CN108879698B - 一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构 - Google Patents

一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:其包括第一、第二两环网拓扑结构模块、第一~第二供电电源以及四端口柔直模块;所述第一环网拓扑结构模块的电源输入端分别与所述第一供电电源相连,所述第一环网拓扑结构模块的电源输出端与所述四端口柔直模块的第一、第二交流端口相连;所述第二环网拓扑结构模块的电源输入端分别与所述第二供电电源相连,所述第二环网拓扑结构模块的电源输出端与所述四端口柔直模块的第三、第四交流端口相连;所述第一、第二环网拓扑结构模块的负载端与用户端相连。本发明可以广泛应用于高可靠性能的中压配电网的设计领域。

Description

一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构
技术领域
本发明属于配电网规划设计领域,具体涉及一种适用于高可靠性供电区域的包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构。
背景技术
配电网是电能供应链中联系电网企业和终端用户的关键环节,是确保能源供应安全、实现经济效益、彰显电网企业社会责任与优质服务水平的重要载体。目前,国内高可靠性供电区域中压配电网以电缆环网为主,拓扑结构包括电缆单、双环网和n供1备几种,中压配电网的规划、建设和运行主要采取“环网建设、开环运行”的策略。对比国外东京、新加坡和巴黎等发达国家和地区户均停电时间5分钟左右的供电可靠性水平,我国高可靠性供电需求地区的配电网供电可靠性水平尚存在较大差距。
伴随着能源生产端光伏、发电等分布式清洁能源发电推广,能源消费端电动汽车、电采暖、储能等多元化负荷的发展,配电网正在由“无源”变为“有源”,潮流由“单向”变为“双向”。而光伏、风电等分布式电源有功功率受环境气候影响大,可控性差,随即性强;以电动汽车为代表具有储能特性的多元化负荷与用户行为特性强相关、用电负荷随机性强,V1G和V2G运行特性多变,配电网正在经历前所未有的历史变革。拓扑结构设计是规划和建设配电网的基础,灵活高效的接纳分布式电源和多元化负荷成为当前配电网拓扑结构设计面临的问题和焦点。电力电子技术的发展给配电网的发展注入了新的活力,柔性直流输配电技术的发展日新月异,电力电子变压器、柔性开关、动态电压恢复器等一系列装置已经在配电网中得以示范应用,在配电网结构变换、有功功率控制和无功电压调节等方面都取得了良好的应用案例。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,该中压配电网双环拓扑结构适用于高负荷密度和高可靠性要求地区,包含四端口柔性开关设备的10kV配电网双环拓扑结构、网络内部设备配置标准、网络站室通道设施建设标准及保护配置方案,以实现10kV网络闭环运行和功率灵活可控,系统平均可用率超过99.9999%,同时适应分布式电源和电动汽车负荷接入。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:其包括第一、第二两环网拓扑结构模块、第一~第二供电电源以及四端口柔直模块;所述第一环网拓扑结构模块的电源输入端分别与所述第一供电电源相连,所述第一环网拓扑结构模块的电源输出端与所述四端口柔直模块的第一、第二交流端口相连;所述第二环网拓扑结构模块的电源输入端分别与所述第二供电电源相连,所述第二环网拓扑结构模块的电源输出端与所述四端口柔直模块的第三、第四交流端口相连;所述第一、第二环网拓扑结构模块的负载端与用户端相连。
所述第一、第二两环网拓扑结构模块结构相同,均包括一个以上配电模块以及两对以上电缆模块,且各对所述电缆模块双回环入或环出各所述配电模块。
各所述配电模块串联连接,且位于最前端的所述配电模块作为所述第一或第二环网拓扑结构模块的电源输入端,其内的两回进线分别通过所述电缆模块与所述第一或第二供电电源相连,两回馈线分别通过所述电缆模块与下级配电模块相连;位于最末端的所述配电模块作为所述第一或第二环网拓扑结构模块的电源输出端,其内的两回进线分别通过所述电缆模块与上级配电模块相连,两回馈线分别通过所述电缆模块与所述四端口柔直模块相连;其他各所述配电模块内的两回进线和馈线分别通过所述电缆模块与其上、下级配电模块相连,构成串联结构;各所述配电模块的出线作为所述环网拓扑结构模块的负载端与所述用户端相连。
