CN112713603A - 电网台区低压侧的智能供电设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力设计技术领域，公开一种电网台区低压侧的智能供电设备，包括发电系统、电力线路、变压器及多个分布式储能系统；通过设置多个分布式储能系统，对于负荷趋饱和地区在高峰期时供电压力较大时，能够分担电网设备的供电压力，从而避免电网设备长时期处于重载或过载的运行状态，延长其使用寿命；进一步地，能够提高负荷低谷期的电网设备的负载水平，从而达到削峰填谷，提高电网设备的利用率；再进一步地，通过在低压侧安装分布式储能系统，充分利用电网峰谷差进行充放电以及变流器的功率因数调节，能够有效地解决部分偏远山区配电网低电压的问题。

Description

电网台区低压侧的智能供电设备

技术领域

本发明涉及电力设计技术领域，特别是涉及一种电网台区低压侧的智能供电设备。

背景技术

目前，电力系统中各种电压的变电所及输配电线路组成的整体，称为电力网。它包含变电、输电、配电三个单元。电力网的任务是输送与分配电能，改变电压。

然而，现阶段的负荷趋饱和地区在高峰期时供电压力较大，进而导致部分电网设备处于重载或过载的运行状态，且温升较高，从而严重影响电网设备的使用寿命，而在负荷低谷期，大量的电网设备处于轻载运行状态，设备利用率低，损耗较大。另外，现阶段的部分偏远山区配电网存在主干线路长、网架薄弱、配网主干线路多经过山区复杂地理环境的问题，进而造成线路末端电压低以及停电时间长，从而不满足人民生产生活可靠用电需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够削峰填谷，提高电网设备的利用率、能够解决因负荷重导致变压器重过载的问题、以及解决因供电距离长导致线路末端电压偏低的问题的电网台区低压侧的智能供电设备。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种电网台区低压侧的智能供电设备，包括：发电系统、电力线路、变压器及多个分布式储能系统，所述电力线路与所述发电系统电连接，所述变压器与所述电力线路电连接，在一个所述分布式储能系统中，所述分布式储能系统包括储能供电模块、监控与调度管理模块及辅助模块，所述储能供电模块与所述监控与调度管理模块通信连接，所述储能供电模块与所述变压器电连接，所述辅助模块与所述监控与调度管理模块电连接。

在其中一个实施例中，所述储能供电模块包括变流器、储能电池组及电池管理单元，所述变流器与所述变压器电连接，所述变流器用于将直流电源转变为交流电源，所述储能电池组与所述变流器电连接，所述电池管理单元还分别与所述储能电池组、所述变流器及所述监控与调度管理模块通信连接。

在其中一个实施例中，还包括保护配置模块，所述保护配置模块包括本体保护装置、直流侧保护装置及交流侧保护装置，所述本体保护装置、所述直流侧保护装置及所述交流侧保护装置分别与所述变流器电连接。

在其中一个实施例中，所述保护配置还包括直流连接保护单元，所述直流连接单元包括直流电缆及直流断路器，所述直流电缆及直流断路器分别与所述储能电池组和所述变流器电连接。

在其中一个实施例中，所述保护配置模块还包括防孤岛保护单元，所述防孤岛保护单元用于保护所述分布式储能系统。

本发明相比于现有技术的优点及有益效果如下：

本发明为一种电网台区低压侧的智能供电设备，通过设置多个分布式储能系统，对于负荷趋饱和地区在高峰期时供电压力较大时，能够分担电网设备的供电压力，从而避免电网设备长时期处于重载或过载的运行状态，延长其使用寿命；进一步地，能够提高负荷低谷期的电网设备的负载水平，从而达到削峰填谷，提高电网设备的利用率；再进一步地，通过在低压侧安装分布式储能系统，充分利用电网峰谷差进行充放电以及变流器的功率因数调节，能够有效地解决部分偏远山区配电网低电压的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明一实施方式的电网台区低压侧的智能供电设备的功能模块图；

图2为本发明一实施方式的电网台区低压侧的智能供电设备的电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，一种电网台区低压侧的智能供电设备10，包括：发电系统100、电力线路200、变压器300及多个分布式储能系统400，发电系统100为变电站，电力线路200为10kV或6kV中压馈线，发电系统100通过电力线路200供电至变压器300中，以用于供电，同时，变压器300的数量与分布式储能系统400的数量相同。

请参阅图1及图2，电力线路200与发电系统100电连接，变压器300与电力线路200电连接，在一个分布式储能系统400中，分布式储能系统400包括储能供电模块410、监控与调度管理模块420及辅助模块430，储能供电模块410与监控与调度管理模块420通信连接，储能供电模块410与变压器300电连接，辅助模块430与监控与调度管理模块420电连接。

