CN112018759A - 一种配电系统及配电系统启动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电系统及配电系统启动控制方法。该配电系统包括第一电力电子变压器、第一10KV交流母线、380V交流母线、240V直流母线、交流用电网络及直流用电网络。第一电力电子变压器包括第一10KV交流端口、第一380V交流端口及第一240V直流端口；第一10KV交流端口通过第一10KV交流母线与外部配电网电连接；第一380V交流端口通过380V交流母线与交流用电网络电连接；第一240V直流端口通过240V直流母线与直流用电网络电连接。本技术方案通过第一电力电子变压器各端口实现了为供电要求高的、用电负荷大的交直流混合电网设备提供用电服务，提高了整个配电系统供电的可靠性。

Description

一种配电系统及配电系统启动控制方法

技术领域

本发明实施例涉及电力技术领域，尤其涉及一种配电系统及配电系统启动控制方法。

背景技术

电力电子变压器(power electronic transformer，PET)是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能的新型智能变压器。相较于传统的工频变压器，电力电子变压器具备无功补偿、谐波补偿、电气隔离、控制灵活、能量双向流动、能源转换效率高、多端口等多种功能。

现有技术中，电力电子变压器提供的电压等级端口单一，不能满足直流电网或交直流混合电网中各设备的需求。

发明内容

本发明提供一种配电系统及配电系统启动控制方法，以实现为供电要求高的、用电负荷大的交直流混合电网设备提供清洁、多元的用电服务，提高整个配电系统供电的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种配电系统，该系统包括：第一电力电子变压器、第一10KV交流母线、380V交流母线、240V直流母线、交流用电网络及直流用电网络、；

所述第一电力电子变压器包括第一10KV交流端口、第一380V交流端口及第一240V直流端口；所述第一10KV交流端口通过所述第一10KV交流母线与外部配电网电连接；所述第一380V交流端口通过所述380V交流母线与所述交流用电网络电连接；所述第一240V直流端口通过所述240V直流母线与所述直流用电网络电连接。

可选的，还包括第一断路器、第二断路器及第三断路器；

所述第一断路器的第一端与所述外部配电网电连接，所述第一断路器的第二端通过所述第一10KV交流母线与所述第一10KV交流端口电连接；

所述第二断路器的第一端与所述第一380V交流端口电连接，所述第二断路器的第二端与所述380V交流母线电连接；

所述第三断路器的第一端与所述第一240V直流端口电连接，所述第三断路器的第二端与所述240V直流母线电连接。

可选的，还包括第二电力电子变压器、第二10KV交流母线、第四断路器、第五断路器及第六断路器；

所述第二电力电子变压器包括第二10KV交流端口、第二380V交流端口及第二240V直流端口；

所述第四断路器的第一端与所述外部配电网电连接，所述第四断路器的第二端通过第二10KV交流母线与所述第二10KV交流端口电连接，所述第二380V交流端口与所述第五断路器的第一端电连接，所述第五断路器的的第二端通过所述380V交流母线与所述交流用电网络电连接；

所述第二240V直流端口与所述第六断路器的第一端电连接，所述第六断路器的第二端通过所述240V直流母线与所述直流用电网络电连接。

可选的，所述交流用电网络包括交流空调、交流照明设备、交流插座及动力设备。

可选的，所述直流用电网络包括储能系统、光伏发电、服务器、汽车充电桩、直流空调、直流照明及直流插座。

另一方面，本发明实施例还提供了一种配电系统启动控制方法，该方法应用于上述第一方面所述的配电系统，所述第一10KV交流母线上设置有第一电流传感器，所述第一电力电子变压器包括第二电流传感器；所述380V交流母线设置有第三电流传感器；所述240V直流母线上设置有第四传感器；该方法包括：

接收所述第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号，并输出第一控制信号；

根据所述第一控制信号，控制第一10KV交流端口启动；

接收所述第二电流传感器采集的第一电力电子变压器的带电信号，并输出第二控制信号；

根据所述第二控制信号，控制第一380V交流端口启动；

接收所述第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第一配电信号和第三控制信号；

根据所述第一配电信号完成对交流用电网络配电；根据所述第三控制信号，控制第一240V直流端口启动；

接收所述第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第二配电信号以完成对直流用电网络配电。

可选的，所述配电系统还包括第一断路器、第二断路器及第三断路器；

所述接收所述第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号，并输出第一控制信号之前，还包括：

控制所述第一断路器合闸；

所述根据所述第二控制信号，控制第一380V交流端口启动之前，还包括：

控制所述第二断路器合闸；

所述根据所述第一配电信号，完成对交流用电网络配电；根据所述第三控制信号，控制第一240V直流端口启动之前，还包括：

控制所述第三断路器合闸。

可选的，所述配电系统还包括第二电力电子变压器、第四断路器、第二10KV交流母线、第五断路器及第六断路器；所述第二10KV交流母线上设置有第五电流传感器，所述第二电力电子变压器包括第六电流传感器；所述第二电力电子变压器包括第二10KV交流端口、第二380V交流端口及第二240V直流端口；该方法还包括：

