CN112909920A - 一种两低压台区供电系统协调装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种两低压台区供电系统协调装置，所述两低压台区供电系统协调装置包括主控模块、数据采集模块和功率支撑模块，实时检测配电数据，并通过主控模块控制功率支撑模块未故障低压台区提供短时功率支撑，提高供电系统的供电可靠性。本发明还提供了一种两低压台区供电系统协调方法，包括将两低压台区分为第一台区和第二台区，并采集两低压台区的配电数据，对比两低压台区的配电数据，筛选出故障台区，储能系统放电供故障台区内常规负载短时运行，满足了在检修阶段低压台区内用电器的用电需求。

Description

一种两低压台区供电系统协调装置和方法
技术领域
本发明涉及输电协调技术领域，尤其是指一种两低压台区供电系统协调装置和方法。
背景技术
低压配电网是电力系统中的重要部分，直接与人们的用电系统相连，低压配电网的性能直接影响到用户的用电质量。但在低压配电网的日常运行中往往会因为诸多因素的影响出现电网故障。在具体用电场景中，由于地理位置的限制，低压配电台区故障时，需要检修人员进行实地抢修，在检修时会对人们用电造成障碍，对于地理位置上临近的配电台区，可以提供带有储能系统的互联线路来实现故障台区的短时功率支撑，以减小检修时带来的用电不便，提高了供电系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种两低压台区供电系统协调装置和方法。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
一种两低压台区供电系统协调装置，所述两低压台区分为第一低压台区和第二低压台区，第一低压台区包括第一交流母线、第一分布式光伏和第一常规负载，第二低压台区包括第二交流母线、第二分布式光伏和第二常规负载；所述两低压台区供电系统协调装置包括主控模块、数据采集模块和功率支撑模块，所述主控模块包括协调控制器和监控后台，协调控制器和监控后台通过光纤通信连接，监控后台用于接收整理数据采集模块采集到的配电数据，协调控制器用于对功率支撑模块发出控制命令；所述数据采集模块与主控模块通信连接，所述数据采集模块用于采集配电数据并将配电数据传输至主控模块进行处理并保存；所述功率支撑模块与主控模块连接，用于在接收主控模块控制命令后提供支撑功率。
在低压台区中加入分布式光伏，达到优化能源结构和节能减排的目的，实时监控低压台区内数据，以保证在出现过流故障时可以及时的进行功率支持，提高系统供电可靠性，且采集到的数据均保存在监控后台中，出现故障需要检修时，可以通过监控后台的历史数据快速找到故障原因。
进一步的，所述功率支撑模块包括DC/AC柔直变流器A1、DC/AC柔直变流器A2、储能系统和直流负载，所述DC/AC柔直变流器A1和DC/AC柔直变流器A2的交流端分别连接在第一交流母线和第二交流母线上，所述 DC/AC柔直变流器A1的直流端和DC/AC柔直变流器A2的直流端相互连接构建功率传输装置；所述储能系统包括DC/DC变换器和储能电池，所述储能电池通过DC/DC变换器接入功率传输装置；所述直流负载连接在功率传输装置上。
两个柔直变流器构建柔性直流互联线路进行柔性直流输电，通过对两端换流器的控制，就可以实现有功功率的传送，同时两端换流器还可以独立调节各自所吸收或发出的无功功率，从而对所联的交流系统给予无功支撑，连接有的储能系统通过直流互联线路可以在低压台区出现故障时向两个低压台区进行供电支撑，而直流互联线路来传输储能系统发出的支撑功率具有可向无源网络供电、不会出现换相失败、换流器间无需通信以及易于构成多端直流系统等优点。
进一步的，所述数据采集模块包括若干台TTU配电变压器监测终端和若干台载波表，第一交流母线与变压器之间连接有用于采集变压器低压侧配电数据的第一TTU配电变压器监测终端，第一交流母线与功率支撑模块之间连接有用于采集DC/AC柔直变流器A1交流端配电数据的第二TTU配电变压器监测终端，第二交流母线与变压器之间连接有用于采集变压器低压侧配电数据的第三TTU配电变压器监测终端，第二交流母线与功率支撑模块之间连接有用于采集DC/AC柔直变流器A2交流端配电数据的第四TTU配电变压器监测终端，储能电池和DC/DC变换器之间连接有用于采集储能电池输出端配电数据的第五TTU配电变压器监测终端；第一交流母线与第一分布式光伏之间连接有用于采集第一分布式光伏输出端配电数据的第一载波表，第一交流母线与第一常规负载之间连接有用于采第一常规负载配电数据的第二载波表，第二交流母线与第二分布式光伏之间连接有用于采集第二分布式光伏输出端配电数据的第三载波表，第二交流母线与第二常规负载之间连接有用于采集第二常规负载配电数据的第四载波表，直流负载和功率转供装置之间连接有用于采集直流负载配电数据的第五载波表。
