CN210224958U - 市政道路用直流集中-分布式配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种市政道路用直流集中‑分布式配电系统，包括交流隔离变压器，交流隔离变压器次级线圈输出端经第一智能保护开关与交流0.4kV母线连接；交流0.4kV母线出线端经第二智能保护、三相四象限PWM可控整流器、第三智能保护开关与共直流母线连接；共直流母线输出端连接有近距离供电回路和远距离供电回路；近距离供电回路由隔离型DC‑DC转换器和并联设置的多套LED路灯终端组成，远距离供电回路由直流调压配电柜和并联设置在直流调压配电柜出线端的多套LED路灯终端组成。本实用新型优点是大大减少了传统的市政道路照明配电网点布置，本实用新型一个配电网点（供电片区单元）可以覆盖9个传统配电网点，经济效益显著。

Description

市政道路用直流集中-分布式配电系统

技术领域

本实用新型涉及市政道路系统，尤其是涉及市政道路用直流集中-分布式配电系统。

背景技术

目前，市政道路直流配电系主要为两类：一类是交流供电，每个终端负载配置AC-DC电源模块，该电源模式由低压交流电源供电，经由主干电缆敷设至灯杆处，再由LED灯内自带AC-DC电源模块经过降压、滤波、整流、调压供电给LED路灯。另一类是由低压交流配电箱供电，增设一套直流电源箱，将原来的交流干线改为直流干线，每个负载终端配置DC-DC调压模块；该模式由低压电源经滤波、三相桥式可控硅整流（一般输出电压可调DC180V-DC300V）,经由直流供电电缆敷设至灯杆处，再由LED灯内自带的DC-DC调压模块供电给LED路灯。

对于前一种模式，其实仍是交流供电模式，且终端负载每一盏LED灯具都需要配备一个AC-DC电源模块去驱动LED光源；其功能是EMC、整流和滤波、功率驱动、逆变降压、稳压稳流和功率因数矫正等,使得LED灯具的控制电路复杂,元器件多,成本高；且AC-DC电源模块的使用寿命很大程度上受限于电源模块中的电解电容使用寿命。

对于后一种模式，虽然采用了直流供电模式，但是供电结构模式极度不合理： 这主要是：1、简单的在每个低压交流配电箱增设直流电源屏，没有充分发挥直流电系统的优越性，既增加了交流电源点，也增加了直流电源点，造成严重的资源浪费；2、由于AC-DC电源屏分散布置，不利于综合谐波治理，对未来微电网技术的拓展增加了大量成本；3、由于AC-DC设备的增多，造成电器故障点增多，供电可靠性较差；4、该整流电源箱无法逆变，不能将能量反馈至交流电网，用于泛在力电网中发展受到限制。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种市政道路用直流集中-分布式配电系统。

为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：

本实用新型所述市政道路用直流集中-分布式配电系统，包括多个供电片区单元；多个所述供电片区单元的配电系统结构相同，包括10kV/0.4kV的交流隔离变压器，所述交流隔离变压器次级线圈输出端经第一智能保护开关与交流0.4kV母线连接；所述交流0.4kV母线第一出线端经第二智能保护开关与三相四象限PWM可控整流器输入端连接，所述三相四象限PWM可控整流器输出端经第三智能保护开关与共直流母线连接；所述共直流母线输出端连接有近距离供电回路和远距离供电回路；所述近距离供电回路由隔离型DC-DC转换器和并联设置的多套LED路灯终端组成，所述隔离型DC-DC转换器进线端经第四智能保护开关与共直流母线连接，隔离型DC-DC转换器出线端通过两芯铜制电缆与多套所述LED路灯终端；所述远距离供电回路由直流调压配电柜和并联设置在所述直流调压配电柜出线端的多套LED路灯终端组成，所述直流调压配电柜进线端通过两芯铜制电缆与第五智能保护开关出线端连接，所述第五智能保护开关进线端与共直流母线连接。

