CN212572086U - 组合微电网接入系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种组合微电网接入系统，包括：至少两种微电网、第一母线，至少两种所述微电网均连接所述第一母线。本实用新型能够实现不同功能微电网同时接入，满足用户对微电网的不同需求。

Description

组合微电网接入系统

技术领域

本实用新型涉及供电领域，尤其是涉及一种组合微电网接入系统。

背景技术

随着社会的不断发展，电力需求量逐年增长，使得我国越来越重视电力企业的发展。微电网的出现缓解了电力企业分布过于集中、后台控制性能差、运作灵活性差等缺陷。微电网可以充分发挥分布式发电的优势，可以与大电网进行能量交换，在大电网发生故障时可以独立运行，提高电力系统的安全性和可靠性。

目前，随着微电网应用范围的不断扩大，优势越来越突出，对微电网实现功能的多样性提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种组合微电网接入系统，能够实现不同功能微电网同时接入，满足用户对微电网的不同需求。

本实用新型的一个实施例提供了一种组合微电网接入系统：包括：

至少两种微电网、第一母线、至少两种所述微电网均连接所述第一母线。

本实用新型实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：能够实现不同类型的微电网接入，最终能够满足用户对微电网的不同需求。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，两个所述微电网包括第一微电网和第二微电网，所述第一微电网用于提供10kV电能，所述第二微电网用于提供0.4kV电能。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：能够通过不同种类的微电网提供不同电压等级的电能，进而进一步保证不同用户对微电网的需求。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，还包括第一变电设备，所述第二微电网通过所述第一变电设备连接所述第一母线。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：能够通过不同的中间设备进行不同种类微电网的接入，以便于提高本实施例中接入系统的实用性。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，还包括市电网、第二变电设备、第一负载，所述市电网、所述第二变电设备均与所述第一母线连接，所述第二变电设备连接所述负载。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：能够通过市电网提供电能为负载提供电能，实现负载正常供电，满足用电设备或者用户侧正常用电。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，所述第一微电网和所述第二微电网均包括储能模块，用于所述第一微电网和所述第二微电网的电能的储存。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：在每个或者每种微电网中都配置有储能模块，在市电网正常运行或者发生故障时都能够实现负载侧的不间断供电。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，所述储能模块包括储能变流器、电池储能系统、能源管理单元，所述能源管理单元分别与所述储能变流器、所述电池储能系统连接，所述储能变流器连接所述电池储能系统。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：对上述储能模块进行了具体的设计，通过能源管理单元能够综合监测管理储能变流器和电池储能系统，从而通过实时监测上述储能变流器和电池储能系统的状态，从而保证储能模块是正常的。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，所述第一微电网包括第二母线、第三变电设备、第二负载，所述第三变电设备、所述第二负载均与所述第二母线连接，所述第三变电设备还连接所述储能模块。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：对第一微电网进行了重要部件的设计连接，以便能够实现第一微电网正常供电给直接连接的第二负载，并且能够实现和上述市电网并网，保证为相邻负载也能够实现不间断供电。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，所述第二微电网包括微电网控制柜、第四变电设备、第三负载，所述第四变电设备、所述第三负载均与所述微电网控制柜连接，所述第四变电设备连接所述储能模块。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：对第二微电网进行了重要部件的设计连接，以便能够实现第二微电网直接正常供电给所连接的第三负载，并且能够实现和上述市电网并网，保证为相邻负载也能够实现不间断供电。

根据本实用新型的另一些实施例的组合微电网接入系统，还包括能源管理系统，所述能源管理系统分别连接所述第一微电网和所述第二微电网中的所述能源管理系统。

本实施例的组合微电网接入系统至少具有如下有益效果：能够通过能源管理系统监测各个微电网中的能源管理单元的状态或信号，以及监测接入系统的相关电气开关状态，保障整个微电网接入系统正常运行，从而保障整个电力系统都能够正常运行。

