CN106786594B - 一种含重要负荷的交直流混合配电系统 - Google Patents
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Abstract
一种含重要负荷的交直流混合配电系统，含有一个变电站；含有一个AC/DC双向变流器；含有一个总开关件；含有一个滤波电容器；含有至少一个交流负荷；含有至少一个连接第一分支开关件的配电箱；含有一个电动汽车充换电站。所述电动汽车充换电站包含：一个平波电抗器、一条直流母线DC bus、一个连接DC/AC逆变器的站内负荷、至少一个连接DC/DC变流器的电动汽车充电桩。本发明一种含重要负荷的交直流混合配电系统，可以将分布式电源的直流电直接馈送入交流配电网中，而不需架设新线路。这样既节约了运行和投资成本，又综合了配电网交流和直流供电的优点，具有较明显的优势，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及配电网输电功率增容技术领域，具体是一种含重要负荷的交直流混合配电系统。
背景技术
我国为了优化能源结构，缓解环境保护的压力，使电网的发展更加符合节约型社会的发展要求，电力行业“十二五”规划综合考虑长远电网发展战略和各种电源结构的经济性，提出了“优先开发水电、优化发展煤电、大力发展核电、积极推进新能源发电、适度发展天然气集中发电、因地制宜发展分布式发电”的方针。但是在新能源分布式发电快速发展的同时，分布式电源并网运行的问题也随之而来，分布式电源馈送入配电网的趋势越来越明显。当分布式电源所占比重越来越大时，对配电网的影响将越来越严重，并给配电网的运行控制带来诸多的问题，如可靠性、继电保护、规划以及控制等一系列问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明解决现有配电网输送交流和直流的方案存在成本高、工程量大、施工周期长及对用户影响严重等问题，提出一种含重要负荷的交直流混合配电系统，可以将分布式电源的直流电直接馈送入交流配电网中，而不需架设新线路。这样既节约了运行和投资成本，又综合了配电网交流和直流供电的优点，具有较明显的优势，具有广阔的应用前景。
本发明采取的技术方案为：
一种含重要负荷的交直流混合配电系统，含有一个变电站；含有一个AC/DC双向变流器；含有一个总开关件；含有一个滤波电容器；含有至少一个交流负荷；含有至少一个连接第一分支开关件的配电箱；含有一个电动汽车充换电站。所述电动汽车充换电站包含：一个平波电抗器、一条直流母线DC bus 、一个连接DC/AC逆变器的站内负荷、至少一个连接DC/DC变流器的电动汽车充电桩；所述变电站低压侧中性点与AC/DC双向变流器相连，所述变电站低压侧中性点与交流负荷的滤波电容器和直流负荷的平波电抗器相连；所述AC/DC双向变流器直流侧与变电站低压侧中性点相连，AC/DC双向变流器交流侧与交流主网相连；所述DC/DC变流器低压侧与电动汽车充电桩相连，DC/DC变流器高压侧与直流母线DC bus相连；所述DC/AC逆变器交流侧与站内负荷相连，DC/AC逆变器直流侧与直流母线DC bus 相连；所述总开关件设在变电站出口侧，总开关件与交流负荷的滤波电容器和直流负荷的平波电抗器相连；所述第一分支开关件一侧通过配电箱与交流负荷相连，第一分支开关件另一侧与直流母线DC bus 相连；第二分支开关件一侧连接同线交直流馈送线路，第二分支开关件另一侧连接逆变器一侧，逆变器另一侧连接直流母线DC bus 。
进一步的，所述总开关件为空气开关或者断路器。
进一步的，所述第一分支开关件为空气开关或者断路器。
进一步的，所述第二分支开关件为空气开关或者断路器。
进一步的，直流配电系统中的电能传输均为直流电能形式。
进一步的，电动汽车充电桩接口处DC/DC变换器是双向的，电动汽车充电桩通过双向DC/DC变流器，向居民负荷反送电能。
相比于现有的提高配电网线路输电容量的技术，本发明一种含重要负荷的交直流混合配电系统，具有如下优点：
1：本发明无需改变原配电网线路结构，只需要升级现有配电网所使用的电缆。通过同一根导线即可传输交流与直流电能，该系统可以将交直流电能传输至指定区域后，分别向交流直流负荷供电。
2：本发明中装设有总断路器/开关和用户支路分支断路器/开关，可在配网系统发生故障时，按需控制各断路器/开关的通断，以将故障对配电网的影响降至最低。
3：本发明仅需在现有配电系统中引入一套AC/DC变换系统，工程量小，实现方便，可行性高。