控制所述第四断路器合闸；

接收所述第五电流传感器采集的所述第二10KV交流母线的带电信号，并输出第四控制信号；

根据所述第四控制信号，控制所述第二10KV交流端口启动；

接收所述第五电流传感器采集的第二电力电子变压器的带电信号，并输出第五控制信号；

控制所述第五断路器合闸；

根据所述第五控制信号，控制所述第二380V交流端口启动；

接收所述第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第三配电信号及第六控制信号；

控制所述第六断路器合闸；

根据所述第三配电信号完成对交流用电网络配电；根据所述第六控制信号，控制所述第二240V直流端口启动；

接收所述第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第四配电信号以完成对直流用电网络配电。

可选的，该方法还包括：控制所述配电系统启动。

可选的，该方法还包括：控制所述配电系统关闭。

本发明实施例配电系统包括第一电力电子变压器、第一10KV交流母线、380V交流母线、240V直流母线、交流用电网络及直流用电网络；所述第一电力电子变压器包括第一10KV交流端口、第一380V交流端口及第一240V直流端口；所述第一10KV交流端口通过所述第一10KV交流母线与外部配电网电连接；所述第一380V交流端口通过所述380V交流母线与所述交流用电网络电连接；所述第一240V直流端口通过240V直流母线与所述直流用电网络电连接。本技术方案通过第一电力电子变压器的不同电压等级端口实现了为供电要求高的、用电负荷大的交直流混合电网设备提供清洁、多元的用电服务，提高整个配电系统供电的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种配电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的又一种配电系统的结构示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种配电系统启动控制方法的流程图；

图4是本发明实施例二提供的又一种配电系统启动控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种配电系统的结构示意图，如图1所示，该配电系统包括第一电力电子变压器10、第一10KV交流母线、380V交流母线、240V直流母线、交流用电网络20及直流用电网络30。第一电力电子变压器10包括第一10KV交流端口11、第一380V交流端口12及第一240V直流端口13；第一10KV交流端口11通过第一10KV交流母线与外部配电网电连接；第一380V交流端口12通过380V交流母线与交流用电网络电连接；第一240V直流端口13通过240V直流母线与直流用电网络30电连接。

其中，第一电力电子变压器10主要包括两个部分:高频变压器和电力电子变换器。电力电子变换器主要功能是实现电压或者电流的频率控制、相位控制和谐波控制；高频变压器主要功能是电压等级的变换和电气隔离。由此，第一电力电子变压器10可以实现不同电压等级的能量传输。本技术方案中第一电力电子变压器10包括第一10KV交流端口11、第一380V交流端口12及第一240V直流端口13，外部配电网接入10KV交流电通过第一电力电子变压器10的第一380V交流端口输出380V交流电以供交流用电网络20用电。示例性的，交流用电网络20可以为交流空调、交流照明设备、交流插座及动力设备供电。外部配电网接入10KV交流电还通过第一电力电子变压器10的第一240V交流端口输出240V直流电以供直流用电网络30用电。示例性的，直流用电网络30可以为储能系统、光伏发电、服务器、汽车充电桩、直流空调、直流照明及直流插座。如此，配电系统通过第一电力电子变压器不同电压等级端口输出的不同电压等级，实现了为供电要求高的、用电负荷大的交直流混合电网设备提供清洁、多元的用电服务，提高整个配电系统供电的可靠性，解决了现有技术中电力电子变压器提供的电压等级端口单一，不能满足交直流混合电网中各设备的需求问题。

其中，第一电力电子变压器10中任意两个端口具有能量的双向流动，示例性的，第一10kV交流端口流向第一380V交流端口及第一240V直流端口，第一380V交流端口及第一240V直流端口也可以流向第一10kV交流端口，可以理解的是将10kV交流电通过第一电力电子变压器10的380V交流端口输出低压交流电给交流空调、交流照明等供电；将10kV交流电通过第一电力电子变压器10的240V直流端口输出低压直流电给储能系统和光伏发电等供电，也可以将交流空调、交流照明未消耗的电能通过10kV交流端口传输给外部配电电网，也可以将储能系统和光伏发电等直流用电网络通过第一电力电子变压器10接入电网，实现了低压交直流电与高压交直流电的双向传导，还可以节省其他化石能源的消耗，起到节能减排的作用。