TTU配电变压器监测终端可以实时监测配电变压器的运行工况，且具备通信功能，可以将采集到的数据实时发送至协调控制器中，提供配电系统运行控制及管理所需的数据，而载波表也能够采集相应配电数据并进行通信，为协调控制器的判断提供数据支持。
进一步的，所述协调控制器包括协调控制主机和协调控制子机，所述协调控制主机设置在第一低压台区内，所述协调控制子机设置在第二低压台区内；所述协调控制器和监控后台均设置有交换机和综合通讯装置。
第一低压台区内的负荷量大，随机负荷比例大，容易出现故障，将协调控制器的主机设置在第一低压台区内，对于故障状况可以更快的反应，且不会出现故障遗漏的情况，提高了供电系统工作的安全性。通过交换机和综合通讯装置来进行协调控制主机和协调控制子机之间的通信，具备GPS对时，规约转换，远动上送等功能，可以很好的满足协调控制主机和协调控制子机之间的通信需求。
一种两低压台区供电系统协调方法，适用于上述两低压台区供电系统协调装置，包括以下步骤：
步骤一：根据监控后台记录的历史台区负荷数据将两压台区分为第一低压台区和第二低压台区，所述第一低压台区连接协调控制主机，所述第二低压台区连接协调控制子机；
步骤二：每隔预设周期采集第一低压台区内变压器的第一配电数据和第二低压台区内变压器的第二配电数据；
步骤三：协调控制器分析第一配电数据和第二配电数据，筛选出故障台区，若第一低压台区或第二低压台区发生故障，则功率支撑模块中储能系统放电，供故障台区常规负载短时运行。
通过采集到的配电数据来判断两低压台区的状态，可以实时掌握台区状态，对于故障可以进行及时反应，而储能系统放电对故障低压台区进行功率支撑，使得故障台区内常规负载可以进行短时运行，在检修时不会出现无法用电的情况，满足了故障低压台区内用户用电需求。
进一步的，步骤一中所述协调控制主机还采集设置在第一低压台区内的塑壳断路器B1的位置、台变低压侧电压和台变低压侧电流，所述协调控制主机通过发出控制命令来控制塑壳断路器B1分合；所述协调控制子机还采集第二低压台区低压侧连接有的塑壳断路器B2的位置、台变低压侧电压和台变低压侧电流，所述协调控制子机通过发出控制命令来控制塑壳断路器B2分合；所述协调控制主机通过光纤通信接收控制子机采集到的信息并发送控制命令，所述协调控制子机还通过接收协调控制主机的控制命令来控制塑壳断路器B2的输出接点跳闸。
进一步的，步骤二中所述第一配电数据包括第一低压台区内的变压器低压侧电流，第二配电数据包括第二台区内的变压器低压侧电流。
进一步的，步骤三中协调控制器将第一配电数据和第二配电数据与历史数据进行对比，若出现大幅度的增加，则判断出现大幅增加现象的台区为故障台区。
进一步的，步骤三中筛选出第一低压台区或第二低压台区出现故障时，协调控制器发出控制命令控制塑壳断路器B1或塑壳断路器B2的输出接点跳闸。
两低压台区内的用电电流进行实时的监控，若出现电流数据大幅增加的情况则可以明确低压台区出现了过流故障，而过流故障是低压台区内常见现象，出现过流状况时直接对故障台区进行跳闸保护，防止对故障台区内电器造成损伤。
进一步的，步骤三中储能系统放电包括以下步骤：
4.1控制协调器发出控制命令；
4.2储能系统内储能电池放电并通过DC/DC变换器进行升压处理；
4.3升压处理后电能传输至两低压台区内，维持两台区负载短时运行。
储能系统内电池所放出电流必须经过升压才能满足低压台区内用户的日常用电需求，在两低压台区出现故障时，储能系统对供电系统提供的紧急功率支持大大提高了供电系统的供电可靠性。
本发明的有益效果是：
在低压台区出现故障时，可以通过带有储能系统的互联线路来为故障台区提供短时功率支撑，提高了故障台区内用户的用电体验，减小了检修时带来的用电不便，提高了供电系统的可靠性，且在出现故障时可以及时进行跳闸保护，提高了供电系统的用电安全性。