附图说明

图1是本实用新型实施例中组合微电网接入系统的一具体实施例示意图；

图2是本实用新型实施例中组合微电网接入系统的另一具体实施例示意图；

图3是本实用新型实施例中组合微电网接入系统的另一具体实施例示意图；

图4是本实用新型实施例中组合微电网接入系统的另一具体实施例示意图；

图5是本实用新型实施例中组合微电网接入系统的另一具体实施例示意图；

图6是本实用新型实施例中组合微电网接入系统的一具体实施例的接线原理图。

具体实施方式

PCS：Power Conversion System，储能变流器；

EMS：Energy Management System，能源管理系统；

BESS：Battery Energy Storage System电池储能系统；

EMU：Energy Management Unit，能源管理单元。

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的一实施例中，参照图1，为本实用新型实施例中组合微电网接入系统的一具体实施例示意图；具体的，系统包括：至少两个微电网、第一母线，至少两种微电网均连接所述第一母线。可以理解的，微电网的接入离不开母线，不同微电网也是通过母线进行相互之间的电能交换，为了便于用户不同用电设备的需求，也为了统一管理，把上述N种或者N个微电网都通过第一母线建立相互之间的联系和电能交换。

本实用新型的另一实施例中，具体的，为了便于理解本实用新型，以两种微电网为例进行阐述，分别为第一微电网和第二微电网，其中上述第一微电网用于提供10kV电能，上述第二微电网用于提供0.4kV电能，以便于能够满足上述不同用电设备的需求。

参照图2，本实施例中还包括第一变电设备，上述第二微电网通过第一变电设备连接上述第一母线。从而实现了第一微电网直接连接第一母线，第二微电网通过第一变电设备间接连接第一母线的架构形式，进而实现了两个或者两种微电网接入到同一母线上，从而为微电网和市电网之间实现并网提供结构基础。

本实用新型的另一实施例中，参照图3，在上述实施例的基础上，本实施例中还包括市电网、第二变电设备、第一负载，上述市电网、第二变电设备均与第一母线连接，其中第二变电设备还连接上述第一负载，其中，市电网、第二变电设备均与第一母线连接，第二变电设备连接上述第一负载，实现了市电网和上述第一微电网、第二微电网同时接入同一母线，从而通过相应的控制器件控制能够实现微电网的并网或者离网动作。

可以理解的，本实施例中是组合微电网的接入系统，因此上述组成是本实施例中最基础的组成部分，也至少包括以上最基础的组成部分，上述部分中包括了多种或者多个微电网，也有市电网接入，当市电网运行正常时，上述微电网并网运行，当市电网运行异常时，微电网由并网模式改变为离网模式，当市电网恢复正常时，微电网再从离网模式改变为并网模式，实现了与市电网连接的负载以及与微电网连接的负载都能够不间断供电，提高了电力系统的稳定性。

本实用新型的另一实施例中，参照图4，为第一微电网一具体实施例示意图；

本实施例在上述实施例的基础上引入了储能模块，上述第一微电网和第二微电网均包括储能模块模块，具体的，第一微电网中的储能模块为第一储能模块，第二微电网中的储能模块为第二储能模块，分别用于第一微电网或第二微电网的电能的储存。

具体的，上述第一储能模块和第二储能模块均包括储能变流器、电池储能系统、能源管理单元，上述能源管理单元分别与储能变流器、电池储能系统连接，上述储能变流器连接上述电池储能系统。

具体的，上述储能模块在下述描述中均以简称进行描述，上述储能模块也即包括PCS、BESS、EMU，其中EMU分别与PCS、BESS连接，PCS连接BESS。

具体的，本实施例中EMU通过CAN总线分别与PCS、BESS连接，其中EMU为能源管理单元，主要负责对PCS和BESS的管理，BESS为电池储能系统，是微电网必不可少的，可以理解的，既然存在BESS，为了正常实施，则会设置有能够控制BESS的设备，即PCS，可控制电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负载供电；PCS由DC/AC双向变流器、控制单元等构成，PCS通过接收EMU的控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池储能系统BESS进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节，并且可以获取电池组状态信息，实现对电池储能系统BESS的保护性充放电，确保电池储能系统BESS运行安全。

其中，通信连接选用CAN总线原因在于CAN总线具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低的优点，并且采用双线串行通信方式，检错能力强，可在本实施例中储能系统的高噪声干扰环境中工作，最主要的是CAN总线能够在发送的信息遭到破坏后，实现自动重发。无论从成本考虑还是应用环境和信息安全性出发，CAN总线都是本实施例中的最优选择，但是限于其他未知条件限制，也可以选择其他类型的通信总线，只要能够达到本实施例中通信目的即可。

具体的，参照图4，上述第一微电网还包括第二母线、第三变电设备、第二负载，上述第三变电设备、第二负载均与第二母线连接，所述第三变电设备还连接上述储能模块。

具体的，本实施例中，在上述第二母线和第三变电设备之间还增加了计量单元，计量单元选用电能表，能够对电能进行实时监测，从而使用户直观的进行电能的监测，第三变电设备选用的为变压器，能够对母线连接过来的电压进行降压之后传输到第一储能模块，也即第一微电网自身可以为第二母线供电，上述储能模块可以为微电网提供电能，从而实现微电网能够脱离市电网的限制实现为自身负载供电，达到电能合理利用的有益效果。