进一步的，图2是本发明实施例一提供的又一种配电系统的结构示意图，如图2所示，该系统还包括第一断路器40、第二断路器50及第三断路器60；第一断路器40的第一端与外部配电网电连接，第一断路器40的第二端通过第一10KV交流母线与第一10KV交流端口电连接；第二断路器50的第一端与第一380V交流端口电连接，第二断路器50的第二端与380V交流母线电连接；第三断路器60的第一端与第一240V直流端口电连接，第三断路器60的第二端与240V直流母线电连接。

其中，配电系统中设置有第一断路器40，第一断路器40可以切断和接通正常情况下第一10KV交流母线高压电路中的负荷电流，也可以在配电系统发生故障时，迅速切断故障电流，保证配电系统的安全运行；第二断路器50和第三断路器60可以切断和接通对交流用电网络20及直流用电网络30中各设备的正常供电，也可以在交流用电网络20及直流用电网络30中发生故障时，或者交流用电网络20及直流用电网络30不需供电时，迅速切断故障电流，保证配电系统的安全运行和节约用电消耗。

可选的，参照图2，该系统还包括第二电力电子变压器70、第二10KV交流母线、第四断路器80、第五断路器90及第六断路器100；第二电力电子变压器70包括第二10KV交流端口71、第二380V交流端口72及第二240V直流端口73；第四断路器80的第一端与外部配电网电连接，第四断路器80的第二端通过第二10KV交流母线与第二10KV交流端口71电连接，第二380V交流端口72与第五断路器90的第一端电连接，第五断路器90的的第二端通过380V交流母线与交流用电网络20电连接；第二240V直流端口73与第六断路器100的第一端电连接，第六断路器100的第二端通过240V直流母线与直流用电网络30电连接。

其中，第二电力电子变压器70包括第二10KV交流端口71、第二380V交流端口72及第二240V直流端口73，也可以实现不同电压等级的能量传输。第二10KV交流母线与外部配电网电连接，第一10KV交流母线与另一配电网络电连接，当第一电力电子变压器10发生故障时，第二电力电子变压器70通过第二10KV交流母线接入10KV交流电以为交直流用电网络供电；当第二电力电子变压器70发生故障时，第一电力电子变压器10通过第一10KV交流母线接入10KV交流电以为交直流用电网络供电，这样当第一电力电子变压器10或第二电力电子变压器70发生故障时，该配电系统均不影响交直流用电网络的正常供电，进一步提高整个配电系统的可靠性。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的一种配电系统启动控制方法的流程图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S110、接收第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号，并输出第一控制信号。

其中，该方法应用于上述实施例一配电系统，该系统中第一10KV交流母线上设置有第一电流传感器，第一电流传感器采集第一10KV交流母线的带电信号，中控系统当接收到第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号时，输出第一控制信号。

S120、根据第一控制信号，控制第一10KV交流端口启动。

其中，第一电力电子变压器10包括第一10KV交流端口11、第一380V交流端口12及第一240V直流端口13，第一电力电子变压器10通过不同的电压等级端口实现不同电压等级的能量传输。当接收第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号不为零时，控制第一10KV交流端口启动。

S130、接收第二电流传感器采集的第一电力电子变压器的带电信号，并输出第二控制信号。

其中，第一电力电子变压器包括第二电流传感器；第二电流传感器采集第一电力电子变压器的带电信号不为零时，输出第二控制信号。

S140、根据第二控制信号，控制第一380V交流端口启动。

S150、接收第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第一配电信号和第三控制信号。

其中，380V交流母线设置有第三电流传感器；第三电流传感器采集的第一电力电子变压器的带电信号不为零时，输出第三控制信号和第一配电信号。根据第一配电信号完成对交流用电网络配电。

S160、根据第一配电信号，完成对交流用电网络配电；根据第三控制信号，控制第一240V直流端口启动。

S170、接收第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第二配电信号以完成对直流用电网络配电。

其中，240V直流母线上设置有第四传感器；第四电流传感器采集的第一电力电子变压器的带电信号不为零时，输出第二配电信号以完成对直流用电网络配电。示例性的，直流用电网络可以为储能系统、光伏发电、服务器、汽车充电桩、直流空调、直流照明及直流插座。外部配电网接入10KV交流电经过第一电力电子变压器10转化为380V交流电以供交流用电网络用电。示例性的，交流用电网络20可以为交流空调、交流照明设备、交流插座及动力设备供电。示例性的，直流用电网络可以为储能系统、光伏发电、服务器、汽车充电桩、直流空调、直流照明及直流插座。如此，配电系统通过力电子变压器输出的不同电压等级端口，实现了为供电要求高的、用电负荷大的交直流混合电网设备提供清洁、多元的用电服务，提高整个配电系统供电的可靠性，解决了现有技术中电力电子变压器提供的电压等级端口单一，不能满足交直流混合电网中各设备的需求问题。

