CN108964126B - 一种主动配电网系统及其操作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力设备技术领域，且公开了一种主动配电网系统及其方法，包括微电网，所述微电网的内部包括太阳能发电模块、风力发电模块、蓄电池组和并网逆变器，所述太阳能发电模块和风力发电模块的输出端均与蓄电池组的输入端电性连接，蓄电池组的输出端与并网逆变器的输入端电性连接，微电网的内部包括负荷装置、电力控制系统和升压系统，并网逆变器的输出端与升压系统的输入端电性连接。该主动配电网系统及其方法，通过保护装置，使电网配电系统在运行时受到保护，而继电保护、过载保护、漏电保护和短路保护，使得系统出现差错时对重要设备进行保护，避免设备损坏，产生巨大的损失，具有维护配电网的作用。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体为一种主动配电网系统及其操作方法。
背景技术
近年来，全球范围内气候变暖及极端天气事件日益频发，严重威肋和着人类社会的可持续发展，发展低碳电力系统的根本任务是要形成稳定的低碳电能供应机制，其关键在于对可再生能源的有效开发与利用，其次从配用电环节入手，建立协调关联分布式可再生能源发电和配电网络与终端用电的集成供电系统，实现对可再生能源的就地消纳与利用。
为满足未来年负荷增长和电网发展的要求，确定何时，何地，建设何种类型的线路，变电站或者分布式电源等设备，主动配电网是采用主动管理分布式电源、储能设备和客户双向负荷的模式，具有灵活拓扑结构的公用配电网，配电网规划结果直接影响配电网投资、收益及未来年配电网运行的安全性、经济性和稳定性，为了合理规划DG，协调DG的优化运行，充分发挥DG等新型电源及负荷的积极作用，需要配电网采取主动管理和主动规划，主动配电网为解决DG接入带来的电压升高问题、增加DG的接入容量、提升配电网的资产利用率提供了新的解决方案。
主动配电对绿色能源有良好的兼容性，且能高效利用己有资产，反映出了未来智能电网的发展趋势，但是现有的主动配电网技术大多数都是对单一能源的接纳，而风能和水能之类的能源因负荷的问题难以与配电网匹配，因此配电网缺少了对绿色能源的利用，另外配电网覆盖范围过于广泛，但配电网上却无检测装置和保护装置，一旦出现故障，没有检测装置和保护装置的配电网难以排查出故障所在，会导致大范围的长时间停电，严重的影响人们的工作和生活。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种主动配电网系统及其操作方法，具备提高电网利用率和故障排查和配电网维护等优点，解决了现有的主动配电网技术大多数都是对单一能源的接纳，而风能和水能之类的能源因负荷的问题难以与配电网匹配，因此配电网缺少了对绿色能源的利用，另外配电网覆盖范围过于广泛，但配电网上却无检测装置和保护装置，一旦出现故障，没有检测装置和保护装置的配电网会出现大范围的停电，严重的影响人们的工作和生活的问题。
(二)技术方案
为实现上述提高电网利用率和故障排查和配电网维护目的，本发明提供如下技术方案：一种主动配电网系统，包括微电网，所述微电网的内部包括太阳能发电模块、风力发电模块、蓄电池组和并网逆变器，所述太阳能发电模块和风力发电模块的输出端均与蓄电池组的输入端电性连接，所述蓄电池组的输出端与并网逆变器的输入端电性连接，所述微电网的内部包括负荷装置、电力控制系统和升压系统，所述并网逆变器的输出端与升压系统的输入端电性连接，所述负荷装置的输出端与并网逆变器的输入端电性连接，所述电力控制系统的输出端与并网逆变器的输入端电性连接，所述微电网的内部包括交流配电柜和大电网，所述电力控制系统的输出端与交流配电柜的输入端电性连接，所述升压系统的输出端与交流配电柜的输入端电性连接，所述交流配电柜的输出端与大电网的输入端电性连接，所述微电网的输出端与电网配电系统的输入端电性连接，