CN108832712A - 基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法，其技术特点是：在第一台出线柜内安装有双电源转换控制器，该双电源转换控制器与备用电源及洁净能源相连接；CCU远方控制终端、双电源转换控制器及具备四遥功能的断路器连接在一起，该双电源转换控制器在CCU远方控制终端的控制下进行备用电源和洁净能源的切换控制，CCU远方控制终端实现对变压器经济运行的控制功能。本发明将洁净能源接入到低压配电系统中，通过双电源转换控制器实时采集新能源接入所需求的逆变器和新能源多功能表等设备的数据，并实现了变压器经济运行和智能过负荷保护功能，提高了低压配电系统的可靠性，改善了电能质量，节约了能源，有利于环境保护。

Description

基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法

技术领域

本发明属于低压配电网技术领域，尤其是一种基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法。

背景技术

随着电网的不断扩大，用户对供电质量和可靠性的要求越来越高，一方面就要求供配电不仅安全、可靠，还须具有信息化、智能化的特点；另一方面，随着太阳能发电技术的快速发展，将太阳能等洁净能源用于低压配电系统的呼声也越来越强烈，因此，如何将洁净能源接入低压配电系统并实现变压器经济运行和智能过负荷保护功能是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、可靠性高且经济环保的基于洁净能源的低压配电系统及其经济运行控制方法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于洁净能源的低压配电系统，包括两台受控柜、两台电容补偿柜、两台出线柜、一台母联柜以及一台自动化控制柜，所述两台受控柜分别与两台变压器相连接，所述母联柜将两段母线连接在一起；在自动化控制柜中安装有直流电源系统和CCU远方控制终端，在两台受控柜、两台出线柜和母联柜中均设有具备四遥功能的断路器以及电动操作机构，在第一台出线柜内安装有双电源转换控制器，该双电源转换控制器与备用电源及洁净能源相连接；所述CCU远方控制终端、双电源转换控制器及具备四遥功能的断路器连接在一起，该双电源转换控制器在CCU远方控制终端的控制下进行备用电源和洁净能源的切换控制，该CCU远方控制终端实现对变压器经济运行的控制功能。

进一步，所述洁净能源为太阳能发电系统，该太阳能发电系统由太阳能光伏电池板、电池综合控制装置和DC-AC逆变器构成；所述太阳能光伏电池板为多组并安装在厂房屋顶上，太阳能光伏电池板收集的太阳能经电池综合控制装置采集存储，经DC-AC逆变器将直流电转换为交流电形成洁净能源并给交流负载供电。

进一步，所述直流电源系统由充电电路、超级电容器组及DC/AC变换电路依次连接构成。

进一步，所述配电监测终端、双电源转换控制器及具有四遥功能的断路器通过RS485总线与CCU远方控制终端相连接。

一种基于洁净能源的低压配电系统的经济运行控制方法，包括以下步骤：

步骤1、CCU远方控制终端检测当前运行状态是否是分列运行状态，如果不是分列运行状态，则进入步骤4，是分列运行状态则判断I1+I2≤I1n及延时可调I1+I2≤I1n？是则向辅变压器进线断路器发出跳闸命令；否则继续执行本步骤；

步骤2、判断辅变压器进线断路器成功跳闸？如果不成功，则进入步骤4，如果成功，则向母线断路器发出合闸命令；

步骤3、判断母联断路器成功合闸？如果不成功，则向辅变压器进线断路器发出合闸命令；如果成功则向辅变压器上口断路器发出跳闸命令，并进入步骤5；

步骤4、闭锁分列运行状态检测并报警；

步骤5、检测是否是经济运行状态，如果是经济运行状态，则判断I1≥110％I1n，是经济运行状态则进入步骤6，否则继续执行本步骤；

步骤6、进行延时电压检测，向辅变压器上口断路器发出合闸命令，向母联断路器发出跳闸命令，向辅变压器进线断路器发出合闸命令；

步骤7、判断辅变压器进线断路器是否合闸成功，是则返回步骤1恢复分列运行状态，否则向母联断路器发出合闸命令；

步骤8、闭锁经济运行状态检测并报警；

其中，I1为主变压器实际负载电流，I2为辅变压器实际负载电流，I1n为主变压器的额定输出电流；I2n为辅变压器的额定输出电流。

本发明的优点和积极效果是：

本发明将洁净能源接入到低压配电系统中，通过双电源转换控制器实时采集新能源接入所需求的逆变器和新能源多功能表等设备的数据，并实现了变压器经济运行和智能过负荷保护功能，提高了低压配电系统的可靠性，改善了电能质量，降低了系统的运行成本，节约了能源，有利于环境保护。