附图说明
图1是本发明的一种两低压台区供电系统协调装置拓扑结构示意图；
图2是本发明的一种两低压台区供电系统协调方法流程示意图；
其中：1、主控模块，1-1、监控后台，1-2、协调控制器，2、数据采集模块，3、功率支撑模块，3-1、储能系统，3-1-1、DC/DC变换器，3-1-2、储能电池，3-3、功率传输装置，4、第一低压台区，4-1、第一交流母线，4-2、第一分布式光伏，4-3、第一常规负载，5、第二低压台区，5-1、第二交流母线， 5-2、第二分布式光伏，5-3、第二常规负载，6、TTU配电变压器监测终端，6-1、第一TTU配电变压器监测终端，6-2、第二TTU配电变压器监测终端， 6-3、第三TTU配电变压器监测终端，6-4、第四TTU配电变压器监测终端， 6-5、第五TTU配电变压器监测终端，7、载波表，7-1、第一载波表，7-2、第二载波表，7-3、第三载波表，7-4、第四载波表，7-5、第五载波表。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
一种两低压台区供电系统协调装置，所述两低压台区分为第一低压台区 4和第二低压台区5，第一低压台区4包括400V第一交流母线4-1、10kWp 第一分布式光伏4-2和第一常规负载4-3，第二低压台区5包括400V第二交流母线5-1、10kWp第二分布式光伏5-2和第二常规负载5-3，常规负载具体为一种交流充电桩；所述两低压台区供电系统协调装置包括主控模块1、数据采集模块2和功率支撑模块3，所述主控模块1包括协调控制器1-2和监控后台1-1，协调控制器1-2和监控后台1-1通过光纤通信连接，监控后台1-1 用于接收整理数据采集模块2采集到的配电数据，协调控制器1-2用于对功率支撑模块3发出控制命令；所述数据采集模块2与主控模块1通信连接，所述数据采集模块2用于采集配电数据并将配电数据传输至主控模块1进行处理并保存；所述功率支撑模块3与主控模块1连接，用于在接收主控模块 1控制命令后提供支撑功率。
所述功率支撑模块3包括150kW DC/AC柔直变流器A1、150kW DC/AC 柔直变流器A2、150kW储能系统3-1和直流负载3-2，直流负载具体为一种直流充电桩；所述DC/AC柔直变流器A1和DC/AC柔直变流器A2的交流端分别连接在第一交流母线4-1和第二交流母线上5-1，所述DC/AC柔直变流器A1的直流端和DC/AC柔直变流器A2的直流端相互连接构建功率传输装置3-3；所述储能系统3-1包括DC/DC变换器3-1-1和储能电池3-1-2，所述储能电池3-1-2通过DC/DC变换器3-1-1接入功率传输装置3-3；所述直流负载3-2连接在功率传输装置3-3上。
所述数据采集模块2包括若干台TTU配电变压器监测终端6和若干台载波表7，第一交流母线4-1与变压器之间连接有用于采集变压器低压侧配电数据的第一TTU配电变压器监测终端6-1，第一交流母线4-1与功率支撑模块3 之间连接有用于采集DC/AC柔直变流器A1交流端配电数据的第二TTU配电变压器监测终端6-2，第二交流母线5-1与变压器之间连接有用于采集变压器低压侧配电数据的第三TTU配电变压器监测终端6-3，第二交流母线5-1 与功率支撑模块3之间连接有用于采集DC/AC柔直变流器A2交流端配电数据的第四TTU配电变压器监测终端6-4，储能电池3-1-2和DC/DC变换器3-1-1 之间连接有用于采集储能电池3-1-2输出端配电数据的第五TTU配电变压器监测终端6-5；第一交流母线4-1与第一分布式光伏4-2之间连接有用于采集第一分布式光伏4-2输出端配电数据的第一载波表7-1，第一交流母线4-1与第一常规负载4-3之间连接有用于采第一常规负载4-3配电数据的第二载波表 7-2，第二交流母线5-1与第二分布式光伏5-2之间连接有用于采集第二分布式光伏5-2输出端配电数据的第三载波表7-3，第二交流母线5-1与第二常规负载5-3之间连接有用于采集第二常规负载5-3配电数据的第四载波表7-4，直流负载3-2和功率转供装置之间连接有用于采集直流负载3-2配电数据的第五载波表7-5。
