CN220985333U - 一种变电站站用电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变电站站用电源系统，包括第一变压器、第二变压器、变电站母线、储能电池系统、分布式光伏系统和多个断路器；变电站母线由第一断路器和第二断路器划分为第一段母线、第二段母线和第三段母线；第一变压器的低压侧连接第一段母线，第二变压器的低压侧连接第二段母线；储能电池系统和分布式光伏系统连接第三段母线，储能电池系统用于通过第三段母线存储或输出能量，分布式光伏系统用于将光能转化为电能，并通过第三段母线输出。分布式光伏系统可以在日间将光能转化为电能，并经逆变供应给变电站母线，从而能够在日间提供部分变电站站内用电需求，方便、快捷的将分布式光伏系统并入变电站供电系统减少电量消耗，节约能源。

Description

一种变电站站用电源系统

技术领域

本实用新型涉及变电站电源技术领域，具体涉及一种变电站站用电源系统。

背景技术

变电站占地面积大，具有较多的屋顶面积，在变电站屋顶铺设光伏板进行发电，并将光伏发电接入变电站站用电系统，作为附加电源供电，不仅能够节约电能，而且在电网全断电，但日间具有光照时候，能够利用太阳能提供一些电量，维持部分重要负载运行。因此如何将光伏发电系统并入变电站供电系统，已经成为当前研究的热点。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种变电站站用电源系统，将分布式光伏系统产出的电量经过逆变提供给变电站母线，进而能够为各个负载供电，实现方便、快捷的将分布式光伏系统并入变电站供电系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的一种变电站站用电源系统，包括第一变压器、第二变压器、变电站母线、储能电池系统、分布式光伏系统和多个断路器；所述变电站母线由第一断路器和第二断路器划分为第一段母线、第二段母线和第三段母线，所述第一断路器和所述第二断路器均常闭；所述第一变压器和所述第二变压器的高压侧分别连接变电站外部的两个不同电源，所述第一变压器的低压侧连接第一段母线，所述第二变压器的低压侧连接第二段母线；所述储能电池系统和分布式光伏系统连接第三段母线，所述储能电池系统用于通过所述第三段母线存储或输出能量，所述分布式光伏系统用于将光能转化为电能，并通过所述第三段母线输出；所述第一段母线连接有第一站用负载，所述第二段母线连接有第二站用负载，所述第三段母线连接有第三站用负载。

在上述变电站站用电源系统中，变电站母线为变电站的现有负载母线，各个负载均通过该变电站母线获取交流电，经过处理转化后获得自身所需的直流或交流电，满足自身使用。通过分布式光伏系统可以在日间将光能转化为电能，并经逆变供应给变电站母线，从而能够在日间提供部分变电站站内用电需求，方便、快捷的将分布式光伏系统并入变电站供电系统，减少电量消耗，节约能源。而且采用这种光伏系统并入方式，整个供电线路结构简单，对于一些已经成型的变电站供电系统，能够通过简单改造实现将新建的分布式光伏系统并入到现有的变电站供电系统中，改造容易且成本低，可实施性强。另外，分布式光伏系统日间能够在变电站全停电后继续供电，满足站内部分负荷供电需求，提高变电站及电网的稳定性。

作为本实用新型变电站站用电源系统的改进，所述分布式光伏系统包括第三变压器、多个逆变器和多个光伏串；所述第三变压器的高压侧连接所述第三段母线；各个所述逆变器的一端并联连接在所述第三变压器的低压侧，另一端分别连接若干所述光伏串。

通过光伏串将光能转换为直流电能，再利用逆变器将转换的直流电能逆变，得到电压较低的交流电，最后通过第三变压器将电压升高到第三段母线的额定电压，并汇入到变电站母线内，供负载使用。第三变压器起到升压和电气隔离的作用。

进一步的，所述第三变压器的高压侧与所述第三段母线的连接电路上设置有第三断路器和第一隔离开关，所述第三断路器与所述第三变压器的高压侧连接，所述第三断路器和所述第一隔离开关均常闭，且之间的电路连接第一避雷器和第一带电指示器的输入端，所述第一避雷器和所述第一带电指示器的输出端均接地；所述第三变压器的低压侧连接有第一电流互感器，所述第一电流互感器的一端与所述第三变压器之间的电路连接第二避雷器的输入端，第二避雷器的输出端接地。