附图说明

图1是本发明的系统连接示意图；

图2是洁净能源的结构图；

图3是CCU远方控制终端控制变压器经济运行的处理流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：

一种基于洁净能源的低压配电系统，如图1所示，由两台受控柜(D1和D7)、两台电容补偿柜(D2和D6)、两台出线柜(D3和D5)、一台母联柜(D4)以及一台自动化控制柜(D8)构成，所述两台受控柜(D1和D7)分别与1#变压器和2#变压器相连接并分别由1#变压器和2#变压器供电，所述母联柜(D4)将两段母线连接在一起。在自动化控制柜(D8)中安装有直流电源系统和CCU远方控制终端，在两台受控柜(D1和D7)、第一出线柜(D3)、第二出线柜(D5)和母联柜(D4)中均设有具备四遥功能的断路器以及电动操作机构。在出线柜(D3)内安装有双电源转换控制器，该双电源转换控制器与备用电源及洁净能源相连接。所述CCU远方控制终端、双电源转换控制器及具备四遥功能的断路器通过RS485总线连接在一起，一方面实现配电网数据采集及设备控制功能，同时，该双电源转换控制器在CCU远方控制终端的控制下进行备用电源和洁净能源的切换控制，该CCU远方控制终端实现对变压器经济运行的控制功能。

如图2所示，本系统中的洁净能源为太阳能发电系统，该太阳能发电系统由太阳能光伏电池板、电池综合控制装置和DC-AC逆变器构成。所述太阳能光伏电池板为多组并安装在厂房屋顶上，太阳能光伏电池板收集的太阳能经电池综合控制装置采集存储，经DC-AC逆变器将直流电转换为交流电形成洁净能源并给交流负载供电。本系统中CCU远方控制终端根据双电源自动切换控制器采集的数据进行控制：优先使用清洁能源，当清洁能源出现故障、或者电压不满足要求时，自动将交流负载转到备用电源，实现连续供电功能。

双电源转换控制器采用SD-DSC型双电源自动切换控制器，能够实时采集洁净能源接入所需求的逆变器和新能源多功能表等设备数据并上传给自动化控制柜中的CCU远方控制终端。双电源转换控制器采集的主要数据包括：逆变器运行状态、并网电压、并网电流、逆变器输出功率、新能源系统总发电量等。所述双电源转换控制器设有RS-485通信接口，应用ModBus通信规约，实现双电源转换控制器的“遥信，遥测，遥控”功能；双电源转换控制器通过RS-485总线与自动化控制柜中的CCU远方控制终端进行通信。双电源转换控制器还可以采集低压主进线路的电压、电流、开关位置、故障信号，母联线路电流、开关位置、故障信号，经过微处理器判断，实现自投自复、遥控、事故报警及记录等功能；同时具备变压器温度检测、变压器负载率的检测功能，并为正常运行时的计量管理、事故发生时的故障原因分析提供数据。

所述自动化控制柜中的直流电源系为CCU远方控制终端和各个配电柜内断路器和控制设备的操作提供可靠的电源。本直流电源系统采用超级电容器为储能装置，具有绿色环保、寿命长、可适用户外工作条件等特点。直流电源系统输出的DC24V为双电源转换控制器和开关柜中的断路器电动操作机构提供可靠的直流电源直流电源。

所述自动化控制柜中的CCU远方控制终端通过双电源自动切换控制器采集的数据进行分析处理并进行双电源切换控制，为为变压器经济运行和智能过负荷保护功能，如图3所示，具体切换控制原理如下：

本低压配电系统系统具备经济运行模式，当两台变压器(1#变和2#变)并列运行时，由于每台变压器铁损基本不变，因此需按负载大小，适时调整运行变压器的运行数量，使变压器的功率总损耗降为最小。低压配电系统根据CCU测量的数据，分析当前系统的用电状态，实现两台变压器经济运行功能，实现两台变压器分列运行和经济运行的自动转换。

系统正常属于分列运行状态，这时候如果系统满足经济运行要求，将系统辅变压器(2#变)的负荷转移到主变压器(1#变)下。为了保持变压器的最佳性能，主变压器和辅变压器半年对调一次。如系统不满足经济运行状态，则智能过负荷保护功能启动，恢复两台变压器的分列运行状态。变压器运行模式。

