CN103135020B - 一种考虑多种分布式电源接入的灵活组态实验平台 - Google Patents

Abstract

一种考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台，包括：实验操作面板、发电设备和负荷三部分；实验操作面板包括电源区、负荷区、若干母线区、若干阻抗区；发电设备通过对应的逆变装置连接实验操作面板的电源区；负荷连接实验操作面板的负荷区。试验平台可以根据需要实现适应于多种分布式电源接入的灵活网架。

Description

一种考虑多种分布式电源接入的灵活组态实验平台

技术领域

本发明涉及一种试验平台，尤其是一种考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台。

背景技术

近年来，分布式电源以其快捷、高效、灵活的特点开始大规模的应用于配电网中，起到平衡负荷、削峰填谷和降低峰谷差等功能。随着分布式电源的接入，配电网由无源网络变为一个遍布在电源和用户之间的网络。国家能源局《太阳能发电发展“十二五”规划》显示，到2015年底，太阳能发电装机容量目标达到2100万千瓦以上，其中分布式发电占近50%。在这样的背景下，分布式电源渗透率大幅提高给配电网的功率平衡、安全运行、电能质量等带来了很大的问题。在这样的背景下，需要一个试验平台对分布式电源接入配电网后的关键技术进行模拟测试及验证。

目前，现有的试验平台用于多种分布式电源接入的配电网相关实验多存在两方面的制约：

(1)现有试验平台电源连接组态屏位置固定，而且大多为单电源或双电源点接入，未考虑分布式电源。

(2)现有试验平台组态方式普遍单一，大多只能满足部分组态方式，不可以根据配电网络网架结构、分布式电源接入位置等多方面因素进行灵活组态。

本发明综合考虑了试验平台对多种分布式电源的良好接纳能力，同时兼顾配电网络接线方式本身对不同网络接线模式的兼容性，可以满足不同场景下物理模拟验证实验中配电网络网架结构、分布式电源接入位置等多方面因素变化的需求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，本发明提供一种灵活组态的试验平台，对光伏，风机，储能等设备接入配电网后配电网关键技术进行模拟测试及验证，可以满足不同的模拟场景下对多种分布式电源的良好接纳能力，以及对不同网络接线模式的良好兼容性。

本发明通过以下技术方案实现：

一种考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台，其特征在于，包括：实验操作面板、发电设备和负荷三部分；

实验操作面板包括电源区、负荷区、若干母线区、若干阻抗区；

发电设备通过对应的逆变装置连接实验操作面板的电源区；

负荷连接实验操作面板的负荷区。

较佳的，实验操作面板还包含断路器区及辅助断路器区，断路器区及辅助断路器区连接一断路器柜，用于控制电路通断。

较佳的，若干母线区包括：第一母线区、第二母线区、第三母线区，3个母线区采用多点结构，通过连接片组合，用于对电源区和断路器区和辅助断路器区进行扩充，避免一点接入过多插头，减小接线复杂性。

较佳的，若干阻抗区包括第一阻抗区、第二阻抗区，第一阻抗区及第二阻抗区的阻抗由外部接入，以保证阻抗值灵活可变，减小辐射状接线复杂程度。

较佳的，发电设备包括外部母线降压后接入点、风电机组、光伏电池组、储能电池组；其中，外部母线降压后接入点用于模拟配电网中平衡节点，风电机组、光伏电池组作为配电网变电站供电设备或者分布式电源供电设备，储能电池组用于配合分布式电源供电。

较佳的，负荷包括电子负荷及日常用电负荷，用以保证仿真实验中光伏电池组及风电机组的能源充分利用。

本发明采用了以上技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明充分考虑了分布式电源、储能等新型设备的接入及其扩展，可以用于研究多种分布式电源配合储能对于配电网的影响。

2、本发明中配电网网架结构灵活可变。目前10KV配网常见的网架结构包括两大类，一类是架空线路类，包括电源线辐射接线模式、不同母线出线的环式接线模式、不同母线三回馈线的环式接线模式、分段联络接线模式等；第二类是电缆线路类，除了与架空线相同的单电源线辐射接线模式、不同母线出线的环式接线模式外还包括双电源双辐射接线、两联络双∏接线模式、3-1”主备接线模式、“4-1”主备接线模式等结构。本发明可以灵活实现以上所有网架结构，可以用以研究不同网络、不同运行方式下，配电网的关键技术模拟。

3、本发明在操作面板布置中充分考虑了网架结构和分布式电源接入对于操作面板连线的影响，进行了合理布局，用以降低操作面板接线复杂程度，保证接线后的直观性。

附图说明

图1是本发明系统平台连接原理示意图；

图2是本发明实验操作平台面板图；

图3是本发明试验平台机械图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，发电设备包括外部母线降压后接入点4、风电机组及其逆变装置1、光伏电池组及其逆变装置2、储能电池组及其逆变装置3，其中外部母线降压后接入点4主要用于模拟配电网中平衡节点，风电机组1、光伏电池组2可以作为配电网变电站供电设备或者分布式电源供电设备，储能电池组3用于配合分布式电源供电。