所述交流0.4kV母线第二出线端经第六智能保护开关与交流0.4kV备用电源连接。

所述远距离供电回路为多个。

所述三相四象限PWM可控整流器输出电压为DC540伏，所述隔离型DC-DC转换器和直流调压配电柜输出电压均为DC220V或DC110V。

所述共直流母线输出端经第七智能保护开关连接有微电网接口、经第八智能保护开关连接有扩展接口，共直流母线上连接有蓄电池装置。

本实用新型优点主要体现在以下方面：

1、大大减少了传统的市政道路照明配电网点布置，本实用新型一个配电网点（供电片区单元）可以覆盖9个传统配电网点，经济效益显著；

2、直流电缆采用两芯铜制电缆，而供电电缆截面积变化不大，由目前的四芯或五芯铜制电缆改为两芯铜制电缆，大大减少了铜耗量；

3、直流供电系统便于纳入智慧微电网系统，后期可以方便利用风能、太阳能、生物能等新生能源，与电网系统的“三型两网”的发展框架相融合；

4、可实现“分布式智能自愈”功能（由各配电中心安装的智能监控系统实现）；实时运行监测和分布协同分析控制，实现运行状态调节、风险识别及预防、故障诊断与保护功能等，以提高能源互联网运行状态管控和安全防御控制能力；

5、在公园或广场等大型公共场所，可扩展智能电动车充电桩功能，并可以自动优化供电负荷区域分配，大大提高能源利用率；

6、LED灯、摄像头、广告牌、交通信号灯、显示屏等市政道路常用设备均为直流负荷，采用直流电源供电，减少了配电转换环节，提升了电能的利用效率，节约了能源；

7、直流电更安全，大大减少道路灯杆电击事故的发生；

8、可两路交流电源输入，自动切换，并可配置蓄电池装置（固定式或移动式），在紧急情况下对特定区域特定供电，保障重要区域的供电要求。

附图说明

图1是本实用新型所述供电片区单元的电路结构示意图。

图2是本实用新型所述供电片区单元的配电范围平面示意图，图中，英文字母a~w表示道路标注点。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

本实用新型所述的市政道路用直流集中-分布式配电系统，包括多个供电片区单元。

如图1所示，每个供电片区单元的配电系统结构相同，包括整流集中配电柜1和连接在整流集中配电柜1出线端的一个近距离供电回路JWL1和八个远距离供电回路YWL1~YWL8。

整流集中配电柜1由10kV/0.4kV交流隔离变压器TM1、交流0.4kV母线2、和直流DC540伏共直流母线3构成。交流隔离变压器TM1次级线圈输出端经第一智能保护开关F1与交流0.4kV母线2连接，交流0.4kV母线2第一出线端经第二智能保护开关F2与三相四象限PWM可控整流器4输入端连接，交流0.4kV母线2第二出线端经第六智能保护开关F6与交流0.4kV备用电源连接。三相四象限PWM可控整流器4输出端经第三智能保护开关F3与共直流母线3连接。

近距离供电回路JWL1由隔离型DC-DC转换器5和并联设置的多套LED路灯终端6组成，隔离型DC-DC转换器5输出直流DC220伏，进线端经第四智能保护开关F4与共直流母线3连接，隔离型DC-DC转换器5出线端通过两芯铜制电缆与多套LED路灯终端6连接。

每个远距离供电回路YWL1~YWL8均由直流调压配电柜7和并联设置在直流调压配电柜7出线端的多套LED路灯终端8组成，直流调压配电柜7输出直流DC220伏，直流调压配电柜7进线端通过两芯铜制电缆与第五智能保护开关F5出线端连接，第五智能保护开关F5进线端与共直流母线3连接。

共直流母线3输出端经第七智能保护开关F7连接有微电网接口9、经第八智能保护开关F8和隔离型DC-DC调压单元12连接有扩展接口10，共直流母线3上连接有蓄电池装置11。微电网接口9利于推广发展的泛在力物联网构架，并成为其构架中关键节点。扩展接口10，可根据市政负载的不同电压要求设置相应的隔离型DC-DC调压单元12，用于向电动车充电站、电动车换电站、道路显示屏、公园广场景观灯、交通信号监控、广告牌等供电；蓄电池装置11，可实现风能、太阳能等清洁能源的存储。

