CN206850452U - 变电站交直流混合微网站用电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种变电站交直流混合微网站用电系统，包括直流网络、交流网络、光伏电池、蓄电池、光伏变流器、储能双向变流器、UPS电源、交直流双向变流器、信息采集模块和控制平台；直流网络中设有直流母线L1，交流网络中设有交流母线L2；交流母线L2从站用变压器取电；UPS电源的交流输入端通过断路器接交流母线L2，直流输入端通过断路器接直流母线L1，UPS电源的供电端用于连接UPS负荷；交流负荷通过断路器连接交流母线L2；交直流双向变流器的一端连接直流母线L1，另一端连接交流母线L2；光伏电池通过断路器连接光伏变流器的输入端；该系统将光伏电源引入变电站站用电系统，提供直流电源支撑，提高可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力自动化领域，尤其是一种变电站交直流混合微网站用电系统。
背景技术
目前，变电站站用电系统交流电源采用站用变压器引接，直流电源采用交流电源整流，配置蓄电池满足1h～2h事故停电时间要求。站用电负荷主要分为交流负荷和直流负荷，交流负荷主要是照明和动力负荷，直流负荷主要为控制负荷。站用电网络分为交流网络和直流网络，交直流网络均采用单母线或单母分段接线形式。
随着智能化变电站的普及，站内智能组件、保护测控装置、自动装置、通信电源以及事故情况下的UPS电源均由直流系统供电。直流负荷越来越大，重要性越来越高，需要配置的蓄电池容量也越来越大。站用电系统直流网络电源形式单一，可靠性不够。
站用电系统中整流逆变器及蓄电池等配置齐全，变电站站顶闲置空间足够，完全满足引入光伏电源，构建交直流混合微网的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种变电站交直流混合微网站用电系统，将光伏电源引入变电站站用电系统，提供直流电源支撑，提高可靠性；降低储能容量配置需求，提高经济性；使用绿色能源，节省站用电电量消耗，降低碳排放，保护环境；利用站内储能消纳新能源；本实用新型采用的技术方案是：
一种变电站交直流混合微网站用电系统，包括直流网络、交流网络、光伏电池、蓄电池、光伏变流器、储能双向变流器、UPS电源、交直流双向变流器、信息采集模块和控制平台；直流网络中设有直流母线L1，交流网络中设有交流母线L2；
交流母线L2从站用变压器取电；
UPS电源的交流输入端通过断路器接交流母线L2，直流输入端通过断路器接直流母线L1，UPS电源的供电端用于连接UPS负荷；
交流负荷通过断路器连接交流母线L2；
交直流双向变流器的一端连接直流母线L1，另一端连接交流母线L2；
光伏电池通过断路器连接光伏变流器的输入端，光伏变流器的输出端通过断路器连接直流母线L1；
蓄电池通过断路器连接储能双向变流器的一端，储能双向变流器的另一端通过断路器连接直流母线L1；
直流负荷通过断路器连接直流母线L1；
信息采集模块连接光伏电池、蓄电池和直流母线L1，负责采集光伏电池出力、直流母线电压及蓄电池相关参数，并将采集的参数发送至控制平台；
控制平台连接并控制光伏变流器、储能双向变流器和交直流双向变流器。
进一步地，所述的变电站交直流混合微网站用电系统，还包括通信用变流器；直流母线L1连接通信用变流器的输入端，通信用变流器的输出端用于连接通信负荷；控制平台连接并控制通信用变流器。
更优地，交流母线L2连接自动切换器ATS的输出端，自动切换器ATS的两个输入端分别接两个站用变压器的输出。
本实用新型的优点在于：
①光伏电池经过简单DC/DC变换接入站用电直流网络，减少能量变换损耗。
②丰富站用电系统直流电源形式，提高可靠性。
③利用变电站站顶闲置空间，在夏季可遮挡阳光，降低站内高低压室温度。
④利用站内已有储能电池消纳光伏电源，最大化利用光伏能源。
⑤利用站内已有整流逆变器进行功率和电压控制，直流网络只需维持直流母线电压稳定，无需考虑无功和频率，控制简单。
⑥实用性强，适应变电站智能化发展的需要，推广应用简单。
附图说明
图1为本实用新型的电原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
变电站交直流混合微网站用电系统，如图1所示，包括直流网络、交流网络、光伏电池、蓄电池、光伏变流器、储能双向变流器、通信用变流器、UPS电源、交直流双向变流器、信息采集模块和控制平台；控制平台可以是后台的服务器或电脑；直流网络中设有直流母线L1，交流网络中设有交流母线L2；
该站用电系统中存在直流负荷、通信负荷、交流负荷、UPS负荷；UPS负荷主要是一些在供电异常时需要即刻切换供电的设备负荷，UPS负荷接在UPS电源上；
交流网络由站用变压器供电，满足交流负荷及正常情况下的UPS负荷用电需求；直流网络在正常情况下由交流电源整流及光伏电池共同供电，满足直流负荷、通信负荷用电需求，在事故情况下，由光伏电池和蓄电池共同供电，满足UPS电源所接的UPS负荷、通信负荷及直流负荷的用电需求。
交流母线L2从站用变压器取电；图1中，1#站用变压器和2#站用变压器的输出分别接自动切换器ATS的两个输入端，自动切换器ATS的输出端接交流母线L2；两个能自动切换的站用变压器可提供更好的交流供电安全性；
