续向用户供电。
配网终端检测配电网络状况，如配电网络出现异常，则切离储能装置并通知分布式电源发电系统，使分布式电源发电系统与配电网络分离。如检测到分布式电源发电系统并未成功与配电网络分离，或分布式电源发电系统不能响应分离指令，则通过断路器将分布式电源并网系统与配电网络分离，以防止影响到配电网络的重合闸及恢复过程。
当配电网络崩溃或发生意外灾害时，配网终端可通过分布式电源并网系统维持重要用户的供电。配网终端也能接收并执行主站的指令，控制断路器的合闸和跳闸，起动储能以及动作闭锁等，以使分布式电源并网系统能正常工作，并保护配电网络。并可通过分布式电源并网系统协调配电网电容投切补偿和分布式电源的无功调节，优化系统的功率因数控制，提高系统供电质量。
本发明通过一种在配网终端中对分布式电源并网实现三遥，并结合配电网负载状况以及储能单元管理以结合分布式发电与配电系统的方法，克服了现有分布式电源并网运行过程中，分布式发电与配电系统相结合出现的问题。通过对分布式电源并网实现三遥，可以在分布式电源并网系统出现越限状况时，分离分布式电源并网系统与配电网络，以避免影响配电网络的正常运行。配网终端通过对储能单元的管理，可以在分布式发电装置不能正常工作时向用户持续提供电力，减少分布式电源输出功率不稳定对电网的影响。在配电网络崩溃或发生意外灾害时，配网终端可通过重组网利用分布式电源并网系统维持重要用户的供电。配网终端通过采集与处理分布式电源、配电网络以及储能单元运行状况，可以通过综合当前分布式电源、储能容量、电网负载情况，选择合适的供电方式，协调分布式电源并网系统与配电网络的运行，提高系统的能源利用率，改善电能质量和系统稳定性。
Claims (10)
1.一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统，其特征在于：包括配电网络、分布式电源、配网终端、储能单元，所述配电网络与分布式电源之间的并网馈线上设有断路器，所述分布式电源与所述储能单元连接，分布式电源和储能单元共同与用户负载连接；所述配电终端中设有第一采集分析模块、第二采集分析模块、第三采集分析模块、监控器；所述第一采集分析模块采集并处理断路器的状态量，所述第二采集分析模块采集并处理分布式电源并网馈线的模拟量信息，所述第三采集分析模块采集配电网负载情况及运行状况，所述监控器监控储能单元状况。
2.根据权利要求1所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统，其特征在于：所述第一采集分析模块采集并处理断路器得到的状态量包括当前位置、储能完成情况、通信是否正常的信息。
3.根据权利要求1所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的系统，其特征在于：所述第二采集分析模块与分布式电源并网馈线之间设有电压互感器和电流互感器，电压互感器和电流互感器将分布式电源并网馈线上的一次侧高电压和一次侧大电流转换成适合A/D转换电路输入的模拟量，并将该模拟量信号传送至第二采集分析模块。
4.一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：包括配电网络、分布式电源、配网终端、储能单元，所述配电网络与分布式电源之间的并网馈线上设有断路器；具体包括以下步骤：
(a)所述配网终端中设有第一采集分析模块，配网终端通过第一采集分析模块采集并处理断路器的状态量；
(b)配网终端中设有第二采集分析模块，配网终端通过第二采集分析模块采集并处理分布式电源并网馈线的模拟量信息；
(c)配网终端中设有第三采集分析模块，配网终端通过第三采集分析模块采集配电网负载情况及运行状况；
(d)配网终端中设有监控器，配网终端通过监控器监控储能单元状况；
(e)配网终端根据采集的分布式电源、配电网络及储能单元状况进行相应处理。
5.根据权利要求4所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：所述步骤(a)中，在配网终端中采集并处理断路器的状态量包括当前位置、储能完成情况、通信是否正常的信息。
6.根据权利要求4所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：所述步骤(b)具体包括：
(b1)根据分布式电源并网馈线等级通过电压互感器和电流互感器将分布式电源并网馈线上的一次侧高电压和一次侧大电流转换成适合A/D转换电路输入的模拟量；
(b2)在配网终端中采集输入量并通过对采样数据处理得到分布式电源并网的运行状况。
7.根据权利要求4所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：所述步骤(c)具体包括：
(c1)配网终端采集配电网络馈线的数据经过处理得到馈线的负荷状况；
(c2)配网终端与其它配网终端通信以得到配电网络的运行状况。
8.根据权利要求4所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：所述步骤(d)具中，配网终端通过监控器监控储能单元状况后，控制储能单元接收分布式电源的充电或是向用户负载供电。
9.根据权利要求4所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：所述步骤(e)具体包括：
(e1)配网终端根据采集的分布式电源以及配电网络运行状况进行判断，当分布式电源发电容量满足该地区的负荷时，配电网络可退出运行，由分布式电源对地区负荷供电；
(e2)当分布式电源发电容量满足该地区的负荷同时有超出时，配网终端控制储能单元投入运行进行储能；
(e3)当分布式电源发电容量满足该地区的负荷同时有超出储能单元容量时，配网终端控制配电网络并入系统，分布式发电将多余的电能送向电网；
(e4)当分布式电源发电容量不能满足该地区的负荷时，配网终端控制储能单元投入运行向用户负载供电；
(e5)当分布式电源发电容量与储能系统容量都不能满足该地区的负荷时，配网终端控制配电网络并入向用户负载供电；
(e6)当配网终端监测到分布式电源发电量不能正常向用户提供电力时，配网终端控制断路器分离分布式电源并网馈线，并投入储能单元持续向用户负载供电；
(e7)当配网终端监测到配电网络发生故障时，控制断路器分离分布式电源并网系统并切离储能装置，以防止影响到配电网络的重合闸及恢复过程；
(e8)当配电网络崩溃或发生意外灾害时，配网终端可通过分布式电源并网系统维持重要用户负载供电。
10.根据权利要求4至9任意一项所述的一种在配网终端中结合分布式发电与配电网络的方法，其特征在于：所述储能单元为蓄电池组。
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