所述协调控制器1-2包括协调控制主机和协调控制子机，所述协调控制主机设置在第一低压台区4内，所述协调控制子机设置在第二低压台区内5；所述协调控制器1-2和监控后台1-1均设置有交换机和综合通讯装置 PCS-9799M。
一种两低压台区供电系统协调方法，适用于上述两低压台区供电系统协调装置，包括以下步骤：
步骤一：根据监控后台1-1记录的历史台区负荷数据将两压台区分为第一低压台区4和第二低压台区5，所述第一低压台区4连接协调控制主机，所述第二低压台区5连接协调控制子机；
步骤二：每隔预设周期采集第一低压台区4内变压器的第一配电数据和第二低压台区5内变压器的第二配电数据；
步骤三：协调控制器1-2分析第一配电数据和第二配电数据，筛选出故障台区，若第一低压台区4或第二低压台区5发生故障，则功率支撑模块中储能系统放电，供故障台区常规负载短时运行。
步骤一中所述协调控制主机还采集设置在第一低压台区4内的塑壳断路器B1的位置、台变低压侧电压和台变低压侧电流，所述协调控制主机通过发出控制命令来控制塑壳断路器B1分合；所述协调控制子机还采集第二低压台区5低压侧连接有的塑壳断路器B2的位置、台变低压侧电压和台变低压侧电流，所述协调控制子机通过发出控制命令来控制塑壳断路器B2分合；所述协调控制主机通过光纤通信接收控制子机采集到的信息并发送控制命令，所述协调控制子机还通过接收协调控制主机的控制命令来控制塑壳断路器B2的输出接点跳闸。
步骤二中所述第一配电数据包括第一低压台区4内的变压器低压侧电流，第二配电数据包括第二台区5内的变压器低压侧电流。
步骤三中协调控制器1-2将第一配电数据和第二配电数据与历史数据进行对比，若出现大幅度的增加，则判断出现大幅增加现象的台区为故障台区。
步骤三中筛选出第一低压台区4或第二低压台区5出现故障时，协调控制器1-2发出控制命令控制塑壳断路器B1或塑壳断路器B2的输出接点跳闸。
步骤三中储能系统放电3-1包括以下步骤：
4.1控制协调器1-2发出控制命令；
4.2储能系统3-1内储能电池放电3-1-2并通过DC/DC变换器3-1-1进行升压处理；
4.3升压处理后电能传输至两低压台区内，维持两台区负载短时运行。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (10)

1.一种两低压台区供电系统协调装置，其特征在于，所述两低压台区分为第一低压台区(4)和第二低压台区(5)，第一低压台区(4)包括第一交流母线(4-1)、第一分布式光伏(4-2)和第一常规负载(4-3)，第二低压台区(5)包括第二交流母线(5-1)、第二分布式光伏(5-2)和第二常规负载(5-3)；所述两低压台区供电系统协调装置包括主控模块(1)、数据采集模块(2)和功率支撑模块(3)，所述主控模块(1)包括协调控制器(1-2)和监控后台(1-1)，协调控制器(1-2)和监控后台(1-1)通过光纤通信连接，监控后台(1-1)用于接收整理数据采集模块(2)采集到的配电数据，协调控制器(1-2)用于对功率支撑模块(3)发出控制命令；所述数据采集模块(2)与主控模块(1)通信连接，所述数据采集模块(2)用于采集配电数据并将配电数据传输至主控模块(1)进行处理并保存；所述功率支撑模块(3)与主控模块(1)连接，用于在接收主控模块(1)控制命令后提供支撑功率。
2.根据权利要求1所述的一种两低压台区供电系统协调装置，其特征在于，所述功率支撑模块(3)包括DC/AC柔直变流器A1、DC/AC柔直变流器A2、储能系统(3-1)和直流负载(3-2)，所述DC/AC柔直变流器A1和DC/AC柔直变流器A2的交流端分别连接在第一交流母线(4-1)和第二交流母线上(5-1)，所述DC/AC柔直变流器A1的直流端和DC/AC柔直变流器A2的直流端相互连接构建功率传输装置(3-3)；所述储能系统(3-1)包括DC/DC变换器(3-1-1)和储能电池(3-1-2)，所述储能电池(3-1-2)通过DC/DC变换器(3-1-1)接入功率传输装置(3-3)；所述直流负载(3-2)连接在功率传输装置(3-3)上。