可选的，在上述实施例的基础上，进一步优化，图4是本发明实施例二提供的又一种配电系统启动控制方法的流程图；该方法包括：

S210、控制配电系统启动。

S220、控制第一断路器合闸；

其中，配电系统还包括第一断路器40；第一断路器40的第二端通过第一10KV交流母线与第一10KV交流端口电连接；第一断路器40可以切断和接通正常情况下第一10KV交流母线高压电路中的负荷电流，也可以在配电系统发生故障时，迅速切断故障电流，保证配电系统的安全运行。控制第一断路器合闸已接通第一10KV交流母线高压电路中的负荷电流。

S230、接收第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号，并输出第一控制信号；

S240、根据第一控制信号，控制第一10KV交流端口启动；

S250、接收第二电流传感器采集的第一电力电子变压器的带电信号，并输出第二控制信号；

S260、控制第二断路器合闸；

其中，该配电系统中还包括第二断路器50；第二断路器50的第一端与第一380V交流端口电连接，第二断路器50的第二端与380V交流母线电连接；第二断路器50可以切断和接通对交流用电网络20中各设备的正常供电，也可以在交流用电网络20中发生故障时，或者交流用电网络20不需供电时，迅速切断故障电流，保证配电系统的安全运行和节约用电消耗。控制第二断路器合闸，接通对交流用电网络20中各设备的正常供电。

S270、根据第二控制信号，控制第一380V交流端口启动；

S280、接收第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第一配电信号和第三控制信号；

S290、控制第三断路器合闸。

其中，配电系统还包括第三断路器60；第三断路器60的第一端与第一240V直流端口电连接，第三断路器60的第二端与240V直流母线电连接。控制第三断路器合闸，接通对直流用电网络30中各设备的正常供电。

S300、根据第一配电信号，完成对交流用电网络配电；根据第三控制信号，控制第一240V直流端口启动；

S310、接收第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第二配电信号以完成对直流用电网络配电。

S320、控制第四断路器合闸；

其中，该配电系统还包括第二电力电子变压器、第四断路器、第二10KV交流母线、第五断路器及第六断路器；第二10KV交流母线上设置有第五电流传感器，第二电力电子变压器包括第六电流传感器；第二电力电子变压器包括第二10KV交流端口、第二380V交流端口及第二240V直流端口。控制第四断路器合闸已接通第二10KV交流母线高压电路中的负荷电流。

S330、接收第五电流传感器采集的第二10KV交流母线的带电信号，并输出第四控制信号；

S340、根据第四控制信号，控制第二10KV交流端口启动；

S350、接收第五电流传感器采集的第二电力电子变压器的带电信号，并输出第五控制信号；

S360、控制第五断路器合闸；

S370、根据第五控制信号，控制第二380V交流端口启动；

S380、接收第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第三配电信号及第六控制信号；

S390、控制第六断路器合闸；

S400、根据第三配电信号完成对交流用电网络配电；根据第六控制信号，控制第二240V直流端口启动；

S410、接收第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第四配电信号以完成对直流用电网络配电。

S420、控制配电系统关闭。

本技术方案在上述实施例的基础上增加各断路器，在实现为供电要求高的、用电负荷大的交直流混合电网设备提供清洁、多元的用电服务的基础上，当配电系统发生故障时，各断路器迅速切断故障电流，还保证配电系统的安全运行。另外，该配电系统还包括第二电力电子变压器70，第二电力电子变压器70也可以实现不同电压等级的能量传输。当第一电力电子变压器10发生故障时，第二电力电子变压器70通过第二10KV交流母线接入10KV交流电以为交直流用电网络供电；当第二电力电子变压器70发生故障时，第一电力电子变压器10通过第一10KV交流母线接入10KV交流电以为交直流用电网络供电，这样当第一电力电子变压器10或第二电力电子变压器70发生故障时，该配电系统均不影响交直流用电网络的正常供电，进一步提高整个配电系统的可靠性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种配电系统，其特征在于，包括：第一电力电子变压器、第一10KV交流母线、380V交流母线、240V直流母线、交流用电网络及直流用电网络、；