所述配电模块采用开关站、环网室或配电室的任意一种,所述开关站以10kV金属铠装中置移开式开关柜组屏,所述环网室和配电室以环网柜组屏,且所述10kV金属铠装中置移开式开关柜和环网柜设备的短路电流遮断容量水平不小于20kA。
所述开关站的一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线,每一独立母线上均设置有一电压互感器柜、两进线柜以及若干馈线柜;所述I段母线和II段母线上的两第一进线柜作为配电模块的两回进线分别与所述供电电源或其上级配电模块相连,所述I段母线和II段母线上的两第二进线柜作为所述配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或所述四端柔直模块相连;所述I段母线和II段母线上的馈线柜作为出线分别与用户端相连。
所述环网室的一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线,每一独立母线上均设置有一电压互感器柜、第一、第二两进线柜、一分段柜以及若干馈线柜;所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两第一进线柜作为配电模块的两回进线分别与所述供电电源或其上级所述配电模块相连,所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两第二进线柜作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或四端柔直模块相连;所述10kV I段母线和10kV II段母线上的馈线柜作为出线分别与用户端相连。
所述配电室的一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线以及0.4kV I段母线、0.4kV II段母线、0.4kV III段母线和0.4kV IV段母线四段0.4kV独立母线;每段所述10kV独立母线上均设置有两变压器柜、两变压器柜、进线柜以及馈线柜;所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两进线柜作为配电模块的两回进线分别与所述供电电源或其上级配电模块相连,所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两馈线柜作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或所述四端柔直模块相连;两所述变压器柜分别与所述0.4kV独立母线相连,为其供电;每段所述0.4kV独立母线上均设置有进线总柜、电容器柜、出线柜及联络柜;所述0.4kV I段母线的联络柜与所述0.4kV II段母线相连构成一组,且所述0.4kV I段母线的进线总柜与配电室的10kV I段母线的变压器1柜相连,0.4kV II段母线的进线总柜与10kV II段母线的变压器2柜相连;所述0.4kV III段母线的联络柜与0.4kV IV段母线相连构成一组,且0.4kV III段母线的进线总柜与配电室内的10kV I段母线的变压器3柜相连,0.4kV II段母线的进线总柜与10kV II段母线的变压器4柜相连;各所述0.4kV独立母线的出线柜与用户端相连。
所述电缆模块采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,电缆导体材质采用铜导体,电缆绝缘屏蔽或金属护套采用软铜线或铜带,缆芯3芯,截面包括300mm2和400mm2,敷设方式包括排管和电缆隧道。
所述排管敷设方式为:在管底部采用原土夯实,上铺C15混凝土底板,底板上并排设置排管,两两排管之间,位于两排管一侧设置一根通讯管,各排管间采用细沙回填,配管上设置警示带;所述电缆隧道敷设方式为:采用明开挖电缆隧道,并在电缆隧道内布置双侧支架,每侧支架包括若干层电缆支架、预埋件以及内接地带,其中,各层所述电缆支架与预埋件均螺栓连接,内接地带与各层电缆支架相连并接地。
