CN114629101A - 一种基于直流环状供电的配电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于直流环状供电的配电控制方法，包括如下步骤：S1、搭建直流环状供电低压配电网；S2、搭建配电控制系统，能够发布调度指令，上报用户信息；S3、根据用电与供电之间的关系确定配电方法；灵活调节储能及柔性接口设备有功出力，达到源荷主动均衡；通过直流配网接口接入源网荷储控制中心，形成柔性、灵活的潮流控制架构，实时向源网荷储协调控制系统上送各类资源运行情况、可调裕度，响应应急支撑、需求响应等各类调控需求。

Description

一种基于直流环状供电的配电控制方法

技术领域

本发明涉及电网技术领域，尤其涉及一种基于直流环状供电的配电控制方法。

背景技术

现在市面上出现了很多新兴的直流电气设备，他们多采用将交流电变成直流电再送给电器使用，如室内及室外LED照明灯、空调、电动汽车等。如果用直流直接供电，必然比将交流电变成直流电再使用更加节省能源。尖山区域内以光伏为主的新能源发电渗透率高，电网倒送现象严重，依赖于传统的配电网控制模式，难以完成就地消纳的目标。并且由于区域电网内多存在负荷分布不均、新能源接入不稳定等问题，易给配网运行带来风险。

例如，一种在中国专利文献上公开的“直流供电系统”，其公告号：CN108923409B，公开了整流器、变压器，未能考虑到多个能源电网协同控制。

发明内容

为此，本发明提供一种基于直流环状供电的配电控制方法，实现配网侧资源灵活配置，实现直流配电网的能源互动互补，灵活调节储能及柔性接口设备有功出力，达到源荷主动均衡。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于直流环状供电的配电控制方法，包括如下步骤：

S1、搭建直流环状供电低压配电网；

S2、搭建配电控制系统，能够发布调度指令，上报用户信息；

S3、根据用电与供电之间的关系确定配电方法。

作为优选的，直流环状供电低压配电网包括：两个并列设置的能源路由器，第一能源路由器和第二能源路由器，能够提供储能及光伏电力至电网中，能够为直流母线供电；与第一能源路由器相连的第一直流母线，与第一直流母线相连的第二直流母线和第三直流母线，与第二直流母线和第三直流母线相连的第四直流母线，第三直流母线与第二能源路由器相连，能够为直流负荷供电，在故障时互供互济。使得当任一能源路由器故障时，直流母线之间通过串联其余正常工作的能源路由器进行供电。

作为优选的，第一能源路由器与第一直流母线间设有203开关，第二能源路由器与第三直流母线间设有204开关，第一直流母线与第三直流母线间设有207开关，第二直流母线与第四直流母线间设有208开关。当第二能源路由器故障时，204开关断开，203开关合上，直流母线由第一能源路由器进行供电。当第一能源路由器故障时，203开关断开，204开关合上，此时直流母线由第二能源路由器进行供电。当电网中没有故障时，207开关及208开关均断开，第一直流母线及第二直流母线由第一能源路由器供电，第三直流母线及第四直流母线由第二能源路由器供电。

作为优选的，第二直流母线后连接设有201开关，201开关后连接第一低压交直流接口，第一低压交直流接口后连接设有102开关，102开关后连接设有第一配电变。当第一能源路由器、第二能源路由器故障时，203开关及204开关断开，201开关合上，直流母线由第一配电变通过第一低压交直流接口进行供电。

作为优选的，第四直流母线后连接设有202开关，202开关后连接设有第二低压交直流接口，第二低压交直流接口后连接设有104开关，104开关后连接设有第二配电变。当第一低压交直流接口处、第一能源路由器及第二能源路由器故障时，202开关合上，201开关、203开关及204开关均断开，直流母线由第二配电变通过第二低压交直流接口进行供电。

