CN207398833U - 一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统 - Google Patents
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Abstract
一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，包括：两个总断路器，一个双层闭环直流配电网和一个交流配电网；所述两个总断路器分别连接双侧电源；所述双层闭环直流配电网包括一个外层闭环直流母线，一个内层闭环直流母线，外层闭环直流母线两端分别通过AC/DC双向变流器和直流断路器与双侧总断路器连接，内、外层闭环直流母线之间通过一个DC/DC变流器和一个直流断路器相连接。该配电系统的优点在于，适应不同容量和电压等级的能源及负荷的接入，同时提高了配电系统的稳健性。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网领域，具体涉及一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统。
背景技术
随着现代化城市建设的日趋成熟，城市用电负荷不断增长，用户对电能质量的要求也不断提高。智能楼宇需要为用户提供一个高可靠性、高电能质量和高能效比的用电环境，通常采用交流配电方式。但随着直流用电负荷的不断使用、电力电子装置的广泛应用、电动汽车的大量推广以及分布式光伏的接入，原有交流配电系统难以满足新的发展需求。而采用直流配电方式，能够满足计算机、通信设备等敏感负荷对配电网的高可靠、低损耗的特殊要求，此外还可以简化现有的配电、用电过程中大量的电力变换设备环节，在提高传输容量的同时，降低传输过程中线路损耗，提高配电效益。目前，国内外对直流配电网的研究尚处于初级阶段，对智能楼宇直流配电系统缺少完整、全面的实施技术方案。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型解决现有数据中心、分布式电源以及直流用电负荷不断接入，原有交流配电系统难以满足新的发展需求的问题，针对智能楼宇高可靠性的供电需求，提供了一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，可适应不同容量和电压等级的能源及负荷的接入，同时提高了配电系统的稳健性。
本实用新型采取的技术方案为 ：
一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，包括总断路器，双层闭环直流配电网，该双层闭环直流配电网包括外层闭环直流母线、内层闭环直流母线、AC/DC双向变流器、第一直流断路器、第一DC/DC变流器、第二直流断路器、光伏发电电池板、储能电池、电动汽车充电桩、直流负荷装置、服务器、计算机、通信设备；光伏发电电池板与第三直流断路器和第二DC/DC变流器连接，储能电池与第四直流断路器和第三DC/DC双向变流器连接，电动汽车充电桩与第五直流断路器和第四DC/DC变流器连接，直流负荷装置与第六直流断路器连接；还包括一个交流配电网，该交流配电网包括：交流母线、第一交流断路器、变压器、交流负荷装置，交流负荷装置与第二交流断路器连接。
所述总断路器的一端分别连接双侧电源；所述AC/DC双向变流器的交流侧连接总断路器不连接电源的一端，直流侧连接第一直流断路器的一端，第一直流断路器的另一端连接外层闭环直流母线。
所述第一DC/DC变流器的低压侧连接内层闭环直流母线，高压侧连接第二直流断路器的一端，第二直流断路器的另一端连接外层闭环直流母线。
所述第三直流断路器一端连接外层闭环直流母线，一端连接第二DC/DC变流器的一侧，第二DC/DC变流器的另一侧连接光伏发电电池板。
所述第四直流断路器一端连接外层闭环直流母线，一端连接第三DC/DC双向变流器的一侧，第三DC/DC双向变流器的另一侧连接储能电池。
所述第五直流断路器一端连接外层闭环直流母线，一端连接第四DC/DC变流器的一侧，第四DC/DC变流器的另一侧连接电动汽车充电桩。
所述第六直流断路器一端连接外层闭环直流母线，一端连接直流负荷装置。
所述所述服务器、计算机、通信设备等低压直流负荷直接接入内层闭环直流母线。
所述第一交流断路器一端连接两个总断路器不连接电源的一端，另一端连接变压器的高压侧，变压器的低压侧连接交流母线。
所述第二交流断路器一端连接交流母线，一端连接交流负荷装置。
相比于现有的智能楼宇配电系统方案，本实用新型具有如下优点 ：
1）本实用新型在传统交流配电网的基础上增加了直流配电网，满足了现有数据中心、分布式电源以及直流用电负荷不断接入的需求，并节省了换流、滤波装置，降低并网的复杂性。
2）本实用新型中的直流配电网采用双层闭环拓扑结构，当闭环直流母线中的任意一段线路出现故障后，将该故障线路切除，该环形直流母线在故障线路两端处解列为一条直线型直流母线或者两端拉手式直流母线，而交流配电网采用了双侧电源供电，两端电源任一侧发生供电故障都可将其切除，由另一端单独供电，配电系统的拓扑灵活性大大提高，提高了供电可靠性。而且，直流配电网采用至少两层拓扑结构，可以适应不同容量和电压等级的能源及负荷加入，提高了配电网的适应性。