4：节省线路资源，不需分开单独架设交流配电线路和直流配电线路，即可实现交流与直流电能的配送。
5：本发明系统中电源侧和负荷侧均采用了隔离措施，叠加的直流分量不会影响现有交流输电系统的参数，同时直流电的发、输和用电也不会受到交流系统的影响。
6：本发明在不改变线路电缆的情况下，引入直流分量，待电能输送至目的地后，通过加装滤波电容器实现对交流负荷的供电，通过加装平波电抗器实现对直流负荷的供电，该方案具有不改变输电线路结构的优点，仅需额外增加一些其他的滤波单元和平波单元，该含重要负荷的交直流混合配电系统，用于面对电动汽车接入之后对配电网输送电能形式需求的多样性。
附图说明
图1是一种现有的交流配电系统的结构示意图。
图2是本发明含重要负荷的交直流混合配电系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图2所示，一种含重要负荷的交直流混合配电系统，
含有一个变电站1；
含有一个AC/DC双向变流器2；
含有一个总开关件3；
含有一个滤波电容器4；
含有至少一个交流负荷8；
含有至少一个连接第一分支开关件6的配电箱7；
含有一个电动汽车充换电站，所述电动汽车充换电站包含：
一个平波电抗器5、
一条直流母线DC bus 9、
一个连接DC/AC逆变器11的站内负荷13、
至少一个连接DC/DC变流器10的电动汽车充电桩12；
所述变电站1低压侧中性点与AC/DC双向变流器2相连，所述变电站1低压侧中性点与交流负荷8的滤波电容器和直流负荷的平波电抗器相连；
所述AC/DC双向变流器2直流侧与变电站1低压侧中性点相连，AC/DC双向变流器2交流侧与交流主网相连；
所述DC/DC变流器10低压侧与电动汽车充电桩12相连，DC/DC变流器10高压侧与直流母线DC bus 9相连；
所述DC/AC逆变器11交流侧与站内负荷13相连，DC/AC逆变器11直流侧与直流母线DC bus 9相连；
所述总开关件3设在变电站1出口侧，总开关件3与交流负荷8的滤波电容器和直流负荷的平波电抗器相连；
所述第一分支开关件6一侧通过配电箱7与交流负荷8相连，第一分支开关件6另一侧与直流母线DC bus 9相连；
第二分支开关件14一侧连接同线交直流馈送线路，第二分支开关件14另一侧连接逆变器15一侧，逆变器15另一侧连接直流母线DC bus 9。同线交直流馈送线路即为：一条线路上同时输送交流电能和直流电能。
所述总开关件3为空气开关或者断路器。
所述第一分支开关件6为空气开关或者断路器。
所述第二分支开关件14为空气开关或者断路器。
直流配电系统中的电能传输均为直流电能形式。
电动汽车充电桩12接口处DC/DC变换器10是双向的，电动汽车充电桩12通过双向DC/DC变流器，向居民负荷反送电能。
AC/DC双向变流器2将主网提供的110kV AC整流为10kV DC，传输到直流母线DCbus 9。DC/AC逆变器11将10kV DC 逆变为380V AC供站内负荷13使用。DC/DC变流器10将10kV DC降压为500V DC供充电桩使用。配电箱7将10kV AC降压为380V AC供居民使用。断路器/开关在线路故障短路时，将其他各支路线路断开，保证电网以及直流微网对重要负荷的供电。
本发明的工作模式有以下几种：
1、当系统正常运行时，交流主网中的交流电经过AC/DC双向变流器2整流为直流电，经交直流混合配电网中输电线路，输送至直流负载的目的区域后，经平波电抗器处理后连入直流母线，DC/DC变流器10、DC/AC逆变器11将电能分别供给站内负荷13和电动汽车充电桩12。
经交直流混合配电网中输电线路，输送至交流负载的目的区域后，经滤波电容器4处理后连入交流母线，配电箱7将电压等级处理后，供给居民用电或其他交流负荷。此时第二分支开关件14处于断开状态。
2、当配电网中某用户支路发生故障时，立即断开故障所在支路的第一分支开关件6，将故障支路与配网分离，其他非故障居民用户支路则不受故障支路影响，而保持正常工作状态；当故障支路的故障排除后，再通过控制第一分支开关件6，将该支路重新投入配电网系统，以期尽可能减小故障对配网运行的影响。
3、当配电网发生故障时，总开关件3立刻断开，第二分支开关件14闭合，含电动汽车充放电站中的电动汽车充电桩12，通过DC/DC变换器10、逆变器15反送电能供给居民负荷和重要负荷，以应对故障等紧急情况。
图2所示的本发明具体实施例中，AC/DC双向变流器2、配电箱7连接的变压器、DC/DC变流器10、DC/AC逆变器11的电压等级均以一实例进行设计和阐述，在实际应用中可根据实际系统容量需求来选择和确定电压等级。