作为优选的，S2中配电控制系统包括设定能量层，用于管理低压直流能量的运行方式；与能量层相连的协控层，用于系统控制与就地控制相结合进行运行策略与稳定控制；与协控层相连的设备层，用于对用电及供电设备进行通讯。能够对供电设备进行分级控制，实现不同设备之间的分级协控。

作为优选的，运行方式包括直流转供、经济运行、储能充电、故障隔离、故障支援、故障退出、交流转供、储能支援、节点控制。直流转供时，根据各台区配电变压器的直流可用容量（配电变压器容量-交流负荷）的大小，调整各台区低压交直流柔性接口装置的直流输出功率，可用容量大的台区出力大，可用容量小的台区出力小。充分利用各台区配电变压器的剩余容量，提高设备的利用率，实现动态增容，满足电动汽车充电需求；经济运行时，根据直流负荷的大小运行不同数量的低压交直流柔性接口装置，当直流负荷较轻时只开启一台低压交直流柔性接口装置，当负荷增大达到阈值时，再开启第二台低压交直流柔性接口装置，以此类推。减小设备的空载损耗，提高设备运行效率；储能充电时，直流负荷较轻，储能系统SOC较低，系统无过载无故障，直流母线按照设定功率对直流储能装置进行充电；故障隔离时，当一台低压交直流柔性接口装置发生故障时，将该台低压交直流柔性接口装置停机并断开其直流侧开关，切断与直流母线连接，当前直流负荷由剩余各台区低压交直流柔性接口装置根据直流可用容量自动均衡；当两台及以上低压交直流柔性接口装置发生故障时，判定为系统严重故障，执行系统退出程序。防止单个台区低压交直流柔性接口装置故障后影响系统的正常运行，防止因台区严重故障造成的安全隐患；故障支援时，配电台区交流侧发生故障失电，由直流母线通过故障台区低压交直流柔性接口装置向交流侧恢复供电，直流负荷和交流负荷由剩余各台区低压交直流柔性接口装置根据直流可用容量自动均衡。为交流负荷提供备用电源，提高配电系统可靠性和用户用电体验；故障退出时，系统出现严重故障，各台区低压交直流柔性接口装置停机，储能系统和充电桩停机，断开设备与直流母线开关，防止因严重故障造成安全隐患；交流转供时，某台区交流负荷发生过载，由直流母线通过该台区低压交直流柔性接口装置向交流负荷提供过载功率，治理交流过载，直流负荷和过载功率由剩余各台区低压交直流柔性接口装置根据直流可用容量自动均衡。满足台区交流负荷的用电需求，防止台区配电变压器过载；储能支援时，系统直流负荷发生过载，由直流储能装置向直流负荷提供过载功率。实现对直流负荷过载的治理，保障系统安全稳定运行；节点控制时，柔性台区协调控制器与低压交直流柔性接口装置之间发生通信故障，通过开入开出节点编码的模式进行通信管理，对变流器的输出功率进行控制。为系统提供备用通信方式，防止在通信故障后对系统的失控。

本发明的实施方式具有如下优点：

（1）灵活调节储能及柔性接口设备有功出力，达到源荷主动均衡；（2）通过直流配网接口接入源网荷储控制中心，形成柔性、灵活的潮流控制架构，实时向源网荷储协调控制系统上送各类资源运行情况、可调裕度，响应应急支撑、需求响应等各类调控需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达到的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1是本发明的直流环状供电低压配电网示意图。

图中：

1-第一能源路由器；2-第二能源路由器；3-第一低压交直流接口；4-第二低压交直流接口；5-203开关；6-201开关；7-204开关；8-202开关；9-207开关；10-208开关；11-第一配电变；12-第二配电变；13-102开关；14-104开关；15-第一直流母线；16-第二直流母线；17-第三直流母线；18-第四直流母线。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的认识可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