所述四端口柔直模块采用屏柜式IGBT阀体,包括两两相连的第一~第四共四组模块化多电平交直换流器以及设置在两两所述模块化多电平交直流换流器之间的四组直流断路器,所述第一模块化多电平交直换流器和第二模块化多电平交直换流器的交流端口作为所述四端口柔直模块的第一、第二交流端口与所述第一环网拓扑结构模块的电源输出端相连,所述第二模块化多电平交直换流器和第三模块化多电平交直换流器的交流端口作为四端口柔直模块的第三、第四交流端口与所述第二环网拓扑结构模块的电源输出端相连。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本发明通过两环网拓扑结构模块与四端口柔直模块相配合,能够适应高负荷密度水平和高可靠性供电需求,具有长期闭环运行的技术条件,具备任一电缆线路故障,不损失供电负荷,可靠性水平达到99.9999%,为用户提供停电时间小于1分钟的连续供电能力;2、本发明由于包含有四端口柔性直流开关设备,其直流配电网可与传统交流配电网组网,实现高压交直流环网、低压侧交直流柔性互联,闭环运行,有功无功功率连续控制和调节,闭环运行后的系统短路电流得到有效控制,便于设备选型;3、本发明采用模块化设计方案,设备选型小型化一体化,更能适应高可靠性供电区域用地紧张问题,设备选型及建设标准统一,进一步提升工程设计质量与效率。4、本发明用户端能够满足分布式电源、电动汽车充换电设施等多元负荷接入的用户多元化供、用电需求,提高配电网供电的可靠性和灵活性,提高配电网效率,提升电能质量。因此,本发明可以广泛应用于中压配电网建设中。
附图说明
图1是本发明高可靠性配电网双环拓扑结构示意图;
图2(a)、图2(b)是本发明配电模块开关站方案10kV系统配置图;
图3(a)、图3(b)是本发明配电模块环网室方案10kV系统配置图;
图4是本发明配电模块配电室方案主接线图;
图5是本发明电缆模块中排管方案示意图;
图6是本发明电缆模块中隧道方案示意图;
图7是本发明双环拓扑结构配电网正常运行示意图;
图8是本发明高可靠性配电网双环拓扑结构用户配电室示例;
图9是本发明配电模块10kV进线回路检修运行示意图;
图10是本发明配电模块10kV出线回路检修运行示意图;
图11是本发明配电模块10kV出线回路检修用户低压负荷转供示意图;
图12是本发明配电模块10kV母线检修运行示意图;
图13是本发明配电模块10kV母线故障/检修用户低压负荷转供示意图;
图14是本发明上级变电站单条母线故障/检修示意图;
图15是本发明上级变电站整站停运检修示意图;
图16是本发明四端口柔性开关设备的主电路结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示,本发明提出的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其包括:第一、第二两环网拓扑结构模块1~2、第一~第二两变电站3~4以及四端口柔直模块5。其中,四端口柔直模块5的第一、第二交流端口与第一环网拓扑结构模块1的电源输出端相连,四端口柔直模块5的第三、第四交流端口与第二环网拓扑结构电缆模块2的电源输出端相连;第一环网拓扑结构模块1的电源输入端分别与第一变电站3的两母线31、32相连,第二环网拓扑结构模块2的电源输入端分别与第二变电站4的两母线41、42相连;第一、第二环网拓扑结构模块1、2的负载端与例如用户配电室、分布式电源、电动汽车和充换电设施等设备构成的用户端相连。其中,第一~第二变电站3、4作为供电电源,通过10kV不同母线或10kV开关站不同母线为双环网拓扑结构供电。
第一、第二两环网拓扑结构模块1、2结构相同,均包括若干配电模块以及若干电缆模块,网络内部由双回电缆模块环入(环出)配电模块内的不同母线。以第一环网拓扑结构模块1为例,具体的,各配电模块相互串联,其中,位于最前端的配电模块作为第一环网拓扑结构模块1的电源输入端,其内的两回进线分别通过电缆模块与第一变电站3相连,两回馈线分别通过电缆模块与下级配电模块相连;位于最末端的配电模块作为环网拓扑结构模块的电源输出端,其内的两回进线分别通过电缆模块与上级配电模块相连,两回馈线分别通过电缆模块与四端口柔直模块5相连;其他各配电模块内的两回进线和馈线分别通过电缆模块与其上、下级配电模块相连,构成串联结构;各配电模块的出线作为第一环网拓扑结构模块1的负载端与用户端相连。
如图2~图4所示,各配电模块采用开关站、环网室或配电室的任意一种,且类型和数量根据实际需要而定。其中,开关站以10kV金属铠装中置移开式开关柜组屏,环网室和配电室以环网柜组屏,且10kV金属铠装中置移开式开关柜和环网柜设备的短路电流遮断容量水平不小于20kA。下面对开关站、环网室和配电室的结构进行介绍:
如图2所示,开关站中,一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线,10kV I段母线和10kV II段母线上设置有一电压互感器柜G1(G18)、第一进线柜G2(G16)、第二两进线柜G3(G17)以及若干馈线柜G4~9(G10~15)(本发明中仅以6组馈线柜为例进行介绍,但不限于此)。其中,I段母线和II段母线上的两第一进线柜G2、G16作为配电模块的两回进线分别与第一变电站3(即首端配电模块与变电站相连)或其上级配电模块(即中间配电模块与其上级配电模块)相连,I段母线和II段母线上的两第二进线柜G3、G17作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或四端柔直模块5相连;I段母线和II段母线上的馈线柜G4~9、G10~15作为出线分别与用户端相连。