本实施例中还包括了还包括能源管理系统EMS，上述能源管理系统分别连接上述第一微电网和上述第二微电网中的能源管理单元EMU，EMS可以监测EMU的运行状态及相关参数，并且EMS通过与EMU之间相互通信完成各种控制操作和信号控制，提高了系统的智能化控制，节省人力成本投入，同时也提高了整个电力系统运行的可靠性。

本实用新型的另一实施例中，参照图5，为第二微电网一具体实施例示意图；在上述实施例的基础上，本实施例中的第二微电网也包括了储能模块。

具体的，上述第二微电网包括第二微电网包括微电网控制柜、第四变电设备、第三负载，其中，第四变电设备、第三负载均与微电网控制柜连接，上述第四变电设备连接储能模块。可以理解的，本实施例中的储能模块和上述实施例中的储能模块相同，只是设置安装位置不同，本实施例中的储能模块设置安装在第二微电网中。

其中，微电网控制柜是应用于市电网和上述储能模块连接处的产品，是市电网和储能模块连接的关键设备，也可以将第二微电网储能模块的直流电能优质高效地转换成符合电网要求的交流电能输向市电网，或者是将市电网的交流电高质量的转换成符合上述储能模块用的直流电的组成部分。

本实施例能够通过在市电网侧的母线上接入不同类型或不同数量的微电网，能够实现不同用电设备的需求，也弥补了市电网所承载负载总量的限制，并且通过不同微电网，比如风能、太阳能等的接入，节省了市电的消耗，同时也起到了环保的效果。

本实用新型的另一实施例中，参照图6，为本实用新型实施例中组合微电网接入系统的一具体实施例的接线原理图。

具体的，图中虚线部分为EMS通信连接示意性连接线，其中通过监控电气开关210、电气开关300、电气开关400、电气开关500、电气开关600、电气开关311的状态，以便于根据实际需要控制上述电气开关的开启和关闭。

同时，EMS分别通过第一通信线路1200和第二通信线路1300监控EMU的状态，其中第一通信线路1200为以太网通信线路，具体的，EMS通过交换机900连接到上述EMU上，对EMU的状态进行监测，能够提高状态监测的实时监控并且可以把相关监控信息通过内部局域网进行分享，使更多的技术人员能够查看到相关的实时状态。

为了提高系统的可靠性，本实施例中还通过第二通信线路1300对EMU进行状态监控，第二通信线路1300为光纤通信线路，通过光纤方式对上述EMU进行状态监控，光纤方式通信容量大、传输距离远，并且信号干扰小、保密性能比较好，而且抗电磁干扰，光缆适应性强，寿命长，不但提高了传输效率和距离，并且还可以节省投入成本，与上述以太网联合使用，更能提高系统的可靠性和容错能力。

为了更好的理解本实施例接线系统，下面以两种微电网为例进行原理解释。

具体的，以第一微电网310为例，当市电网正常运行时，电气开关210、电气开关300、电气开关311处于闭合状态，第一微电网310并网运行。

具体的，当EMS通过电气开关210检测到市电网异常时，EMS下发指令断开对应层级开关300，同时根据当前第一微电网310与负载610功率确定电气开关500是否需要断开，如果第一微电网310功率大于负载610功率，电气开关500处于闭合状态；如果第一微电网310功率小于负载610功率，电气开关500处于断开状态，目的是优先保证重要负载610供电，此时第一微电网的PCS由并网模式转换为离网模式。

更为具体的，上述负载610的功率通过EMS检测电气开关600即可获得，在上述负载610和上述电气开关600之间安装有变电设备800以及母线1100，其中母线1100电压为0.4kV，在上述母线1100还连接有光伏电能接入口620，能够根据实际场景需要进行光伏的接入，适用更多的并网情况，提高本实施例的实用性的同时满足了环保的要求。

具体的，当市电网恢复正常后，EMS检测市电网侧和第一微电网310侧相位，相位一致的情况下，EMS下发指令断开电气开关311，延后几毫秒后，闭合电气开关300，电气开关300闭合后，通过EMS控制停止第一微电网310运行，然后再闭合电气开关311，最终实现第一微电网310并网运行；可以理解的，先断开电气开关311再闭合电气开关300的目的是为了避免第一微电网310对市电网200造成冲击。