3.根据权利要求1所述的一种两低压台区供电系统协调装置，其特征在于，所述数据采集模块(2)包括若干台TTU配电变压器监测终端(6)和若干台载波表(7)，第一交流母线(4-1)与变压器之间连接有用于采集变压器低压侧配电数据的第一TTU配电变压器监测终端(6-1)，第一交流母线(4-1)与功率支撑模块(3)之间连接有用于采集DC/AC柔直变流器A1交流端配电数据的第二TTU配电变压器监测终端(6-2)，第二交流母线(5-1)与变压器之间连接有用于采集变压器低压侧配电数据的第三TTU配电变压器监测终端(6-3)，第二交流母线(5-1)与功率支撑模块(3)之间连接有用于采集DC/AC柔直变流器A2交流端配电数据的第四TTU配电变压器监测终端(6-4)，储能电池(3-1-2)和DC/DC变换器(3-1-1)之间连接有用于采集储能电池(3-1-2)输出端配电数据的第五TTU配电变压器监测终端(6-5)；第一交流母线(4-1)与第一分布式光伏(4-2)之间连接有用于采集第一分布式光伏(4-2)输出端配电数据的第一载波表(7-1)，第一交流母线(4-1)与第一常规负载(4-3)之间连接有用于采第一常规负载(4-3)配电数据的第二载波表(7-2)，第二交流母线(5-1)与第二分布式光伏(5-2)之间连接有用于采集第二分布式光伏(5-2)输出端配电数据的第三载波表(7-3)，第二交流母线(5-1)与第二常规负载(5-3)之间连接有用于采集第二常规负载(5-3)配电数据的第四载波表(7-4)，直流负载(3-2)和功率转供装置之间连接有用于采集直流负载(3-2)配电数据的第五载波表(7-5)。
4.根据权利要求1所述的一种两低压台区供电系统协调装置，其特征在于，所述协调控制器(1-2)包括协调控制主机和协调控制子机，所述协调控制主机设置在第一低压台区(4)内，所述协调控制子机设置在第二低压台区内(5)；所述协调控制器(1-2)和监控后台(1-1)均设置有交换机和综合通讯装置。
5.一种两低压台区供电系统协调方法，适用于如权利要求1-4中任一项所述的两低压台区供电系统协调装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据监控后台(1-1)记录的历史台区负荷数据将两压台区分为第一低压台区(4)和第二低压台区(5)，所述第一低压台区(4)连接协调控制主机，所述第二低压台区(5)连接协调控制子机；
步骤二：每隔预设周期采集第一低压台区(4)内变压器的第一配电数据和第二低压台区(5)内变压器的第二配电数据；
步骤三：协调控制器(1-2)分析第一配电数据和第二配电数据，筛选出故障台区，若第一低压台区(4)或第二低压台区(5)发生故障，则功率支撑模块中储能系统放电，供故障台区常规负载短时运行。
6.根据权利要求5所述的一种两低压台区供电系统协调方法，其特征在于，步骤一中所述协调控制主机还采集设置在第一低压台区(4)内的塑壳断路器B1的位置、台变低压侧电压和台变低压侧电流，所述协调控制主机通过发出控制命令来控制塑壳断路器B1分合；所述协调控制子机还采集第二低压台区(5)低压侧连接有的塑壳断路器B2的位置、台变低压侧电压和台变低压侧电流，所述协调控制子机通过发出控制命令来控制塑壳断路器B2分合；所述协调控制主机通过光纤通信接收控制子机采集到的信息并发送控制命令，所述协调控制子机还通过接收协调控制主机的控制命令来控制塑壳断路器B2的输出接点跳闸。
7.根据权利要求5所述的一种两低压台区供电系统协调方法，其特征在于，步骤二中所述第一配电数据包括第一低压台区(4)内的变压器低压侧电流，第二配电数据包括第二台区(5)内的变压器低压侧电流。
8.根据权利要求5所述的一种两低压台区供电系统协调方法，其特征在于，步骤三中协调控制器(1-2)将第一配电数据和第二配电数据与历史数据进行对比，若出现大幅度的增加，则判断出现大幅增加现象的台区为故障台区。
9.根据权利要求5所述的一种两低压台区供电系统协调方法，其特征在于，步骤三中筛选出第一低压台区(4)或第二低压台区(5)出现故障时，协调控制器(1-2)发出控制命令控制塑壳断路器B1或塑壳断路器B2的输出接点跳闸。
10.根据权利要求5所述的一种两低压台区供电系统协调方法，其特征在于，步骤三中储能系统放电(3-1)包括以下步骤：
4.1控制协调器(1-2)发出控制命令；
4.2储能系统(3-1)内储能电池放电(3-1-2)并通过DC/DC变换器(3-1-1)进行升压处理；
4.3升压处理后电能传输至两低压台区内，维持两台区负载短时运行。
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