开关站中,各柜的具体配置标准如下表1所示。
表1开关站中各柜的具体配置标准
如图3所示,环网室中,一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线,每一独立母线上均设置有一电压互感器柜G1(G20)、第一进线柜G2(G13)、第二两进线柜G8(G19)、分段柜G10(G11)以及若干馈线柜G3~7(G14~18)(本发明中仅以5组馈线柜为例进行介绍,但不限于此)。其中,10kV I段母线和10kV II段母线上的两第一进线柜G2、G13作为配电模块的两回进线分别与变电站1(即首端配电模块与变电站相连)或其上级配电模块(即中间配电模块与其上级配电模块)相连,10kV I段母线和10kV II段母线上的两第二进线柜G8、G19作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或四端柔直模块相连;10kV I段母线和10kV II段母线上的馈线柜G3~7、G14~18作为出线分别与用户端相连。分段柜G10、G11通常包括两台,其中一台分段柜用于通过断路器将母线接在柜子下面,另一台用于连接I段母线和II段母线,用于根据运行需要分成两段或合成一段使用。
环网室中,各柜的具体配置标准如下表2所示。
表2环网室中各柜的具体配置标准
如图4所示,配电室中,包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线以及四段0.4kV独立母线,各段10kV独立母线上分别设置有电压互感器柜G1、G2、两变压器柜G3~G4、G5~G6、进线柜G7、G8以及馈线柜G9、G10;其中,10kV I段母线和10kV II段母线上的两进线柜G7、G8作为配电模块的两回进线分别与变电站1(即首端配电模块与变电站相连)或其上级配电模块(即中间配电模块与其上级配电模块)相连,10kV I段母线和10kV II段母线上的两馈线柜G9、G10作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或四端柔直模块相连;变压器柜G3~G6分别与各0.4kV独立母线相连,为其供电。
各段0.4kV独立母线上分别设置有进线总柜G11~14、电容器柜G15~18以及若干出线柜,0.4kV I段母线上设置联络柜G19、0.4kV III段母线上设置联络柜G20。其中,0.4kVI段母线的联络柜G19与0.4kV II段母线相连构成一组,且0.4kV I段母线的进线总柜G11与配电室的10kV I段母线的变压器柜G3相连,0.4kV II段母线的进线总柜G12与10kV II段母线的变压器柜G5相连;类似的,0.4kV III段母线的联络柜G20与0.4kV IV段母线相连构成一组,且0.4kV III段母线的进线总柜G13与配电室内的10kV I段母线的变压器柜G4相连,0.4kV II段母线的进线总柜G14与10kV II段母线的变压器柜G6相连;各0.4kV独立母线上的出线柜与用户端相连。
根据上述开关站、环网室和配电室的结构介绍可知,各类设施特点对比如下表3所示。
表3配电模块各类设施特点对比表
作为一个优选的实施例,各配电模块11中还设置有保护配置装置,具体包括设置在开关站、环网室和配电室的进(出)线的光纤纵差保护和多负荷保护,设置在馈线柜上的线路电流速断保护和过负荷保护装置,设置在每段独立母线上的合环保护装置以及母线差动保护装置。由于保护配置装置为常规设置方法,而且本发明中的结构设计仅涉及电气一次部分,故图中未显示各保护配置装置。
作为一个优选的实施例,电缆模块12采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,电缆导体材质选取铜导体,电缆绝缘屏蔽或金属护套选用软铜线或铜带,缆芯3芯,截面包括300mm2和400mm2,敷设方式包括排管、电缆隧道两类。
如图5所示,为4×4排管电缆模块的排管断面示意图,其中,管间距75mm,在第一、二排排管之间、第三、四排排管之间左侧放置内径100mm通讯管。管底部采用原土夯实,上铺C15混凝土底板。管间采用细沙回填。配管上设警示带。图5中,以排管内径175mm为例进行介绍,当排管内径为150mm或200mm时应作相应调整,调整参数如下表4所示。