所述第一电力电子变压器包括第一10KV交流端口、第一380V交流端口及第一240V直流端口；所述第一10KV交流端口通过所述第一10KV交流母线与外部配电网电连接；所述第一380V交流端口通过所述380V交流母线与所述交流用电网络电连接；所述第一240V直流端口通过所述240V直流母线与所述直流用电网络电连接。

2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，还包括第一断路器、第二断路器及第三断路器；

所述第一断路器的第一端与所述外部配电网电连接，所述第一断路器的第二端通过所述第一10KV交流母线与所述第一10KV交流端口电连接；

所述第二断路器的第一端与所述第一380V交流端口电连接，所述第二断路器的第二端与所述380V交流母线电连接；

所述第三断路器的第一端与所述第一240V直流端口电连接，所述第三断路器的第二端与所述240V直流母线电连接。

3.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，还包括第二电力电子变压器、第二10KV交流母线、第四断路器、第五断路器及第六断路器；

所述第二电力电子变压器包括第二10KV交流端口、第二380V交流端口及第二240V直流端口；

所述第四断路器的第一端与所述外部配电网电连接，所述第四断路器的第二端通过第二10KV交流母线与所述第二10KV交流端口电连接，所述第二380V交流端口与所述第五断路器的第一端电连接，所述第五断路器的的第二端通过所述380V交流母线与所述交流用电网络电连接；

所述第二240V直流端口与所述第六断路器的第一端电连接，所述第六断路器的第二端通过所述240V直流母线与所述直流用电网络电连接。

4.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述交流用电网络包括交流空调、交流照明设备、交流插座及动力设备。

5.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述直流用电网络包括储能系统、光伏发电、服务器、汽车充电桩、直流空调、直流照明及直流插座。

6.一种配电系统启动控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1～5任一项所述的配电系统，所述第一10KV交流母线上设置有第一电流传感器，所述第一电力电子变压器包括第二电流传感器；所述380V交流母线设置有第三电流传感器；所述240V直流母线上设置有第四传感器；该方法包括：

接收所述第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号，并输出第一控制信号；

根据所述第一控制信号，控制第一10KV交流端口启动；

接收所述第二电流传感器采集的第一电力电子变压器的带电信号，并输出第二控制信号；

根据所述第二控制信号，控制第一380V交流端口启动；

接收所述第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第一配电信号和第三控制信号；

根据所述第一配电信号完成对交流用电网络配电；根据所述第三控制信号，控制第一240V直流端口启动；

接收所述第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第二配电信号以完成对直流用电网络配电。

7.根据权利要求6所述的配电系统启动控制方法，其特征在于，所述配电系统还包括第一断路器、第二断路器及第三断路器；

所述接收所述第一电流传感器采集的第一10KV交流母线的带电信号，并输出第一控制信号之前，还包括：

控制所述第一断路器合闸；

所述根据所述第二控制信号，控制第一380V交流端口启动之前，还包括：

控制所述第二断路器合闸；

所述根据所述第一配电信号，完成对交流用电网络配电；根据所述第三控制信号，控制第一240V直流端口启动之前，还包括：

控制所述第三断路器合闸。

8.根据权利要求7所述的配电系统启动控制方法，其特征在于，所述配电系统还包括第二电力电子变压器、第四断路器、第二10KV交流母线、第五断路器及第六断路器；所述第二10KV交流母线上设置有第五电流传感器，所述第二电力电子变压器包括第六电流传感器；所述第二电力电子变压器包括第二10KV交流端口、第二380V交流端口及第二240V直流端口；该方法还包括：

控制所述第四断路器合闸；

接收所述第五电流传感器采集的所述第二10KV交流母线的带电信号，并输出第四控制信号；

根据所述第四控制信号，控制所述第二10KV交流端口启动；

接收所述第五电流传感器采集的第二电力电子变压器的带电信号，并输出第五控制信号；

控制所述第五断路器合闸；

根据所述第五控制信号，控制所述第二380V交流端口启动；

接收所述第三电流传感器采集的380V交流母线的带电信号，输出第三配电信号及第六控制信号；

控制所述第六断路器合闸；

根据所述第三配电信号完成对交流用电网络配电；根据所述第六控制信号，控制所述第二240V直流端口启动；

接收所述第四电流传感器采集的240V直流母线的带电信号并输出第四配电信号以完成对直流用电网络配电。

9.根据权利要求6所述的配电系统启动控制方法，其特征在于，还包括：

控制所述配电系统启动。

10.根据权利要求6所述的配电系统启动控制方法，其特征在于，还包括：

控制所述配电系统关闭。

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