3）本实用新型采用了AC/DC双向变流器，直流配电网中接入的光伏发电电池板、储能电池等多种分布式电源除了可为直流配电网中的直流负荷供电外，亦可通过AC/DC双向变流器为交流配电网供电，提高了供电可靠性，同时可实现向电网反送电能，稳定并网。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，包括：一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，包括两个总断路器1，双层闭环直流配电网，该双层闭环直流配电网包括外层闭环直流母线16、内层闭环直流母线17、两个AC/DC双向变流器2、两个第一直流断路器3、第一DC/DC变流器12、第二直流断路器7、光伏发电电池板19、储能电池20、电动汽车充电桩21、直流负荷装置22、服务器23、计算机24、通信设备25；光伏发电电池板19与第三直流断路器5和第二DC/DC变流器11连接，储能电池20与第四直流断路器8和第三DC/DC双向变流器13连接，电动汽车充电桩21与第五直流断路器9和第四DC/DC变流器14连接，直流负荷装置22与第六直流断路器6连接；还包括一个交流配电网，该交流配电网包括：交流母线18、两个第一交流断路器4、两个变压器15、交流负荷装置26，交流负荷装置26与第二交流断路器10连接。
所述两个总断路器1的一端分别连接双侧电源；所述两个AC/DC双向变流器2的交流侧连接两个总断路器1不连接电源的一端，直流侧连接两个第一直流断路器3的一端，第一直流断路器3的另一端连接外层闭环直流母线16。
所述第一DC/DC变流器12的低压侧连接内层闭环直流母线17，高压侧连接第二直流断路器7的一端，第二直流断路器7的另一端连接外层闭环直流母线16。
所述第三直流断路器5一端连接外层闭环直流母线16，一端连接第二DC/DC变流器11的一侧，第二DC/DC变流器11的另一侧连接光伏发电电池板19。
所述第四直流断路器8一端连接外层闭环直流母线16，一端连接第三DC/DC双向变流器13的一侧，第三DC/DC双向变流器13的另一侧连接储能电池20。
所述第五直流断路器9一端连接外层闭环直流母线16，一端连接第四DC/DC变流器14的一侧，第四DC/DC变流器14的另一侧连接电动汽车充电桩21。
所述第六直流断路器6一端连接外层闭环直流母线16，一端连接直流负荷装置22。
所述所述服务器23、计算机24、通信设备25等低压直流负荷直接接入内层闭环直流母线17。
所述两个第一交流断路器4一端连接两个总断路器1不连接电源的一端，另一端连接两个变压器15的高压侧，两个变压器15的低压侧连接交流母线18。
所述第二交流断路器10一端连接交流母线18，一端连接交流负荷装置26。
闭环直流母线由一条直流母线首尾相连构成，两个AC/DC双向变流器2将双侧外部电源的10kV AC整流为380V DC传输到外层闭环直流母线16上，直接供直流负荷装置22使用；与电动汽车充电桩21连接的DC/DC变流器14将380V DC升压为500V DC供电动汽车充电桩21使用；与光伏发电电池板19连接的DC/DC变流器11将光伏发电电池板19发的电升压为380V DC并网使用，或是通过与储能电池20连接的DC/DC双向变流器13降压给储能电池20储存；用于连接外层闭环直流母线16和内层闭环直流母线17的一个DC/DC变流器12将380V DC降压为48V DC传输到内层闭环直流母线17上，供服务器23、计算机24、通信设备25等低压直流负荷使用。两个变压器15将两侧变电站输出的10kV AC降压为220V AC传输到交流母线18上，供交流负荷装置26使用。
本实用新型的工作模式有以下几种：
1、当系统正常运行时，双侧外部电源输出的10kV AC交流电经过两个AC/DC双向变流器2整流为380V DC传输到外层闭环直流母线16上，为照明、直流空调等直流负荷22直接供电，再经DC/DC变流器14、DC/DC变流器11、DC/DC变流器13将电能分别供给电动汽车充电桩21、光伏发电电池板19和储能电池20。DC/DC变流器12将外层闭环直流母线16上的380VDC降压为48V DC传输到内层闭环直流母线17上，供服务器23、计算机24、通信设备25等低压直流负荷使用。两侧变电站输出的10kV AC交流电通过两个变压器15降压为220V AC传输到交流母线18上，供交流负荷26使用。
2、当一侧外部电源发生故障时 ，该侧总断路器1立即断开，切断故障区与非故障区的联系，由另一侧外部电源为配电系统供电。当双侧外部电源都发生故障时，将双侧总断路器1全部断开，由光伏发电电池板19以及储能电池20向直流配电网供电，同时光伏发电电池板19以及储能电池20通过AC/DC双向变流器2向交流配电网馈送电能。当光伏发电电池板19以及储能电池20输送的电能不足以满足所有负荷用电要求时，切断不重要的负荷支路的分断路器开关。