断路器作为电路中自动保护的元器件，它的缺点是触点在断路器内部，当电路检修时，不能看到明显的断开点，容易产生误操作。隔离开关作为电路中接通元器件，它的缺点就是不能带负荷断开或接通电路。因此，将上述两者结合起来使用，既能对电路实施自动化保护，又能够在检修时给予操作者已明显的电路断开点，以警示操作者。

通过第三断路器和第一隔离开关串联配合使用，方便检修操作；通过第一避雷器、第二避雷器对第三变压器的高压侧和低压侧进行防雷电保护；通过第一带电指示器检测电路中是否带电，起到提醒作用；通过第一电流互感器检测所有逆变器逆变获取的电流大小，第一电流互感器可以连接监控系统，便于对整个分布式光伏系统的监控和控制。

进一步的，所述第一电流互感器的另一端连接有常闭的第四断路器，所述第四断路器的另一端与各个所述逆变器分别连接，且每个所述逆变器与所述第四断路器的连接电路上均设置有一常闭的第五断路器。

通过将各个逆变器并联，且在各个并联支路上设置第五断路器，在并联的总路上设置第四断路器，可以在检修时候，通过第五断路器逐个控制逆变器，也可以通过第四断路器统一控制逆变器。

进一步的，所述第一带电指示器包括串联连接的第一指示灯和第一电容器，还包括与所述第一指示灯和第一电容器并联的第二隔离开关；所述第一指示灯的一端接地，另一端接第一电容器；所述第一电容器的一端连接所述第三断路器和所述第一隔离开关之间电路上，另一端与第一指示灯连接。通过第二隔离开关可以释放第一电容器上的电压，方便检修时使用第一指示灯。

另，第三断路器和第四断路器配合可以将第三变压器两侧电源均断开，彻底断电，可以进行检修。

作为本实用新型变电站站用电源系统的另一种改进，所述储能电池系统包括第四变压器、多个双向储能逆变器和多个电芯串；所述第四变压器的高压侧连接所述第三段母线，且低压侧连接各个所述双向储能逆变器；每个所述双向储能逆变器均连接有若干所述电芯串。

电芯串能够在变电站母线负载较低或者供电充足时存储电能，并在特殊情况下，比如第一变压器和第二变压器无电流输出时，或者变电站母线负载较高时，向第三段母线输出电量，辅助提供电量供负载使用，维持供电系统稳定。第四变压器起到变压和电气隔离的作用。

进一步的，所述第四变压器的高压侧与所述第三段母线的连接电路上设置有第六断路器和第七断路器，所述第六断路器与所述第三段母线连接，所述第六断路器与所述第七断路器之间的连接电路上设置有第二电流互感器，所述第二电流互感器与所述第七断路器之间的电路分别连接第三避雷器和第二带电指示器的输入端，所述第三避雷器和所述第二带电指示器的输出端均接地。

第六断路器和第七断路器可以控制电路断开，保证整个电源系统运行稳定，也方便检修。第二电流互感器用于检测流过的电流，可以接到控制系统中，便于监控第四变压器的工作情况。第三避雷器旁路连接，可以对第四变压器的高压侧进行保护。第二带电指示器也采用旁路连接，可以指示电路中是否有工作电流。

进一步的，所述第四变压器的低压侧与每个所述双向储能逆变器的连接电路上均设置有一常闭的第八断路器；所述第四变压器的高压侧与所述第七断路器连接，且之间的电路连接第三隔离开关的一端，所述第三隔离开关的另一端接地。

第八断路器能够分别独立控制每个双向储能逆变器的连接电路。第三隔离开关常开，在第八断路器断开后可以闭合起放电作用，防止第七断路器断开后第四变压器存在残余电荷，危及检修电工的安全。

进一步的，所述第二带电指示器包括串联连接的第二指示灯和第二电容器，还包括与所述第二指示灯和第二电容器并联的第四隔离开关；所述第二指示灯的一端接地，另一端连接所述第二电容器；所述第二电容器的一端连接所述第六断路器与所述第七断路器之间电路上，另一端与所述第二指示灯连接。

作为本实用新型变电站站用电源系统的再一种改进，所述第一变压器与所述第一段母线的连接电路上设置有第九断路器，所述第二变压器和所述第二段母线的连接电路上设置有第十断路器，所述第九断路器和所述第十断路器均常闭。可以方便控制第一变压器和第二变压器的工作电路通断，切换供电工作状态，以及进行检修。