所述电网配电系统的内部包括配电自动化系统、配电自动化厂站系统、馈电自动化模块和变电站自动化模块，所述配电自动化系统的输出端与配电自动化厂站系统的输入端电性连接，所述配电自动化厂站系统的输出端与馈电自动化模块的输入端电性连接，所述馈电自动化模块的输出端与配电自动化厂站系统的输入端电性连接，所述配电自动化厂站系统的输出端与变电站自动化模块的输入端电性连接，所述电网配电系统的内部包括保护装置、控制器和检测装置，所述保护装置、控制器和检测装置的输出端均与馈电自动化模块的输入端电性连接，所述电网配电系统的内部包括变电站自动化系统和变电站RTU，所述变电站自动化模块的输出端均与变电站自动化系统和变电站RTU的输入端电性连接，所述电网配电系统的内部包括配电管理主站系统和用户自动化系统，所述配电自动化系统的输出端均与配电管理主站系统和用户自动化系统的输入端电性连接，所述电网配电系统的内部包括负荷控制系统、自动抄表系统和电量采集系统，所述用户自动化系统的输出端均与负荷控制系统、自动抄表系统和电量采集系统的输入端电性连接。
优选的，所述电网配电系统的内部包括电量采集分站和电量采集主站，所述电量采集系统的输入端均与电量采集分站和电量采集主站输入端电性连接。
优选的，所述保护装置包括继电保护、过载保护、漏电保护和短路保护。
优选的，所述检测装置包括电能质量检测、故障查找、故障检测和故障隔离。
优选的，一种主动配电网系统的操作方法包括以下步骤：
第一步：太阳能发电模块和风力发电模块产生的电能进入蓄电池组中，然后电压通过并网逆变器，使直流电变为交流电，之后负荷装置和升压系统作用于并网逆变器，使其内部电压负荷与强度与大电网的一致，最后并入大电网；
第二步：首先微电网的经过配电自动化系统，使之分化，之后保护装置、控制器和检测装置对馈电自动化模块进行检修和保护，使馈电自动化模块在对配电自动化厂站系统的电能进行控制，然后配电自动化厂站系统对电能进行分配；
第三步：电能通过配电自动化系统分配到用户自动化系统中，之后负荷控制系统、自动抄表系统和电量采集系统对电能进行采集并监控。
优选的，所述电力控制系统对并网逆变器和交流配电柜内的电流进行调节，然后将电流通过交流配电柜导入大电网中。
优选的，所述保护装置和检测装置控制馈电自动化模块，使馈电自动化模块对配电自动化厂站系统进行调节，然后通过保护装置对配电自动化厂站系统内的状况进行检测。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种主动配电网系统及其操作方法，具备以下有益效果：
1、该一种主动配电网系统及其操作方法，通过并网逆变器将蓄电池组内的直流电变为交流电，配合升压系统，对电压的强度进行提升，使得电压与大电网上的电压大小一致，再利用负荷装置对电压的负荷进行调节，使其与大电网的负荷频率相同，具有调节作用，使太阳能发电模块和风力发电模块的电能输入电网中，增加电网的利用率。
2、该一种主动配电网系统及其操作方法，通过保护装置，使电网配电系统在运行时受到保护，而继电保护、过载保护、漏电保护和短路保护，使得系统出现差错时对重要设备进行保护，避免设备损坏，产生巨大的损失，具有维护配电网的作用。
3、该一种主动配电网系统及其操作方法，通过电能质量检测，对电能的各个方面进行检测，避免电能紊乱影响系统，而故障查找能过快速的找到出现故障的地方，配合故障检测，使得系统对故障的原因进行分析，再利用故障隔离，使故障的线路停止运行便于维修，从而到达故障排查的作用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明结构微电网图；
图3为本发明结构保护装置图；
图4为本发明结构检测图。