如图1所示，负荷包括电子负荷5及实验室照明等日常用电负荷6，用以保证仿真实验中光伏风机等能源充分利用。

如图1所示，各种发电设备通过实验操作面板7与所述电源区连接，发电设备1、2、3、4经由逆变装置接入实验操作面板7电源区9；负荷5、6接入实验操作面板7负荷区12。

实验操作平台面板图如图2所示，实验操作面板包含电源区9、母线区110、断路器区11、负荷区12、第二母线区13、第一阻抗区14、辅助断路器区15、第三母线区16、第二阻抗区17这样九部分。采用这种集中式的分块方式是为了方便外围母线柜，断路器柜及电子负荷柜等接入灵活组态试验平台，降低灵活组态试验平台内部接线难度。

电源区9共有10个电源点，用于连接风电机组1，光伏电池组2，储能电池组3等外部电源，在考虑分布式电源储能等的电网结构中也可以将该电源区节点接入配网支路。

母线区共分为三大组，采用多点结构，通过连接片自由组合连接，避免一点接入过多插头，减小接线复杂性。第一母线区2共有10组母线，用于对电源点进行扩充，可以用于改变配电网运行方式；第二母线区13,第三母线区16都有15组连接线，分别用于对断路器区11和辅助断路器区15进行扩充。

断路器区11与辅助断路器区15与断路器柜8连接，用于控制电路通断。断路器区11共计24个断路器，这些断路器可以满足一般电网结构中断路器数目要求，按照6*4布置，便于配电网结构中环式接线模式和主备接线模式的连接。辅助断路器区15共计14个断路器，14*1布置，一方面可以节省空间，另一方面是在辐射状接线中可以利用辅助断路器区15减小接线的复杂程度。

阻抗区共有两组，为了满足需要模拟的小规模电路的极限情况，第一阻抗区14,第二阻抗区17分别有25组阻抗。在小规模的电路中，第一阻抗区14主要用于模拟配网架构中线路阻抗，第二阻抗区17主要用于模拟电网接入负荷前短距离线路阻抗。为了保证阻抗值能够灵活适应配电网的不同需求，阻抗采用外部接入的方式，同时各阻抗间可以进行串联，用以仿真多段线路连接，线路之间的支路可以由所述母线区3进行扩展。

负荷区12共计35组负荷，按5*7布置，可以连接电子负荷5及实验室照明等日常用电负荷6，考虑到在需要模拟的实际配电网中，发电设备（分布式电源）1、2、3接入位置普遍与负荷较为接近，在实验操作平台设计中将负荷区与电源区相邻，负荷节点个数可以满足一般小规模仿真实验要求。

图3是本发明试验平台机械图，试验平台正面面板为所述实验操作平台面板，试验平台左侧设有电源设备引线接入口18及负荷开关柜引线接入口19，试验平台右侧设有断路器柜8接入口20，用于接入断路器引线。试验平台下部21用于本试验平台母线柜，二次设备监控等其他设备接入，同时便于在实验中对实验设备进行扩展。

整个考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台工作流程为，首先选定需要的配电网络结构，将所需配电网电源按自上而下的顺序接入电源区9上部，将分布式电源按自下而上的顺序接入电源区9；根据负荷参数对负荷区12接入电子负荷5及实验室照明等日常用电负荷6；然后按照配电网络结构对网络进行搭建，具体阻抗区14和17、断路器区11和辅助断路器区15及母线区10和13和16推荐接入方式如前所述，接入完成后可以根据具体模拟配电网技术内容需要进行调整。综上所述，本发明可以实现适应于多种分布式电源接入的灵活组态，可以满足不同的模拟场景下对多种分布式电源的良好接纳能力，以及对不同网络接线模式的良好兼容性。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (3)

1.一种考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台，其特征在于，包括：实验操作面板、发电设备和负荷三部分；

所述实验操作面板包括电源区、负荷区、若干母线区、若干阻抗区；

所述发电设备通过对应的逆变装置连接所述实验操作面板的电源区；

所述负荷连接所述实验操作面板的负荷区；其中：

所述实验操作面板还包含断路器区及辅助断路器区，所述断路器区及所述辅助断路器区连接一断路器柜，用于控制电路通断；

所述若干母线区包括：第一母线区、第二母线区、第三母线区，所述3个母线区采用多点结构，通过连接片组合，用于对所述电源区和所述断路器区和所述辅助断路器区进行扩充，避免一点接入过多插头，减小接线复杂性；

所述若干阻抗区包括第一阻抗区、第二阻抗区，所述第一阻抗区及所述第二阻抗区的阻抗由外部接入，以保证阻抗值灵活可变，减小辐射状接线复杂程度。

2.如权利要求1所述的考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台，其特征在于，所述发电设备包括外部母线降压后接入点、风电机组、光伏电池组、储能电池组；其中，所述外部母线降压后接入点用于模拟配电网中平衡节点，风电机组、光伏电池组作为配电网变电站供电设备或者分布式电源供电设备，储能电池组用于配合分布式电源供电。

3.如权利要求1所述的考虑多种分布式电源接入的灵活组态试验平台，其特征在于，所述负荷包括电子负荷及日常用电负荷，用以保证仿真实验中光伏电池组及风电机组的能源充分利用。