现依照某市的传统路灯供电半径0.75km，每回路供电负荷19kW，采用YJV-0.6/1kV3×25+2×16的主干照明供电电缆作比较为例，采用本实用新型一个供电片区单元的配电范围平面图，如图2所示。假设道路为横平竖直的等间距设置，图中每四个方格（如a-b-f-e、f-g-k-j）为一个传统的交流供电范围，电压降控制在-10%；采用本直流配电系统，将电压降分为电源侧和负载侧（电源侧为变压器至照明主干电缆前端，负载侧为照明干线电缆至负载端），按照CJJ45-2015《城市道路照明设计标准》要求，照明灯具端电压应为额定电压的90％～105％，将电源侧和负载侧电压降分别限制为-5%。

近距离供电回路，以图2所示的o-t路径为例，电源侧压降可忽略不计，负载侧压降=2.4%，采用DC220V电压，2×25两芯铜制电缆，满足规范要求。

远距离供电回路，以图2所示的道路标注点o-t-u-v-w路径为例，供电负荷为4×19kW=76 kW,电源侧压降=4.7%，采用DC540V电压，2×70两芯铜制电缆；负载侧压降=2.4%，采用DC220V电压，2×25两芯铜制电缆；由此可知，该方案完全满足并大大超越了规范要求。

从图2中可以得出，传统的一台箱变供电范围为道路标注点a-b-f-e，而采用本方案后，一个整流集中配电柜1的供电范围覆盖了传统九台箱变的供电范围，即道路标注点a-d-q-m所围的供电范围。

如图1、2所示，在特殊情况时，比如供电电量不足或大面积停电时，可由正常电源或蓄电池装置11经由保护开关F1~F6切换，实现定区域定范围供电，从而实现重点区域的供电保障，比如道路标注点a-b-f-e区域需要特殊供电，而电量又不足，这时可将保护开关F3、F4、F7、F8断开，闭合保护开关F5，并远程闭合直流调压配电柜7及馈出回路开关，实现对区域a-b-f-e定向供电。

智能保护开关F1~F8具有隔离、四段保护（速断、短延时、长延时、接地保护）功能，并带有通讯接口。

本实用新型区别于目前的直流屏单一直流电源供电模式，设置了直流DC540伏共直流母线3，再配置直流调压配电柜7，使直流供电电压灵活多变。直流共直流母线3选择DC540V，即考虑了当前大功率整流单元的技术成熟度，同时可直接输出至直流调压配电柜7，即充分发挥了直流电源的相关优越性能，又无过度配置。

Claims (5)

1.一种市政道路用直流集中-分布式配电系统，包括多个供电片区单元；其特征在于：多个所述供电片区单元的配电系统结构相同，包括10kV/0.4kV的交流隔离变压器，所述交流隔离变压器次级线圈输出端经第一智能保护开关与交流0.4kV母线连接；所述交流0.4kV母线第一出线端经第二智能保护开关与三相四象限PWM可控整流器输入端连接，所述三相四象限PWM可控整流器输出端经第三智能保护开关与共直流母线连接；所述共直流母线输出端连接有近距离供电回路和远距离供电回路；所述近距离供电回路由隔离型DC-DC转换器和并联设置的多套LED路灯终端组成，所述隔离型DC-DC转换器进线端经第四智能保护开关与共直流母线连接，隔离型DC-DC转换器出线端通过两芯铜制电缆与多套所述LED路灯终端；所述远距离供电回路由直流调压配电柜和并联设置在所述直流调压配电柜出线端的多套LED路灯终端组成，所述直流调压配电柜进线端通过两芯铜制电缆与第五智能保护开关出线端连接，所述第五智能保护开关进线端与共直流母线连接。

2.根据权利要求1所述市政道路用直流集中-分布式配电系统，其特征在于：所述交流0.4kV母线第二出线端经第六智能保护开关与交流0.4kV备用电源连接。

3.根据权利要求1或2所述市政道路用直流集中-分布式配电系统，其特征在于：所述远距离供电回路为多个。

4.根据权利要求1或2所述市政道路用直流集中-分布式配电系统，其特征在于：所述三相四象限PWM可控整流器输出电压为DC540伏，所述隔离型DC-DC转换器和直流调压配电柜输出电压均为DC220V或DC110V。

5.根据权利要求1或2所述市政道路用直流集中-分布式配电系统，其特征在于：所述共直流母线输出端经第七智能保护开关连接有微电网接口、经第八智能保护开关连接有扩展接口，共直流母线上连接有蓄电池装置。

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