图中：1、微电网；2、太阳能发电模块；3、风力发电模块；4、蓄电池组；5、并网逆变器；6、负荷装置；7、电力控制系统；8、升压系统；9、交流配电柜；10、大电网；11、电网配电系统；12、配电自动化系统；13、配电自动化厂站系统；14、馈电自动化模块；15、变电站自动化模块；16、控制器；17、检测装置；18、变电站自动化系统；19、变电站RTU；20、保护装置；21、配电管理主站系统；22、用户自动化系统；23、负荷控制系统；24、自动抄表系统；25、电量采集系统；26、电量采集分站；27、电量采集主站；28、继电保护；29、过载保护；30、漏电保护；31、短路保护；32、电能质量检测；33、故障查找；34、故障检测；35、故障隔离。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，一种主动配电网系统，包括微电网1，微电网1的内部包括太阳能发电模块2、风力发电模块3、蓄电池组4和并网逆变器5，太阳能发电模块2和风力发电模块3的输出端均与蓄电池组4的输入端电性连接，蓄电池组4的输出端与并网逆变器5的输入端电性连接，通过并网逆变器5将蓄电池组4内的直流电变为交流电，使得电流便于传输，减少电能的消耗，微电网1的内部包括负荷装置6、电力控制系统7和升压系统8，并网逆变器5的输出端与升压系统8的输入端电性连接，负荷装置6的输出端与并网逆变器5的输入端电性连接，利用负荷装置6对电压的负荷进行调节，使其与大电网的负荷频率相同，具有调节作用，电力控制系统7的输出端与并网逆变器5的输入端电性连接，微电网1的内部包括交流配电柜9和大电网10，电力控制系统7的输出端与交流配电柜9的输入端电性连接，升压系统8的输出端与交流配电柜9的输入端电性连接，配合升压系统8，对电压的强度进行提升，使得电压与大电网10上的电压大小一致，使得电流便于融入大电网10中，交流配电柜9的输出端与大电网10的输入端电性连接，微电网1的输出端与电网配电系统11的输入端电性连接，电网配电系统11的内部包括配电自动化系统12、配电自动化厂站系统13、馈电自动化模块14和变电站自动化模块15，配电自动化系统12的输出端与配电自动化厂站系统13的输入端电性连接，配电自动化厂站系统13的输出端与馈电自动化模块14的输入端电性连接，馈电自动化模块14的输出端与配电自动化厂站系统13的输入端电性连接，配电自动化厂站系统13的输出端与变电站自动化模块15的输入端电性连接，电网配电系统11的内部包括保护装置20、控制器16和检测装置17，保护装置20、控制器16和检测装置17的输入端均与馈电自动化模块14的输入端电性连接，电网配电系统11的内部包括变电站自动化系统18和变电站RTU19，变电站自动化模块15的输出端均与变电站自动化系统18和变电站RTU19的输入端电性连接，电网配电系统11的内部包括配电管理主站系统21和用户自动化系统22，配电自动化系统12的输出端均与配电管理主站系统21和用户自动化系统22的输入端电性连接，电网配电系统11的内部包括负荷控制系统23、自动抄表系统24和电量采集系统25，用户自动化系统22的输出端均与负荷控制系统23、自动抄表系统24和电量采集系统25的输入端电性连接，电网配电系统11的内部包括电量采集分站26和电量采集主站27，电量采集系统25的输入端均与电量采集分站26和电量采集主站27输入端电性连接，保护装置20包括继电保护28、过载保护29、漏电保护30和短路保护31，通过保护装置20，使电网配电系统11在运行时受到保护，而继电保护28、过载保护29、漏电保护30和短路保护31，使得系统出现差错时对重要设备进行保护，避免设备损坏，产生巨大的损失，具有维护配电网的作用，检测装置17包括电能质量检测32、故障查找33、故障检测34和故障隔离35，通过电能质量检测32，对电能的各个方面进行检测，避免电能紊乱影响系统，而故障查找33能过快速的找到出现故障的地方，配合故障检测34，使得系统对故障的原因进行分析，再利用故障隔离35，使故障的线路停止运行便于维修，从而到达故障排查的作用，通过以上结构的配合，使得该装置备提高电网利用率和故障排查和配电网维护等优点，解决了现有的主动配电网技术大多数都是对单一能源的接纳，而风能和水能之类的能源因负荷的问题难以与配电网匹配，因此配电网缺少了对绿色能源的利用，另外配电网覆盖范围过于广泛，但配电网上却无检测装置和保护装置，一旦出现故障，没有检测装置和保护装置的配电网难以排查出故障所在，会导致大范围的长时间停电，严重的影响人们的工作和生活的问题。