一种基于洁净能源的低压配电系统的变压器经济运行控制方法，如图3所示，其基于以下原则来实现的：

设置：1#变压器为主变压器，容量为M kVA，2#变压器为辅变压器，容量为N kVA。

1#变压器实际负载电流I1，2#变压器实际负载电流I2。

根据以上设置可以得出：1#主变的额定输出电流

2#变压器的额定输出电流

其当两台变压器的负载电流之和≤1#主变压器的额定输出电流，可以考虑经济运行。当一台变压器的负载电流≥1.1倍的1#主变压器的额定输出电流则不具备经济运行的条件。

本发明的具体实现包括以下步骤：

步骤1、CCU远方控制终端检测是否是分列运行状态，如果不是分列运行状态，则进入步骤4，是则判断I1+I2≤I1n及延时可调I1+I2≤I1n？是则向2#进线断路器发出跳闸命令；否则继续执行本步骤。

步骤2、判断2#进线断路器成功跳闸？如果不成功，则进入步骤4，如果成功，则向母线断路器发出合闸命令；

步骤3、判断母联断路器成功合闸？如果不成功，则向2#进线断路器发出合闸命令；如果成功则向2#变上口断路器发出跳闸命令，并进入步骤5

步骤4、闭锁分列运行状态检测并报警。

步骤5、检测是否是经济运行状态，如果是经济运行状态，则判断I1≥110％I1n，是则进入步骤6，否则继续执行本步骤。

步骤6、进行延时电压检测，向2#上口断路器发出合闸命令，向母联断路器发出跳闸命令，向2#进线断路器发出合闸命令。

步骤7、判断2#进线断路器是否合闸成功，是则返回步骤1恢复分列运行状态，否则向母联断路器发出合闸命令。

步骤8、闭锁经济运行状态检测并报警。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于洁净能源的低压配电系统，包括两台受控柜、两台电容补偿柜、两台出线柜、一台母联柜以及一台自动化控制柜，所述两台受控柜分别与两台变压器相连接，所述母联柜将两段母线连接在一起；在自动化控制柜中安装有直流电源系统和CCU远方控制终端，在两台受控柜、两台出线柜和母联柜中均设有具备四遥功能的断路器以及电动操作机构，其特征在于：在第一台出线柜内安装有双电源转换控制器，该双电源转换控制器与备用电源及洁净能源相连接；所述CCU远方控制终端、双电源转换控制器及具备四遥功能的断路器连接在一起，该双电源转换控制器在CCU远方控制终端的控制下进行备用电源和洁净能源的切换控制，该CCU远方控制终端实现对变压器经济运行的控制功能。

2.根据权利要求1所述的基于洁净能源的低压配电系统，其特征在于：所述洁净能源为太阳能发电系统，该太阳能发电系统由太阳能光伏电池板、电池综合控制装置和DC-AC逆变器构成；所述太阳能光伏电池板为多组并安装在厂房屋顶上，太阳能光伏电池板收集的太阳能经电池综合控制装置采集存储，经DC-AC逆变器将直流电转换为交流电形成洁净能源并给交流负载供电。

3.根据权利要求1所述的基于洁净能源的低压配电系统，其特征在于：所述直流电源系统由充电电路、超级电容器组及DC/AC变换电路依次连接构成。

4.根据权利要求1或2所述的基于洁净能源的低压配电系统，其特征在于：所述配电监测终端、双电源转换控制器及具有四遥功能的断路器通过RS485总线与CCU远方控制终端相连接。

5.一种如权利要求1至4所述任一项所述基于洁净能源的低压配电系统的经济运行控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、CCU远方控制终端检测当前运行状态是否是分列运行状态，如果不是分列运行状态，则进入步骤4，是分列运行状态则判断I1+I2≤I1n及延时可调I1+I2≤I1n？是则向辅变压器进线断路器发出跳闸命令；否则继续执行本步骤；

步骤2、判断辅变压器进线断路器成功跳闸？如果不成功，则进入步骤4，如果成功，则向母线断路器发出合闸命令；

步骤3、判断母联断路器成功合闸？如果不成功，则向辅变压器进线断路器发出合闸命令；如果成功则向辅变压器上口断路器发出跳闸命令，并进入步骤5；

步骤4、闭锁分列运行状态检测并报警；

步骤5、检测是否是经济运行状态，如果是经济运行状态，则判断I1≥110％I1n，是经济运行状态则进入步骤6，否则继续执行本步骤；

步骤6、进行延时电压检测，向辅变压器上口断路器发出合闸命令，向母联断路器发出跳闸命令，向辅变压器进线断路器发出合闸命令；

步骤7、判断辅变压器进线断路器是否合闸成功，是则返回步骤1恢复分列运行状态，否则向母联断路器发出合闸命令；

步骤8、闭锁经济运行状态检测并报警；

其中，I1为主变压器实际负载电流，I2为辅变压器实际负载电流，I1n为主变压器的额定输出电流；I2n为辅变压器的额定输出电流。