CN204230928U - 一种适用于电动汽车入户的直流配电系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，包括一个含有AC/DC变流器的换流站，一个含有DC/DC变流器的小区配电箱，至少一个包含DC/AC变流器和DC/DC变流器的居民换流箱，至少一个居民传统负荷，至少一个电动汽车充电桩。外部交流网络的高压交流电经过一个含有AC/DC换流器的换流站整流成直流电后，由直流配电线路输送至配电网中的小区；小区配电箱根据小区内负荷电压等级，将直流电经过DC/DC变流器转换为较低电压等级的直流电，送至小区内各居民用户。本实用新型仅对小区配电箱进行改造，在居民用户家中装设居民换流箱，即可提升配电网的线路输电容量，具有成本低、工程量小、可扩展性好等优点。

Description

一种适用于电动汽车入户的直流配电系统
技术领域
本实用新型属于配电网输电功率增容技术领域，具体涉及一种适用于电动汽车入户的直流配电系统。
背景技术
近年来，随着能源危机、温室效应、大气污染等全球性问题的加剧，在国家政策的鼓励和支持下，电动汽车因在节能减排、遏制气候变暖以及减少人类对传统化石能源的依赖方面具备传统汽车不可比拟的优势而得到了快速发展。但在发展过程中，除去电动汽车本身技术瓶颈的限制外，面临的一项重大工程即是对当地配电网的升级改造。这是因为大量的电动汽车入户会对当地配电网造成巨大的负荷冲击，引发配电网负荷过载问题，原有配电网根本无法满足大量电动汽车入户后的用电需求，只能通过改造配电网结构来提高配电网输电容量。现有的交流配电系统的结构示意图如说明书附图的附图1所示。为了提高配电网输电容量，最直接的方法是对原输电电缆直接升级改造，选用过流能力更大的电缆。此方法工程量巨大，工期长，成本昂贵，浪费原配电线路材料，而且对涉及线路改造的小区内居民生活造成较大影响。目前，提高配电网输电容量的另一种方法是采用输电线路动态增容技术，该方案不用改变原线路电缆，但需额外增设大量检测和通信设备，且仅能小幅度增加传输容量，因此动态增容常应用于高压输电线路中，在低压配电网中考虑到成本、最大输送容量提升幅度等因素而难以应用。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，为解决现有配电网输电容量提高方案存在成本高、工程量大、施工周期长、输电容量提升幅度小及对用户影响严重等问题，本实用新型提供一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，用于应对大规模的电动汽车入户后配电网峰值负荷的增加。不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，仅对小区配电箱进行改造，在居民用户家中装设居民换流箱，即可提升配电网的线路输电容量，具有成本低、工程量小、可扩展性好等优点。
本实用新型采取的技术方案为：
一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，包括一个含有AC/DC变流器的换流站，
一个含有DC/DC变流器的小区配电箱，至少一个位于小区的居民换流箱，至少一个居民传统负荷，至少一个电动汽车充电桩。
所述的含有AC/DC变流器的换流站的交流侧与外部交流网络相连，换流站1的直流侧与所述小区配电箱相连。所述的小区配电箱中的DC/DC变流器的端电压较高直流侧与所述换流站相连，端电压较低直流侧与小区内所述居民换流箱相连。
所述的居民换流箱中包含DC/AC变流器和DC/DC变流器，其中DC/AC变流器的直流侧与所述小区配电箱相连、交流侧与居民传统负荷相连；而DC/DC变流器的端电压较高直流侧与小区配电箱相连，DC/DC变流器的端电压较低直流侧与电动汽车充电桩相连。
所述的居民传统负荷通过居民换流箱中的DC/AC变流器和小区配电箱的DC/DC变流器，从直流配电线路吸收电能。
所述的电动汽车充电桩通过居民换流箱中的DC/DC变流器和小区配电箱的DC/DC变流器，从直流配电线路吸收电能。
本实用新型一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，技术效果如下：
1）、本实用新型无需改变原配电网线路结构，且无需更换或升级现有配电网所使用的电缆。
2）、输电线路容量的提升幅度可以通过配电网直流线路电压的幅值进行调节，以满足不同规模的电动汽车入户后对配电线路容量的需求。
3）、本实用新型仅需改变现有配电系统中的变电站和小区配电箱的结构,并在居民家中装设居民换流箱即可。首先将原变电站改变为AC/DC变流站，为直流配电网提供合适电压等级的直流电(比如11kV的交流配电电缆可以承受高达30kV的直流电)，然后对小区配电箱进行改造，使用DC/DC变流装置替换原配电箱中的变压器，通过DC/DC变流装置是将配电网的直流电压转换为逆变器可用和电动汽车充电桩适合输入的电压等级(此处电压等级受逆变器和输电容量的影响，可以设置在800V左右)，最后在用户侧添加居民用电箱，为常规交流负载和电动汽车充电桩供电。可以看出所提方案改造需改造的范围小，且需在居民家中装设的居民换流箱具有电压等级低、体积小、价格低、可靠性高的特点，因此，本实用新型所提方案的实施具有工程量小、实现方便、可行性高等特点。
附图说明
图1是一种现有的交流配电系统的结构示意图。
图2是本实用新型一种适用于电动汽车入户的直流配电系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，包括一个含有AC/DC变流器的换流站1，一个含有DC/DC变流器的小区配电箱2，至少一个包含DC/AC变流器4和DC/DC变流器5的居民换流箱3，至少一个居民传统负荷6，至少一个电动汽车充电桩7。
所述的含有AC/DC变流器的换流站1的交流侧与外部交流网络相连，直流侧与小区配电箱2相连。所述的小区配电箱2中的DC/DC变流器的端电压较高直流侧（电压等级受原配电网电缆的影响，以11kV交流配电网电缆为例，直流电压可以工作在30kV）与换流站1相连，端电压较低直流侧（此处电压等级受逆变器和输电容量的影响，可以设置在800V左右）与小区内的各个居民换流箱3相连。所述的小区内的居民换流箱3中包含DC/AC变流器4和DC/DC变流器5，其中DC/AC变流器4的直流侧与小区配电箱2相连，交流侧与居民传统负荷6相连，而DC/DC变流器5的端电压较高直流侧（此处电压等级受逆变器和输电容量的影响，可以设置在800V左右）与小区配电箱2相连，端电压较低直流侧（电动汽车充电桩电压，常见范围是200-450V）与电动汽车充电桩7相连。
考虑到同样绝缘厚度和芯线截面的电缆，其耐受直流电压的能力比耐受交流电压的能力约高3倍以上，图1所示的现有交流配电系统的配电线路，母线电压为10kV，因此在不改变图1所示交流配电系统线路结构的情况下，图2中所示的直流配电线路电压可达30kV以上。现在城市中压配电网多数采用电缆，给所提方案的实施提供了可行性。进一步考虑交流输电电压峰值与有效值之间的关系及输电线路功率因数对实际输送容量的影响，在不改变图1所示的现有交流配电网电缆的前提下，采样图2所示的直流配电形式，配电线路的输电容量理论上可提高4.7倍左右。注：此处因考虑导线具体连接方式，10kV一般是3条配电线，此处设定双极供电方式，即两条母线电压分别为正负30kV以及一个地线，那么实际可提高容量就是4.7倍左右。图2所示实施例中，换流站1将110kV的交流电整流成正负30kV的直流电，配电线路将电能以直流的形式输送至小区配电箱2，小区配电箱2中的DC/DC变流器将正负30kV的直流电压降至正负800V，送至居民换流箱3中，居民换流箱3中的DC/AC变流器4将正负800V的直流电逆变为220V的交流电供居民传统负荷6使用，居民换流箱3中的DC/DC变流器4将正负800V的直流电变换为400V的直流电供电动汽车充电桩7使用。图2所示的本实用新型具体实施例中，换流站1包含的AC/DC变流器、小区配电箱2包含的DC/DC变流器、居民换流箱3内的DC/AC变流器4和DC/DC变流器5的电压等级均以实例进行设计和阐述，在在实际应用中可根据实际系统容量需求来选择和确定电压等级。
综上所述，本实用新型的直流配电系统在不改变原配电网线路结构，且无需更换或升级电缆，在不影响原居民负荷用电的情况下，提升了配电网的线路输电容量，具有配电线路损耗小、工程量小、可扩展性好的优点，且所提升配电网输电容量的幅度完全能够满足大规模的电动汽车入户对配电网传输容量的需求，是一种可实施性强、可靠性高、非常适用于电动汽车入户的直流配电系统。
本实用新型的上述实施范例仅仅是为说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (3)