优选的，一种主动配电网系统的操作方法包括以下步骤：
第一步：太阳能发电模块2和风力发电模块3产生的电能进入蓄电池组4中，然后电压通过并网逆变器5，使直流电变为交流电，之后负荷装置6和升压系统8作用于并网逆变器5，使其内部电压负荷与强度与大电网10的一致，电力控制系统7对并网逆变器5和交流配电柜9内的电流进行调节，然后将电流通过交流配电柜9，最后并入大电网10；
第二步：首先微电网1的经过配电自动化系统12，使得分化，之后保护装置20、控制器16和检测装置17对馈电自动化模块14进行检修和保护，使馈电自动化模块14在对配电自动化厂站系统13的电能进行控制，然后配电自动化厂站系统13对电能进行分配，而保护装置20和检测装置17控制馈电自动化模块14，使馈电自动化模块14对配电自动化厂站系统13进行调节，然后通过保护装置20对配电自动化厂站系统13内的状况进行检测；
第三步：电能通过配电自动化系统12分配到用户自动化系统22中，之后负荷控制系统23、自动抄表系统24和电量采集系统25对电能进行采集并监控。
综上所述，该一种主动配电网系统及其操作方法，通过并网逆变器5将蓄电池组4内的直流电变为交流电，配合升压系统8，对电压的强度进行提升，使得电压与大电网10上的电压大小一致，再利用负荷装置6对电压的负荷进行调节，使其与大电网的负荷频率相同，具有调节作用，使太阳能发电模块2和风力发电模块3的电能输入电网中，增加电网的利用率；通过保护装置20，使电网配电系统11在运行时受到保护，而继电保护28、过载保护29、漏电保护30和短路保护31，使得系统出现差错时对重要设备进行保护，避免设备损坏，产生巨大的损失，具有维护配电网的作用；通过电能质量检测32，对电能的各个方面进行检测，避免电能紊乱影响系统，而故障查找33能过快速的找到出现故障的地方，配合故障检测34，使得系统对故障的原因进行分析，再利用故障隔离35，使故障的线路停止运行便于维修，从而到达故障排查的作用；解决了现有的主动配电网技术大多数都是对单一的能源的接纳，而风能和水能之类的能源因负荷的问题难以与配电网匹配，因此配电网缺少了对绿色能源的利用，另外配电网覆盖范围过于广泛，但配电网上却无检测装置和保护装置，一旦出现故障，没有检测装置和保护装置的配电网难以排查出故障所在，会导致大范围的长时间停电，严重的影响人们的工作和生活的问题。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种主动配电网系统，包括微电网(1)，其特征在于：所述微电网(1)的内部包括太阳能发电模块(2)、风力发电模块(3)、蓄电池组(4)和并网逆变器(5)，所述太阳能发电模块(2)和风力发电模块(3)的输出端均与蓄电池组(4)的输入端电性连接，所述蓄电池组(4)的输出端与并网逆变器(5)的输入端电性连接，所述微电网(1)的内部包括负荷装置(6)、电力控制系统(7)和升压系统(8)，所述并网逆变器(5)的输出端与升压系统(8)的输入端电性连接，所述负荷装置(6)的输出端与并网逆变器(5)的输入端电性连接，所述电力控制系统(7)的输出端与并网逆变器(5)的输入端电性连接，所述微电网(1)的内部包括交流配电柜(9)和大电网(10)，所述电力控制系统(7)的输出端与交流配电柜(9)的输入端电性连接，所述升压系统(8)的输出端与交流配电柜(9)的输入端电性连接，所述交流配电柜(9)的输出端与大电网(10)的输入端电性连接，所述微电网(1)的输出端与电网配电系统(11)的输入端电性连接，所述电