如图 1所示，在一个较佳的实施例中，本发明公开了一种基于直流环状供电的配电控制方法，包括如下步骤：

S1、搭建直流环状供电低压配电网；

S2、搭建配电控制系统，能够发布调度指令，上报用户信息；

S3、根据用电与供电之间的关系确定配电方法。

直流环状供电低压配电网包括：两个并列设置的能源路由器，第一能源路由器和第二能源路由器，能够提供储能及光伏电力至电网中，能够为直流母线供电；与第一能源路由器相连的第一直流母线，与第一直流母线相连的第二直流母线和第三直流母线，与第二直流母线和第三直流母线相连的第四直流母线，第三直流母线与第二能源路由器相连，能够为直流负荷供电，在故障时互供互济。使得当任一能源路由器故障时，直流母线之间通过串联其余正常工作的能源路由器进行供电。

第一能源路由器与第一直流母线间设有203开关，第二能源路由器与第三直流母线间设有204开关，第一直流母线与第三直流母线间设有207开关，第二直流母线与第四直流母线间设有208开关。当第二能源路由器故障时，204开关断开，203开关合上，直流母线由第一能源路由器进行供电。当第一能源路由器故障时，203开关断开，204开关合上，此时直流母线由第二能源路由器进行供电。当电网中没有故障时，207开关及208开关均断开，第一直流母线及第二直流母线由第一能源路由器供电，第三直流母线及第四直流母线由第二能源路由器供电。

第二直流母线后连接设有201开关，201开关后连接第一低压交直流接口，第一低压交直流接口后连接设有102开关，102开关后连接设有第一配电变。当第一能源路由器、第二能源路由器故障时，203开关及204开关断开，201开关合上，直流母线由第一配电变通过第一低压交直流接口进行供电。

第四直流母线后连接设有202开关，202开关后连接设有第二低压交直流接口，第二低压交直流接口后连接设有104开关，104开关后连接设有第二配电变。当第一低压交直流接口处、第一能源路由器及第二能源路由器故障时，202开关合上，201开关、203开关及204开关均断开，直流母线由第二配电变通过第二低压交直流接口进行供电。

S2中配电控制系统包括设定能量层，用于管理低压直流能量的运行方式；与能量层相连的协控层，用于系统控制与就地控制相结合进行运行策略与稳定控制；与协控层相连的设备层，用于对用电及供电设备进行通讯。能够对供电设备进行分级控制，实现不同设备之间的分级协控。

运行方式包括直流转供、经济运行、储能充电、故障隔离、故障支援、故障退出、交流转供、储能支援、节点控制。直流转供时，根据各台区配电变压器的直流可用容量（配电变压器容量-交流负荷）的大小，调整各台区低压交直流柔性接口装置的直流输出功率，可用容量大的台区出力大，可用容量小的台区出力小。充分利用各台区配电变压器的剩余容量，提高设备的利用率，实现动态增容，满足电动汽车充电需求；经济运行时，根据直流负荷的大小运行不同数量的低压交直流柔性接口装置，当直流负荷较轻时只开启一台低压交直流柔性接口装置，当负荷增大达到阈值时，再开启第二台低压交直流柔性接口装置，以此类推。减小设备的空载损耗，提高设备运行效率；储能充电时，直流负荷较轻，储能系统SOC较低，系统无过载无故障，直流母线按照设定功率对直流储能装置进行充电；故障隔离时，当一台低压交直流柔性接口装置发生故障时，将该台低压交直流柔性接口装置停机并断开其直流侧开关，切断与直流母线连接，当前直流负荷由剩余各台区低压交直流柔性接口装置根据直流可用容量自动均衡；当两台及以上低压交直流柔性接口装置发生故障时，判定为系统严重故障，执行系统退出程序。防止单个台区低压交直流柔性接口装置故障后影响系统的正常运行，防止因台区严重故障造成的安全隐患；故障支援时，配电台区交流侧发生故障失电，由直流母线通过故障台区低压交直流柔性接口装置向交流侧恢复供电，直流负荷和交流负荷由剩余各台区低压交直流柔性接口装置根据直流可用容量自动均衡。为交流负荷提供备用电源，提高配电系统可靠性和用户用电体验；故障退出时，系统出现严重故障，各台区低压交直流柔性接口装置停机，储能系统和充电桩停机，断开设备与直流母线开关，防止因严重故障造成安全隐患；交流转供时，某台区交流负荷发生过载，由直流母线通过该台区低压交直流柔性接口装置向交流负荷提供过载功率，治理交流过载，直流负荷和过载功率由剩余各台区低压交直流柔性接口装置根据直流可用容量自动均衡。满足台区交流负荷的用电需求，防止台区配电变压器过载；储能支援时，系统直流负荷发生过载，由直流储能装置向直流负荷提供过载功率。实现对直流负荷过载的治理，保障系统安全稳定运行；节点控制时，柔性台区协调控制器与低压交直流柔性接口装置之间发生通信故障，通过开入开出节点编码的模式进行通信管理，对变流器的输出功率进行控制。为系统提供备用通信方式，防止在通信故障后对系统的失控。