表4不同管内径调整尺寸表(mm)
如图6所示,为双侧6层支架的电缆隧道支架布置图。电缆隧道为明开挖2.0m×2.1m电缆隧道,覆土深度0.7~2.0m。隧道内支架双侧布置,水平间距800mm。图中①为电缆支架,隧道内设双侧各6层,支架宽500mm,上下层支架间距0.3m。图中②为预埋件,采用螺栓连接。图中③为型号-50mm×5mm内接地带。图中④为照明系统。
如图7所示,为四端口柔性开关设备5的主电路结构图。该四端口柔直模块5采用屏柜式IGBT阀体,拓扑结构采用半桥式模块化多电平结构的电压源换流器,换流器功率约40MW。控制策略包括定直流电压控制、交流侧无功功率控制和有功功率控制三种。具体的,该四端口柔性开关设备包括四组模块化多电平交直换流器流1~换流器4以及设置在两两换流器之间的四组直流断路器k1~k4,换流器1~换流器2的交流端口作为四端口柔直模块的第一、第二交流端口与第一环网拓扑结构模块的电源输出端相连,换流器3~换流器4的交流端口作为四端口柔直模块的第三、第四交流端口与第二环网拓扑结构模块的电源输出端相连。通过操作直流断路器k1~k4,四端口柔性开关设备可以实现如下几种工作状态:
工作状态1:闭合直流断路器k1和k2,同时断开直流断路器k3和k4,实现端口交流1与交流2之间的柔性互联,交流3与交流4之间的柔性互联;
工作状态2:闭合直流断路器k3和k4,同时断开直流断路器k1和k2,实现端口交流1与交流3之间的柔性互联,交流2与交流4之间的柔性互联;
工作状态3:闭合直流断路器k1、k3,断开直流断路器k2、k4,实现端口交流1、交流2和交流3之间的柔性互联;
工作状态4:闭合直流断路器k2、k4,断开直流断路器k1、k3,实现端口交流2、交流3和交流4之间的柔性互联;
工作状态5:闭合直流断路器k1、k3、k4,断开直流断路器k2,实现端口交流1、2、3和4之间的柔性互联;
工作状态6:闭合直流断路器k2、k3、k4,断开直流断路器k1,实现端口交流1、2、3和4之间的柔性互联。
上述四端口柔性开关设备的工作状态可以分为三类控制策略,第一类为定直流电压控制(对应工作状态1),其主要功能是维持直流系统的直流电压恒定,直流电压控制侧起功率平衡节点作用;第二类为交流侧无功功率控制以及交流电压控制(对应工作状态2),同时考虑到有功传输,无功出力同时也受到本站PQ运行曲线限制;第三类有功功率控制(对应工作状态3-6),预先设置有功功率曲线指令。通过控制策略可以实现对不同母线的合(解)环操作,馈线功率分配,实现潮流优化。
本发明的运行方式包括:正常运行方式和检修运行方式,下面对两种运行方式做详细介绍。
1、正常运行方式
由图1的网络拓扑结构可知,本发明双环拓扑结构由四回电缆线路为一组标准结构,供电电源取自两个变电站的10kV不同母线或者10kV开关站不同母线,网络内部双回电缆模块环入(环出)配电模块内的不同母线,网间通过四端口柔直模块实现四路馈线互联,网内配电模块的母线为用户、分布式电源和充换电设施等提供电源。
如图8所示,正常运行方式下,接入配电网双环拓扑结构的用户通常按照一级负荷确定供电方案,由双重电源供电,上级电源来自同一变电站的两个母线,经四端口柔直模块将四回线路连接,形成两个合环。双环网结构的最大供电能力可以达到约40MW,考虑到任一条馈线故障条件下的负荷转移,正常运行方式条件下,双环网的最大接入负荷可以达到约30MW。
此时,四端口柔性开关设备工作于状态1,结合交流系统电压水平和变电站母线出口侧的馈线功率,选择电流变换器的控制策略,确保变电站母线出口侧的馈线功率均衡,装接分布式电源的交流母线电压水平符合运行要求。
如图9所示,为了提高供电可靠性,用户配电室采用低压母线联络方式,具体的,用户配电室包括两400V母线,两400V母线间设置母联断路器,两400V母线的进线侧分别与配电模块中开关站或环网室或配电室中与独立母线相连的馈线柜相连,由配电模块提供电源,第一400V母线的出线侧设置一般负荷、重要负荷、以及用于保证重要负荷用电的应急电源,第二400V母线的出线侧设置重要负荷和一般负荷。正常运行时,低压母线分立运行,母联断路器呈热备用状态。当配电室进线、变压器故障或检修时,闭合母联断路器实现低压负荷转供。
2、检修运行方式:
电缆线路故障条件时,电缆线路两端接入母线的开关设备动作于光纤纵差保护,电缆线路退出运行,故障隔离,线路故障不影响网内负荷供电;开关站或环网室馈出线故障时,馈线柜的线路保护装置动作,跳开本路馈线断路器,故障馈线从网络中切出;环网内任一开关站(环网室)母线故障时,母线保护装置动作,故障母线相关断路器全部跳开。