网配电系统(11)的内部包括配电自动化系统(12)、配电自动化厂站系统(13)、馈电自动化模块(14)和变电站自动化模块(15)，所述配电自动化系统(12)的输出端与配电自动化厂站系统(13)的输入端电性连接，所述配电自动化厂站系统(13)的输出端与馈电自动化模块(14)的输入端电性连接，所述馈电自动化模块(14)的输出端与配电自动化厂站系统(13)的输入端电性连接，所述配电自动化厂站系统(13)的输出端与变电站自动化模块(15)的输入端电性连接，所述电网配电系统(11)的内部包括保护装置(20)、控制器(16)和检测装置(17)，所述保护装置(20)、控制器(16)和检测装置(17)的输出端均与馈电自动化模块(14)的输入端电性连接，所述电网配电系统(11)的内部包括变电站自动化系统(18)和变电站RTU(19)，所述变电站自动化模块(15)的输出端均与变电站自动化系统(18)和变电站RTU(19)的输入端电性连接，所述电网配电系统(11)的内部包括配电管理主站系统(21)和用户自动化系统(22)，所述配电自动化系统(12)的输出端均与配电管理主站系统(21)和用户自动化系统(22)的输入端电性连接，所述电网配电系统(11)的内部包括负荷控制系统(23)、自动抄表系统(24)和电量采集系统(25)，所述用户自动化系统(22)的输出端均与负荷控制系统(23)、自动抄表系统(24)和电量采集系统(25)的输入端电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种主动配电网系统，其特征在于：所述电网配电系统(11)的内部包括电量采集分站(26)和电量采集主站(27)，所述电量采集系统(25)的输入端均与电量采集分站(26)和电量采集主站(27)输入端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种主动配电网系统，其特征在于：所述保护装置(20)包括继电保护(28)、过载保护(29)、漏电保护(30)和短路保护(31)。
4.根据权利要求1所述的一种主动配电网系统，其特征在于：所述检测装置(17)包括电能质量检测(32)、故障查找(33)、故障检测(34)和故障隔离(35)。
5.根据权利要求1所述的一种主动配电网系统的操作方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步：太阳能发电模块(2)和风力发电模块(3)产生的电能进入蓄电池组(4)中，然后电压通过并网逆变器(5)，使直流电变为交流电，之后负荷装置(6)和升压系统(8)作用于并网逆变器(5)，使其内部电压负荷与强度与大电网(10)的一致，最后并入大电网(10)；
第二步：首先微电网(1)的经过配电自动化系统(12)，使之分化，之后保护装置(20)、控制器(16)和检测装置(17)对馈电自动化模块(14)进行检修和保护，使馈电自动化模块(14)在对配电自动化厂站系统(13)的电能进行控制，然后配电自动化厂站系统(13)对电能进行分配；
第三步：电能通过配电自动化系统(12)分配到用户自动化系统(22)中，之后负荷控制系统(23)、自动抄表系统(24)和电量采集系统(25)对电能进行采集并监控。
6.根据权利要求5所述的一种主动配电网系统的操作方法，其特征在于：所述电力控制系统(7)对并网逆变器(5)和交流配电柜(9)内的电流进行调节，然后将电流通过交流配电柜(9)导入大电网(10)中。
7.根据权利要求5所述的一种主动配电网系统的操作方法，其特征在于：所述保护装置(20)和检测装置(17)控制馈电自动化模块(14)，使馈电自动化模块(14)对配电自动化厂站系统(13)进行调节，然后通过保护装置20对配电自动化厂站系统(13)内的状况进行检测。
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