具体的，本实施例中还包括了另一种微电网，即第二微电网410，是通过市电网连接的母线100，再通过电气开关400以及变电设备700后连接的一种微电网，包括了微电控制柜411，第四变电设备412之后依次连接PCS、BESS，其中PCS、BESS均通过EMU进行控制，其中微电网控制柜411还连接负载413、负载414等负载。

具体的，当接入变电设备700低压侧的微网控制柜411检测到市电网异常时，自动切换到离网运行，即此时第二微电网410中的储能模块直接给负载413、负载414等负载供电，从市电网给上述负载供电到利用第二微电网410中的储能模块给负载供电，切换时间小于20ms；同理，当上述微电网柜411检测到市电网恢复正常后，微电网控制柜411自动切换到并网运行，此时切换时间也小于20ms由于从市电网200切换到第二微电网410供电时间极短，通过市电网故障之后几乎无时间间隔地切换微电网供电的方式，实现了不间断为负载供电的效果。

在本实施例中两种微电网首先能够提供电能保障在上述微电网自身母线下的负载应用，如储能容量大于微电网本身负载容量，则储能容量就近补偿到相邻负载，例如，第一微电网本身的储能容量首先提供给本身母线下的负载，即第一微电网内的PSC以及BESS的储能通过第三变电设备313提供给本段母线1000下的负载320、负载330等负载，如果储能容量大于负载320、负载330等负载所需的容量，则通过EMS闭合电气开关300通过母线100传输到相邻负载，可以理解的，本实施例中在第一微电网中和第三变电设备313和母线1000之间还设计了电气开关311以及计量表312，以便能够通过EMS根据计量表312所测电能的大小闭合或者关闭电气开关311实现第一微电网310的并网或离网。

可以理解的，上述两种微电网中都分别包括了相同的储能模块，即通过EMU控制的PCS和BESS，但是两者根据微电网种类以及其他电力指标的影响，会有一些差别，可以根据实际应用场景进行配置或调整。

上述实施例中的电气开关可以为断路器，尤其是隔离式断路器，隔离式断路器将开关与隔离功能组合在一个装置中，能够实现隔离开关、互感器、断路器的一体化使用，减少了断路器的占地面积，提高了土地利用率，同时降低了电力损耗，提高了电网的安全性，并且改善系统的可靠性。

上述实施例中的变电设备可以为变压器，计量单元为电能表，但是不限于以上器件，可以根据实际应用需要使用其他可以替换器件，前提是能够和本实施例中器件起到相同作用。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (7)

1.一种组合微电网接入系统，其特征在于，包括：

至少两种微电网、第一母线，至少两种所述微电网均连接所述第一母线；

所述微电网包括第一微电网和第二微电网；

第一变电设备，所述第二微电网通过所述第一变电设备连接所述第一母线；

市电网、第二变电设备、第一负载，所述市电网、所述第二变电设备均与所述第一母线连接，所述第二变电设备还连接所述第一负载。

2.根据权利要求1所述的一种组合微电网接入系统，其特征在于，所述第一微电网用于提供10kV电能，所述第二微电网用于提供0.4kV电能。

3.根据权利要求2所述的一种组合微电网接入系统，其特征在于，所述第一微电网包括第一储能模块，所述第二微电网包括第二储能模块，用于所述第一微电网和所述第二微电网的电能的储存。

4.根据权利要求3所述的一种组合微电网接入系统，其特征在于，所述第一储能模块和所述第二储能模块均包括储能变流器、电池储能系统、能源管理单元，所述能源管理单元分别与所述储能变流器、所述电池储能系统连接，所述储能变流器与所述电池储能系统连接。

5.根据权利要求4所述的一种组合微电网接入系统，其特征在于，所述第一微电网包括第二母线、第三变电设备、第二负载，所述第三变电设备、所述第二负载均与所述第二母线连接，所述第三变电设备还连接所述第一储能模块。

6.根据权利要求4所述的一种组合微电网接入系统，其特征在于，所述第二微电网包括微电网控制柜、第四变电设备、第三负载，所述第四变电设备、所述第三负载均与所述微电网控制柜连接，所述第四变电设备连接所述第二储能模块。

7.根据权利要求5或6所述的一种组合微电网接入系统，其特征在于，还包括能源管理系统，所述能源管理系统分别连接所述第一微电网和所述第二微电网中的所述能源管理单元。

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