在另一个实施例中，直流母线故障识别采用基于直流电压斜率加速启动、故障电流方向判定的综合识别判据，母线出现故障时，电压快速下降，电源端变流器支路、带储能元件的负荷馈线及直流母联线路出现故障电流，方向均指向母线，以电流指向母线为正；直流馈线故障（或供电电源端变流器故障）的识别同样采用馈线端低电压方向过流保护判据，直流母联线路故障识别采用纵联方向保护原理，I区母线与II区母线的保护装置通过高速通信网络进行连接。

环形低压直流配电网中，直流母线故障识别采用电流差动保护原理，母线出现故障时，电压快速下降，电源端变流器支路及环网线路出现故障电流，方向均指向母线，所有采集电流均为同极性（正极或者负极）电流瞬时值，以流向母线方向为正；直流馈线故障（或供电电源端变流器故障）的识别采用馈线端低电压方向过流保护判据；环形线路保护采用线路两侧的电流差动保护，环形线路出现故障时，线路两侧电压快速下降，线路两侧出现故障电流，方向均指向线路，此时以制动系数和制动电流及差动电流为判据。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、搭建直流环状供电低压配电网；

S2、搭建配电控制系统，能够发布调度指令，上报用户信息；

S3、根据用电与供电之间的关系确定配电方法。

2.根据权利要求1所述的一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，直流环状供电低压配电网包括：两个并列设置的能源路由器，第一能源路由器和第二能源路由器，能够提供储能及光伏电力至电网中，能够为直流母线供电；与第一能源路由器相连的第一直流母线，与第一直流母线相连的第二直流母线和第三直流母线，与第二直流母线和第三直流母线相连的第四直流母线，第三直流母线与第二能源路由器相连，能够为直流负荷供电，在故障时互供互济。

3.根据权利要求2所述的一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，第一能源路由器与第一直流母线间设有203开关，第二能源路由器与第三直流母线间设有204开关，第一直流母线与第三直流母线间设有207开关，第二直流母线与第四直流母线间设有208开关。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，第二直流母线后连接设有201开关，201开关后连接第一低压交直流接口，第一低压交直流接口后连接设有102开关，102开关后连接设有第一配电变。

5.根据权利要求4所述的一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，第四直流母线后连接设有202开关，202开关后连接设有第二低压交直流接口，第二低压交直流接口后连接设有104开关，104开关后连接设有第二配电变。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，S2中配电控制系统包括设定能量层，用于管理低压直流能量的运行方式；与能量层相连的协控层，用于系统控制与就地控制相结合进行运行策略与稳定控制；与协控层相连的设备层，用于对用电及供电设备进行通讯。

7.根据权利要求6所述的一种基于直流环状供电的配电控制方法，其特征在于，运行方式包括直流转供、经济运行、储能充电、故障隔离、故障支援、故障退出、交流转供、储能支援、节点控制。

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