综上所述，本发明的直流配电系统在不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级居民线路，在不影响原居民负荷用电的情况下，通过原线路对交直流电能混合输送，具有对原配电线路损耗小、节能环保、可靠性高、可扩展性好的优点，且所提供的直流电能能够满足电动汽车或者其他直流负载接入对配电网的需求，是一种新型交直流混合的配电系统，该系统利用直流不受系统功角稳定限制的特点，提高交流输电的输送能力。
Claims (6)
1.一种含重要负荷的交直流混合配电系统，其特征在于：
含有一个变电站（1）；
含有一个AC/DC双向变流器（2）；
含有一个总开关件（3）；所述总开关件（3）设在变电站（1）出口侧；
含有一个滤波电容器（4）；
含有至少一个交流负荷（8）；
含有至少一个连接第一分支开关件（6）的第一配电箱（7）；
含有一个电动汽车充放电站，所述电动汽车充放电站包含：
一个平波电抗器（5）、
一条直流母线DC bus （9）、
一个连接DC/AC逆变器（11）的站内负荷（13）、
至少一个连接DC/DC变换器（10）的电动汽车充电桩（12）；
所述变电站（1）低压侧中性点与AC/DC双向变流器（2）相连；
所述变电站（1）低压侧中性点通过总开关件（3）、同线交直流馈送线路分别与滤波电容器（4）一侧、平波电抗器（5）一侧相连；
滤波电容器（4）另一侧、平波电抗器（5）另一侧分别连接交流母线AC bus、直流母线DCbus （9）；
所述AC/DC双向变流器（2）直流侧与变电站（1）低压侧中性点相连，AC/DC双向变流器（2）交流侧与交流主网相连；
所述DC/DC变换器（10）低压侧与电动汽车充电桩（12）相连，DC/DC变换器（10）高压侧与直流母线DC bus （9）相连；
所述DC/AC逆变器（11）交流侧与站内负荷（13）相连，DC/AC逆变器（11）直流侧与直流母线DC bus （9）相连；
所述第一分支开关件（6）一侧通过第一配电箱（7）与交流负荷（8）相连，第一分支开关件（6）另一侧与交流母线AC bus相连；
第二分支开关件（14）一侧连接同线交直流馈送线路，第二分支开关件（14）另一侧连接逆变器（15）一侧，逆变器（15）另一侧连接直流母线DC bus（9）；
所述第一分支开关件（6）一侧通过第一配电箱（7）与重要负荷相连，第一分支开关件（6）另一侧与交流母线AC bus相连。
2.根据权利要求1所述一种含重要负荷的交直流混合配电系统，其特征在于：所述总开关件（3）为空气开关或者断路器。
3.根据权利要求1所述一种含重要负荷的交直流混合配电系统，其特征在于：所述第一分支开关件（6）为空气开关或者断路器。
4.根据权利要求1所述一种含重要负荷的交直流混合配电系统，其特征在于：所述第二分支开关件（14）为空气开关或者断路器。
5.根据权利要求1所述一种含重要负荷的交直流混合配电系统，其特征在于：电动汽车充电桩（12）接口处DC/DC变换器（10）是双向的，电动汽车充电桩（12）通过双向的DC/DC变换器（10）向居民负荷反送电能。
6.如权利要求1-5任意一项所述的含重要负荷的交直流混合配电系统的配电方法，其特征在于：
1）、当系统正常运行时，交流主网中的交流电经过AC/DC双向变流器（2）整流为直流电，经交直流混合配电网中输电线路，输送至直流负载的目的区域后，经平波电抗器（5）处理后连入直流母线DC bus（9），DC/DC变换器（10）、DC/AC逆变器（11）将电能分别供给电动汽车充电桩（12）、站内负荷（13）；经交直流混合配电网中输电线路，输送至交流负载的目的区域后，经滤波电容器（4）处理后连入交流母线AC bus，第一配电箱（7）将电压等级处理后，供给居民用电和重要负荷；此时第二分支开关件（14）处于断开状态；
2）、当配电网中某用户支路发生故障时，立即断开故障所在支路的第一分支开关件（6），将故障支路与配电网分离，其他非故障居民用户支路则不受故障支路影响，而保持正常工作状态；当故障支路的故障排除后，再通过控制第一分支开关件（6），将该故障支路重新投入配电网系统，以期尽可能减小故障对配电网运行的影响；
3）、当配电网发生故障时，总开关件（3）立刻断开，第二分支开关件（14）闭合，含电动汽车充放电站中的电动汽车充电桩（12），通过DC/DC变换器（10）、逆变器（15）反送电能供给居民负荷和重要负荷，以应对故障紧急情况。
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