3、当外层闭环直流母线16中的任意一段线路出现故障时，将该故障线路切除，然后可将闭形直流母线在故障线路两端处解列为两端拉手式直流母线，而内层闭环直流母线17中的任意一段线路出现故障则将该故障线路切除，然后可将闭形直流母线在故障线路两端处解列为放射型直流母线。当配电系统中某负荷支路发生故障时，立即断开故障所在支路的分断路器开关，将故障支路与配网分离，其他非故障支路则不受故障支路影响而保持正常工作状态；当故障支路的故障排除后，再通过控制分断路器开关将该故障支路重新投入配电系统，以期尽可能减小故障对配网运行的影响。
综上所述，本实用新型的多层闭环配电系统在传统交流配电网的基础上增设了双层闭环直流配电网，解决了现有数据中心、分布式电源以及直流用电负荷不断接入，原有交流配电系统难以满足新的发展需求的问题。配电系统采用双端供电，且其中直流配电网采用了双层闭环拓扑结构，提高了供电可靠性，使配电系统的拓扑灵活性大大提高，适应不同容量和电压等级的能源及负荷加入的同时提高了配电网的适应性，是一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统。
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 (10)
1.一种适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，它包括总断路器（1），双层闭环直流配电网，该双层闭环直流配电网包括外层闭环直流母线（16）、内层闭环直流母线（17）、AC/DC双向变流器（2）、第一直流断路器（3）、第一DC/DC变流器（12）、第二直流断路器（7）、光伏发电电池板（19）、储能电池（20）、电动汽车充电桩（21）、直流负荷装置（22）、服务器（23）、计算机（24）、通信设备（25）；
光伏发电电池板（19）与第三直流断路器（5）和第二DC/DC变流器（11）连接，储能电池（20）与第四直流断路器（8）和第三DC/DC双向变流器（13）连接，电动汽车充电桩（21）与第五直流断路器（9）和第四DC/DC变流器（14）连接，直流负荷装置（22）与第六直流断路器（6）连接；
还包括一个交流配电网，该交流配电网包括：交流母线（18）、第一交流断路器（4）、变压器（15）、交流负荷装置（26），交流负荷装置（26）与第二交流断路器（10）连接。
2.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述总断路器（1）的一端分别连接双侧电源；所述AC/DC双向变流器（2）的交流侧连接总断路器（1）不连接电源的一端，直流侧连接第一直流断路器（3）的一端，第一直流断路器（3）的另一端连接外层闭环直流母线（16）。
3.根据权利要求1或2所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第一DC/DC变流器（12）的低压侧连接内层闭环直流母线（17），高压侧连接第二直流断路器（7）的一端，第二直流断路器（7）的另一端连接外层闭环直流母线（16）。
4.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第三直流断路器（5）一端连接外层闭环直流母线（16），一端连接第二DC/DC变流器（11）的一侧，第二DC/DC变流器（11）的另一侧连接光伏发电电池板（19）。
5.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第四直流断路器（8）一端连接外层闭环直流母线（16），一端连接第三DC/DC双向变流器（13）的一侧，第三DC/DC双向变流器（13）的另一侧连接储能电池（20）。
6.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第五直流断路器（9）一端连接外层闭环直流母线（16），一端连接第四DC/DC变流器（14）的一侧，第四DC/DC变流器（14）的另一侧连接电动汽车充电桩（21）。
7.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第六直流断路器（6）一端连接外层闭环直流母线（16），一端连接直流负荷装置（22）。
8.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述服务器（23）、计算机（24）、通信设备（25）直接接入内层闭环直流母线（17）。
9.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第一交流断路器（4）一端连接两个总断路器（1）不连接电源的一端，另一端连接变压器（15）的高压侧，变压器（15）的低压侧连接交流母线（18）。
10.根据权利要求1所述的适用于智能楼宇的多层闭环配电系统，其特征在于：所述第二交流断路器（10）一端连接交流母线（18），一端连接交流负荷装置（26）。
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