根据检修设备的不同,可以分为配电模块10kV进线回路检修、配电模块10kV出线回路检修、配电模块10kV母线检修、上级变电站单条母线故障/检修以及上级变电站整站停运。
(1)配电模块10kV进线回路检修
如图10所示,为配电模块(开关站或环网室或配电室)10kV进线回路检修示意图。当配电模块10kV进线回路检修时,需断开故障线路两端断路器。
(2)配电模块10kV出线回路检修
如图11、12所示,为配电模块10kV出线回路检修示意图。当配电模块10kV出现回路检修时,需断开配电模块出线侧及用户侧配电室进线电源断路器。闭合用户配电室内的低压母联断路器实现负荷转供。
(3)配电模块10kV母线检修
如图13、14所示,配电模块10kV母线检修按照半站全停的方式进行,需断开故障或计划检修母线所有进出线电源断路器及对侧断路器。闭合用户配电室低压母联断路器实现负荷转供。
(4)上级变电站单条母线故障/检修
如图15所示,上级变电站单条母线检修过程中,需注意按照顺时针或逆时针的顺序依次进行合环倒负荷操作(先合母联断路器、再分进线断路器)。
(5)上级变电站整站停运
如图16所示,当上级变电站整站停运时,如变电站1整站停运情况下,经四端口柔直模块工作于状态6将四回线路连接,由变电站2形成合环运行。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (8)

1.一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:其包括第一、第二两环网拓扑结构模块、第一~第二供电电源以及四端口柔直模块;
所述第一环网拓扑结构模块的电源输入端分别与所述第一供电电源相连,所述第一环网拓扑结构模块的电源输出端与所述四端口柔直模块的第一、第二交流端口相连;
所述第二环网拓扑结构模块的电源输入端分别与所述第二供电电源相连,所述第二环网拓扑结构模块的电源输出端与所述四端口柔直模块的第三、第四交流端口相连;
所述第一、第二环网拓扑结构模块的负载端与用户端相连;所述用户端包括用户配电室、分布式电源、电动汽车和充换电设施;
所述第一、第二两环网拓扑结构模块结构相同,均包括一个以上配电模块以及两对以上电缆模块,且各对所述电缆模块双回环入或环出各所述配电模块;
所述四端口柔直模块采用屏柜式IGBT阀体,包括两两相连的第一~第四共四组模块化多电平交直换流器以及设置在两两所述模块化多电平交直流换流器之间的四组直流断路器,且第一组直流断路器设置在第一模块化多电平交直换流器与第二模块化多电平交直换流器之间,第二组直流断路器设置在第三模块化多电平交直换流器与第四模块化多电平交直换流器之间,第三组直流断路器设置在第一模块化多电平交直换流器与第三模块化多电平交直换流器之间,第四组直流断路器设置在第二模块化多电平交直换流器与第四模块化多电平交直换流器之间;所述第一模块化多电平交直换流器和第二模块化多电平交直换流器的交流端口作为所述四端口柔直模块的第一、第二交流端口与所述第一环网拓扑结构模块的电源输出端相连,所述第二模块化多电平交直换流器和第三模块化多电平交直换流器的交流端口作为四端口柔直模块的第三、第四交流端口与所述第二环网拓扑结构模块的电源输出端相连;
所述用户配电室采用低压母线联络方式,包括两400V母线,两所述400V母线间设置母联断路器,两所述400V母线的进线侧分别与所述配电模块相连,由所述配电模块提供电源,其中一所述400V母线的出线侧设置常规负荷、重要负荷、以及用于保证重要负荷用电的应急电源,另一所述400V母线的出线侧设置重要负荷和常规负荷。
2.如权利要求1所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:各所述配电模块串联连接,且位于最前端的所述配电模块作为所述第一或第二环网拓扑结构模块的电源输入端,其内的两回进线分别通过所述电缆模块与所述第一或第二供电电源相连,两回馈线分别通过所述电缆模块与下级配电模块相连;
位于最末端的所述配电模块作为所述第一或第二环网拓扑结构模块的电源输出端,其内的两回进线分别通过所述电缆模块与上级配电模块相连,两回馈线分别通过所述电缆模块与所述四端口柔直模块相连;
其他各所述配电模块内的两回进线和馈线分别通过所述电缆模块与其上、下级配电模块相连,构成串联结构;
各所述配电模块的出线作为所述环网拓扑结构模块的负载端与所述用户端相连。
3.如权利要求1所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:所述配电模块采用开关站、环网室或配电室的任意一种,所述开关站以10kV金属铠装中置移开式开关柜组屏,所述环网室和配电室以环网柜组屏,且所述10kV金属铠装中置移开式开关柜和环网柜设备的短路电流遮断容量水平不小于20kA。