UPS电源的交流输入端通过断路器JK1接交流母线L2，直流输入端通过断路器JK2接直流母线L1，UPS电源的供电端用于连接UPS负荷（图1中由于空间有限未标出UPS负荷）；
交流母线L2接断路器JK3的一端，断路器JK3的另一端用于连接交流负荷；
交直流双向变流器的一端连接直流母线L1，另一端连接交流母线L2；
光伏电池通过断路器DK1连接光伏变流器的输入端，光伏变流器的输出端通过断路器DK4连接直流母线L1；光伏变流器将光伏电池的输出电压转换为直流母线L1上的直流电压220v DC，并具有一定的稳压能力；光伏电池可利用变电站站顶闲置空间，在夏季可遮挡阳光，降低站内高低压室温度；
蓄电池通过断路器DK2连接储能双向变流器的一端，储能双向变流器的另一端通过断路器DK5连接直流母线L1；
直流母线L1连接断路器DK3的一端，断路器DK3的另一端用于连接直流负荷；
直流母线L1连接通信用变流器的输入端，通信用变流器的输出端用于连接通信负荷；通信用变流器可将220v DC转换为48v DC电压；
信息采集模块连接光伏电池、蓄电池和直流母线L1，负责采集光伏电池出力、直流母线电压及蓄电池相关参数，并将采集的参数发送至控制平台；
控制平台连接并控制光伏变流器、储能双向变流器、通信用变流器和交直流双向变流器；交直流混合微网站用电系统由控制平台综合控制；
在正常情况下，交流网络的电压、频率由大电网支撑；交直流双向变流器控制直流母线L1电压稳定，并根据蓄电池荷电状态工作于整流或逆变状态；光伏电池采用最大功率点跟踪控制，最大化利用清洁能源；储能双向变流器根据光伏出力进行充电控制，平滑直流网络功率曲线，当储能电池充满电时待机保护电池。
在事故情况下，控制平台切除交直流双向变换器；光伏电池依旧采用最大功率点跟踪控制，最大化利用清洁能源；储能双向变流器需根据光伏出力进行放电控制，维持直流母线电压稳定。
变电站交直流混合微网站用电系统将光伏清洁能源引入站用电直流网络，提供直流电源支撑，构建交直流混合微网系统。通过优化网络结构和改进控制策略，使该系统发挥交直流混合微网优势的同时，又满足了变电站在正常和事故情况下的运行要求。交直流混合微网的形式丰富了站用电直流电源形式，提高可靠性，适应智能变电站直流负荷不断增大的需求。
Claims (3)
1.一种变电站交直流混合微网站用电系统，其特征在于，包括直流网络、交流网络、光伏电池、蓄电池、光伏变流器、储能双向变流器、UPS电源、交直流双向变流器、信息采集模块和控制平台；直流网络中设有直流母线L1，交流网络中设有交流母线L2；
交流母线L2从站用变压器取电；
UPS电源的交流输入端通过断路器接交流母线L2，直流输入端通过断路器接直流母线L1，UPS电源的供电端用于连接UPS负荷；
交流负荷通过断路器连接交流母线L2；
交直流双向变流器的一端连接直流母线L1，另一端连接交流母线L2；
光伏电池通过断路器连接光伏变流器的输入端，光伏变流器的输出端通过断路器连接直流母线L1；
蓄电池通过断路器连接储能双向变流器的一端，储能双向变流器的另一端通过断路器连接直流母线L1；
直流负荷通过断路器连接直流母线L1；
信息采集模块连接光伏电池、蓄电池和直流母线L1，负责采集光伏电池出力、直流母线电压及蓄电池相关参数，并将采集的参数发送至控制平台；
控制平台连接并控制光伏变流器、储能双向变流器和交直流双向变流器。
2.如权利要求1所述的变电站交直流混合微网站用电系统，其特征在于，还包括通信用变流器；
直流母线L1连接通信用变流器的输入端，通信用变流器的输出端用于连接通信负荷；控制平台连接并控制通信用变流器。
3.如权利要求1或2所述的变电站交直流混合微网站用电系统，其特征在于，
交流母线L2连接自动切换器ATS的输出端，自动切换器ATS的两个输入端分别接两个站用变压器的输出。
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN109193619A (zh) * | 2018-08-28 | 2019-01-11 | 广东电网有限责任公司 | 一种基于能量路由器技术的变电站站用电源系统 |
| CN110138075A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-08-16 | 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 | 高兼容性交直流混合配电系统 |
| WO2022028116A1 (zh) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | 中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司 | 一种220kV智慧能源站站用直流电源系统 |
| CN114221374A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-03-22 | 三峡大学 | 基于直流微网的柔性台区及其协调控制方法 |
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