需要说明的是，变流器411为PCS变流装置，当分布式储能系统400处于放电状态时，内部的储能电池组412的直流电源通过变流器411转换成380V交流电源，然后通过低压电缆接至变压器低压侧0.4kV母线上，从而完成供电。进一步地，根据中压馈线及其下属的公变台区夏季典型日负荷曲线，为达到自下而上削峰填谷的汇聚效应，公变台区总体按照每天1充1放的运行模式，分布式储能系统充电和放电启动可按固定时间设置也可按照负荷电流阈值进行设置。其中，图2为具体实施方式图。

进一步地，由于本申请在实际的工程建设的过程中，分布式储能系统400主设备是采用集装箱式和户外机柜式，在规划基建项目投产以及原有电网运行问题得到解决后，还可以考虑将设备整体搬迁至其他有需求的地方，实现循环重复利用，大大提高分布式储能系统400的实用性和经济性，具体如图2所示；再进一步地，在配变发生检修或者故障的情况下，可以由分布式储能系统400给部分重要负荷供电，相当于增加一个保安电源，可以减少用户平均停电时间，提高供电可靠性。更进一步地，分布式储能系统400能够因地制宜结合小水电、太阳能、风能等可再生能源，提升可再生能源就地消纳能力，降低小水电对电能质量的影响，保障乡镇、农村、山区的用电需求，解决山区常规电网基建投资大、偏远山区无电户的供电等问题，可作为未来农村分散居民用户供电的新的探索方式，此外，分布式储能系统400投资少，建设周期短，进而可在短期内投产解决线路及台区的重过载问题。

如此，通过设置多个分布式储能系统400，对于负荷趋饱和地区在高峰期时供电压力较大时，能够分担电网设备的供电压力，从而避免电网设备长时期处于重载或过载的运行状态，延长其使用寿命；进一步地，能够提高负荷低谷期的电网设备的负载水平，从而达到削峰填谷，提高电网设备的利用率；再进一步地，通过在低压侧安装分布式储能系统，充分利用电网峰谷差进行充放电以及变流器的功率因数调节，能够有效地解决部分偏远山区配电网低电压的问题。

请参阅图1，进一步地，在一实施方式中，储能供电模块410包括变流器411、储能电池组412及电池管理单元413，变流器411与变压器300电连接，变流器411用于将直流电源转变为交流电源，储能电池组412与变流器411电连接，电池管理单元413同时与储能电池组412、变流器411及监控与调度管理模块420通信连接。

需要说明的是，监控与调度管理模块420用于对储能供电模块410进行监控，其主要负责实时接收并监控电池电压、电流、温度即均衡等信息，同时，实时诊断变流器、电池管理单元、辅助模块以及内部监控系统状态，并自动分析报告，电池管理单元413安装于储能电池组412内，负责对电池组进行电压、温度、电流、容量等信息的采集，实时状态监测和故障分析，同时与变流器411、监控与调度管理模块420联机通信，实现对电池进行优化的充放电管理控制。

进一步地，在一实施方式中，还包括保护配置模块，保护配置模块包括本体保护装置、直流侧保护装置及交流侧保护装置，本体保护装置、直流侧保护装置及交流侧保护装置分别与变流器411电连接。需要说明的是，功率变换单元能够确保各种故障情况下系统和设备的安全

进一步地，在一实施方式中，保护配置模块还包括直流连接单元，直流连接单元包括直流电缆及直流断路器，直流电缆、直流断路器与储能电池组412和变流器411电连接。

需要说明的是，直流连接单元是指储能电池组412与变流器411连接的部分，其主要包括直流电缆与直流断路器，在电池的出口侧装设断路器，在功率变换单元413直流侧装设直流断路器，并且电池管理单元413的保护实现跳开电池出口侧断路器。

需要说明的是，本体保护装置保护的方面主要包括功率模块过流、功率模块过温以及功率模块驱动故障，直流侧保护装置主要保护的方面包括直流过压或欠压保护、直流过流保护及直流输入反接保护；而交流侧保护装置主要保护的方面包括交流过压或欠压保护、交流过流保护、频率异常保护、交流进线相序错误保护、电网电压不平衡度保护、输出直流分量超标保护以及输出直流谐波超标保护。

进一步地，在一实施方式中，保护配置模块还包括防孤岛保护单元，防孤岛保护单元用于保护所述分布式储能系统400。

需要说明的是，电网失压时，分布式储能系统400仍保持对失压电网中某一部分线路继续供电的状态称为孤岛现象。非计划孤岛效应的发生，可能危及线路运检人员和用户的安全，同时干扰电网的正常合闸，使得孤岛中的频率和电压失去控制。故通过设置防孤岛保护单元，能够在非计划孤岛轻快下，在2秒内与配电网断开。