作为本实用新型变电站站用电源系统的还一种改进，所述第一变压器的高压侧连接第一进线，所述第二变压器的高压侧连接第二进线，所述第一进线和所述第二进线之间连通，且连接电路上设置有常开的第十一断路器。

第一进线和第二进线为变电站的两个独立电源，同时工作，当其中一个故障时候可以接通第十一断路器，维持供电。

作为本实用新型变电站站用电源系统的又一种改进，所述第一站用负载、所述第二站用负载和所述第三站用负载综合起来构成变电站的所有负载，所述第三站用负载的重要程度高于所述第一站用负载和所述第二站用负载。

进一步的，所述第三站用负载包括用于监控系统、电能计量和数据网的负载。所述第一站用负载和所述第二站用负载包括变压器风冷、照明、通风、空调、水泵的负载。

第三站用负载为重要负载，即相对于第一站用负载和第二站用负载而言，当变电站全停电后，需要优先保证给第三站用负载供电。

优选的，当变电站全停电后，断开第一断路器和第二断路器，使整个变电站母线中只有第三段母线接收储能电池系统和分布式光伏系统的电能，并只为第三站用负载供电。

综上所述，采用该变电站站用电源系统，能够方便、快捷的将分布式光伏系统与变电站供电系统结合，并且连接电路可靠、检修安全。

附图说明

在附图中：

图1为本实用新型变电站站用电源系统的整体结构图。

图2为本实用新型变电站站用电源系统的分布式光伏系统电路连接图。

图3为本实用新型变电站站用电源系统的储能电池系统电路连接图。

附图标记说明：11、第一变压器；12、第二变压器；13、第三变压器；14、第四变压器；21、第一段母线；22、第二段母线；23、第三段母线；3、储能电池系统；31、双向储能逆变器；32、电芯串；33、第二电流互感器；34、第三避雷器；35、第二带电指示器；351、第二指示灯；352、第二电容器；353、第四隔离开关；36、第三隔离开关；4、分布式光伏系统；41、逆变器；42、光伏串；43、第一隔离开关；44、第二避雷器；45、第一避雷器；46、第一带电指示器；461、第一指示灯；462、第一电容器；463、第二隔离开关；47、第一电流互感器；51、第一断路器；52、第二断路器；53、第三断路器；54、第四断路器；55、第五断路器；56、第六断路器；57、第七断路器；58、第八断路器；59、第九断路器；510、第十断路器；511、第十一断路器；61、第一进线；62、第二进线；71、第一站用负载；72、第二站用负载；73、第三站用负载。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。

图1-3示出了本实用新型一种变电站站用电源系统。如图1所示，该变电站站用电源系统包括第一变压器11、第二变压器12、变电站母线、储能电池系统3、分布式光伏系统4和多个断路器；变电站母线由第一断路器51和第二断路器52划分为第一段母线21、第二段母线22和第三段母线23，第一断路器51和第二断路器52均常闭；第一变压器11和第二变压器12的高压侧分别连接变电站外部的两个不同电源，第一变压器11的低压侧连接第一段母线21，第二变压器12的低压侧连接第二段母线22；储能电池系统3和分布式光伏系统4连接第三段母线23，储能电池系统3用于通过第三段母线23存储或输出能量，分布式光伏系统4用于将光能转化为电能，并通过第三段母线23输出；第一段母线21连接有第一站用负载71，第二段母线22连接有第二站用负载72，第三段母线23连接有第三站用负载73。

可选的，第一变压器11与第一段母线21的连接电路上设置有第九断路器59，第二变压器12和第二段母线22的连接电路上设置有第十断路器510，第九断路器59和第十断路器510均常闭。可以方便控制第一变压器11和第二变压器12的工作电路通断，切换供电工作状态，也方便进行检修。

可选的，第一变压器11的高压侧连接第一进线61，第二变压器12的高压侧连接第二进线62，第一进线61和第二进线62之间连通，且连接电路上设置有常开的第十一断路器511。第一进线61和第二进线62为变电站的两个独立电源，同时工作，当其中一个故障时候可以接通第十一断路器511，维持供电。