4.如权利要求3所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:所述开关站的一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线,每一独立母线上均设置有一电压互感器柜、两进线柜以及若干馈线柜;
所述I段母线和II段母线上的两第一进线柜作为配电模块的两回进线分别与所述供电电源或其上级配电模块相连,所述I段母线和II段母线上的两第二进线柜作为所述配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或所述四端柔直模块相连;所述I段母线和II段母线上的馈线柜作为出线分别与用户端相连。
5.如权利要求3所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:所述环网室的一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线,每一独立母线上均设置有一电压互感器柜、第一、第二两进线柜、一分段柜以及若干馈线柜;
所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两第一进线柜作为配电模块的两回进线分别与所述供电电源或其上级所述配电模块相连,所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两第二进线柜作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或四端柔直模块相连;所述10kV I段母线和10kV II段母线上的馈线柜作为出线分别与用户端相连。
6.如权利要求3所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:配电室的一次主接线包括10kV I段母线和10kV II段母线两段10kV独立母线以及0.4kV I段母线、0.4kV II段母线、0.4kV III段母线和0.4kV IV段母线四段0.4kV独立母线;
每段所述10kV独立母线上均设置有两变压器柜、两变压器柜、进线柜以及馈线柜;所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两进线柜作为配电模块的两回进线分别与所述供电电源或其上级配电模块相连,所述10kV I段母线和10kV II段母线上的两馈线柜作为配电模块的两回馈线分别与其下级配电模块或所述四端柔直模块相连;两所述变压器柜分别与所述0.4kV独立母线相连,为其供电;
每段所述0.4kV独立母线上均设置有进线总柜、电容器柜、出线柜及联络柜;
所述0.4kV I段母线的联络柜与所述0.4kV II段母线相连构成一组,且所述0.4kV I段母线的进线总柜与配电室的10kV I段母线的变压器1柜相连,0.4kV II段母线的进线总柜与10kV II段母线的变压器2柜相连;
所述0.4kV III段母线的联络柜与0.4kV IV段母线相连构成一组,且0.4kV III段母线的进线总柜与配电室内的10kV I段母线的变压器3柜相连,0.4kV II段母线的进线总柜与10kV II段母线的变压器4柜相连;
各所述0.4kV独立母线的出线柜与用户端相连。
7.如权利要求1所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:所述电缆模块采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆,电缆导体材质采用铜导体,电缆绝缘屏蔽或金属护套采用软铜线或铜带,缆芯3芯,截面包括300mm2和400mm2,敷设方式包括排管和电缆隧道。
8.如权利要求7所述的一种包含四端口柔性开关的中压配电网双环拓扑结构,其特征在于:所述排管敷设方式为:在管底部采用原土夯实,上铺C15混凝土底板,底板上并排设置排管,两两排管之间,位于两排管一侧设置一根通讯管,各排管间采用细沙回填,配管上设置警示带;
所述电缆隧道敷设方式为:采用明开挖电缆隧道,并在电缆隧道内布置双侧支架,每侧支架包括若干层电缆支架、预埋件以及内接地带,其中,各层所述电缆支架与预埋件均螺栓连接,内接地带与各层电缆支架相连并接地。
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