可以理解，请参阅图1，为了在分布式储能系统400发生火灾的时候能够及时灭火，防止出现漏电或断电的情况。例如，辅助模块430包括多个消防单元431，各消防单元431分别一一对应与各分布式储能系统400连接。需要说明的是，消防单元431采用火探管式自动探火灭火系统，其实一套简单、低成本且高度可靠的独立自动探火灭火系统，该自动探火灭火系统采用柔性可弯曲的火探管作为火灾的探测报警部件，同时这种火探管还可以兼作灭火剂的输送及喷放管道。柔性可弯曲的火探管可以很方便地不知道每个潜在的找货源的最近处，一旦发生火灾，火探管受热破裂，便立即释放灭火剂灭火。进一步地，还需要说明的是，火探管式自动探火灭火系统无需电源以及传统的火灾报警控制部件，极大地降低成本以及安装难度，提高了灭火系统的可靠性，避免了电控报警部件的误动作。其次，传统固定灭火系统对整体防护空间进行火灾探测，不论火势大小都对整个空间实施灭火，探测响应时间慢，灭火剂大量浪费。而火探管可以铺设到可能着火的设备、仪器内部，可以最快时间探测火灾，以最快速度对着火的部位实施点对电灭火，从而响应是时间更快，灭火用量更省。

请参阅图1，进一步地，为了保证分布式储能系统400的温度环境及湿度环境达到运行状态的要求。例如，电网台区低压侧的智能供电系统10还包括多个温控单元432，各温控单元432分别一一对应与各分布式储能系统400连接，在一个温控单元432包括压缩式机械制冷装置、加热装置、吹风装置及控制装置，压缩式机械制冷装置与加热装置连接，加热装置与吹风装置连接。吹风装置与控制装置连接。需要说明的是，控制装置根据室内外的温度、湿度自动控制和协调压缩式机械制冷装置及加热装置的工作，并通过吹风装置实现自然通风冷却、压缩式机械冷却、加热及除湿的功能。如此，能够保证分布式储能系统400在运行时处于合适的温度环境和湿度环境，也提高了分布式储能系统400在运行时的安装系数。

请参阅图1，进一步地，为了保证在发生应急情况下工作人员能够安全的撤离，例如，电网台区低压侧的智能供电系统10还包括多个照明单元433，各照明系统分别与各分布式储能系统400一一对应连接。需要说明的是，照明单元433在分布式储能系统400发生严重故障时，会亮灯，以提醒工作人员及时撤离，避免发生生命危险。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

上述电网台区低压侧的智能供电系统10，通过设置多个分布式储能系统400，对于负荷趋饱和地区在高峰期时供电压力较大时，能够分担电网设备的供电压力，从而避免电网设备长时期处于重载或过载的运行状态，延长其使用寿命；进一步地，能够提高负荷低谷期的电网设备的负载水平，从而达到削峰填谷，提高电网设备的利用率；再进一步地，通过在低压侧安装分布式储能系统，充分利用电网峰谷差进行充放电以及变流器的功率因数调节，能够有效地解决部分偏远山区配电网低电压的问题。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电网台区低压侧的智能供电设备，其特征在于，包括：发电系统、电力线路、变压器及多个分布式储能系统，所述电力线路与所述发电系统电连接，所述变压器与所述电力线路电连接，在一个所述分布式储能系统中，所述分布式储能系统包括储能供电模块、监控与调度管理模块及辅助模块，所述储能供电模块与所述监控与调度管理模块通信连接，所述储能供电模块与所述变压器电连接，所述辅助模块与所述监控与调度管理模块电连接。

2.根据权利要求1所述的电网台区低压侧的智能供电设备，其特征在于，所述储能供电模块包括变流器、储能电池组及电池管理单元，所述变流器与所述变压器电连接，所述变流器用于将直流电源转变为交流电源，所述储能电池组与所述变流器电连接，所述电池管理单元还分别与所述储能电池组、所述变流器及所述监控与调度管理模块通信连接。

3.根据权利要求2所述的电网台区低压侧的智能供电设备，其特征在于，还包括保护配置模块，所述保护配置模块包括本体保护装置、直流侧保护装置及交流侧保护装置，所述本体保护装置、所述直流侧保护装置及所述交流侧保护装置分别与所述变流器电连接。

4.根据权利要求3所述的电网台区低压侧的智能供电设备，所述保护配置还包括直流连接保护单元，所述直流连接单元包括直流电缆及直流断路器，所述直流电缆及直流断路器分别与所述储能电池组和所述变流器电连接。

5.根据权利要求4所述的电网台区低压侧的智能供电设备，其特征在于，所述保护配置模块还包括防孤岛保护单元，所述防孤岛保护单元用于保护所述分布式储能系统。

Images