1.一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，包括
一个含有AC/DC变流器的换流站（1），
一个含有DC/DC变流器的小区配电箱（2），
至少一个位于小区的居民换流箱（3），
至少一个居民传统负荷（6），
至少一个电动汽车充电桩（7），其特征在于，
所述的含有AC/DC变流器的换流站（1）的交流侧与外部交流网络相连，换流站（1）的直流侧与所述小区配电箱（2）相连；
所述的小区配电箱（2）中的DC/DC变流器的端电压较高直流侧与所述换流站（1）相连，端电压较低直流侧与小区内所述居民换流箱（3）相连；
所述的居民换流箱（3）中包含DC/AC变流器（4）和DC/DC变流器（5），其中DC/AC变流器（4）的直流侧与所述小区配电箱（2）相连、交流侧与居民传统负荷（6）相连；而DC/DC变流器（4）的端电压较高直流侧与小区配电箱（2）相连，DC/DC变流器（4）的端电压较低直流侧与电动汽车充电桩（7）相连。
2.根据权利要求1所述一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，其特征在于，所述的居民传统负荷（6）通过居民换流箱（3）中的DC/AC变流器（4）和小区配电箱（2）的DC/DC变流器，从直流配电线路吸收电能。
3.根据权利要求1所述一种适用于电动汽车入户的直流配电系统，其特征在于，所述的电动汽车充电桩（7）通过居民换流箱（3）中的DC/DC变流器（5）和小区配电箱（2）的DC/DC变流器，从直流配电线路吸收电能。
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