可选的，第一站用负载71、第二站用负载72和第三站用负载73综合起来构成变电站的所有负载。第三站用负载73的重要程度高于第一站用负载71和第二站用负载72。

可选的，第三站用负载73包括用于监控系统、电能计量和数据网的负载。第一站用负载71和第二站用负载72包括变压器风冷、照明、通风、空调、水泵的负载。第三站用负载73为重要负载，即相对于第一站用负载71和第二站用负载72而言，当变电站全停电后，需要优先保证给第三站用负载73供电。

可选的，当变电站全停电后，断开第一断路器51和第二断路器52，使整个变电站母线中只有第三段母线23接收储能电池系统3和分布式光伏系统4的电能，并只为第三站用负载73供电。

使用时，当变电站正常运行时，变电站母线为变电站的现有负载母线，各个负载均通过该变电站母线获取交流电，经过处理后获得自身所需的直流或交流电。分布式光伏系统4可以在日间将光能转化为电能，并经逆变供应给变电站母线，从而能够在日间提供部分变电站站内用电需求，减少电量消耗，节约能源。

当变电站全停时，储能电池系统3能够维持变电站母线供电一定时间；在日间，分布式光伏系统4能够工作进行供电，在供电高峰也可以向储能电池系统3存储电能，从而在变电站全停电且储能电池系统3电量耗光时，在日间仍能够为负荷提供少量电量，满足一些负载的使用需求，提高变电站及电网的稳定性。另外，当变电站全停时，可以断开第一断路器51和第二断路器52，使储能电池系统3和分布式光伏系统4的电能只为重要负载供电，即只为第三站用负载73供电，延长使用时间。

可选的，如图2所示，分布式光伏系统4包括第三变压器13、多个逆变器41和多个光伏串42；第三变压器13的高压侧连接第三段母线23；各个逆变器41的一端并联连接在第三变压器13的低压侧，另一端分别连接若干光伏串42。

光伏串42将光能转换为直流电能，再利用逆变器41将转换的直流电能逆变，得到电压较低的交流电，最后通过第三变压器13将电压升高到第三段母线23的额定电压，并汇入到变电站母线内，供负载使用。第三变压器13起到升压和电气隔离的作用。

可选的，第三变压器13的高压侧与第三段母线23的连接电路上设置有第三断路器53和第一隔离开关43，第三断路器53与第三变压器13的高压侧连接，第三断路器53和第一隔离开关43均常闭，且之间的电路连接第一避雷器45和第一带电指示器46的输入端，第一避雷器45和第一带电指示器46的输出端均接地；第三变压器13的低压侧连接有第一电流互感器47，第一电流互感器47的一端与第三变压器13之间的电路连接第二避雷器44的输入端，第二避雷器44的输出端接地。

第三断路器53和第一隔离开关43串联配合使用，方便检修操作。第一避雷器45、第二避雷器44对第三变压器13的高压侧和低压侧进行防雷电保护。第一带电指示器46检测电路中是否带电，起到提醒作用。第一电流互感器47检测所有逆变器41逆变获取的电流大小，第一电流互感器47可以连接监控系统，便于对整个分布式光伏系统4的监控和控制。

可选的，第一电流互感器47的另一端连接有常闭的第四断路器54，第四断路器54的另一端与各个逆变器41分别连接，且每个逆变器41与第四断路器54的连接电路上均设置有一常闭的第五断路器55。

将各个逆变器41并联，且在各个并联支路上设置第五断路器55，在并联的总路上设置第四断路器54，可以在检修时候，通过第五断路器55逐个控制逆变器41，也可以通过第四断路器54统一控制逆变器41。

可选的，第一带电指示器46包括串联连接的第一指示灯461和第一电容器462，还包括与第一指示灯461和第一电容器462并联的第二隔离开关463；第一指示灯461的一端接地，另一端接第一电容器462；第一电容器462的一端连接第三断路器53和第一隔离开关43之间电路上，另一端与第一指示灯461连接。通过第二隔离开关463可以释放第一电容器462上的电压，方便检修时使用第一指示灯461。

另，第三断路器53和第四断路器54配合可以将第三变压器13两侧电源均断开，彻底断电，可以进行检修。整个分布式光伏系统4内的断路器具有自动控制通断的功能，也能够在检修时对目标进行断电。

可选的，如图3所示，储能电池系统3包括第四变压器14、多个双向储能逆变器31和多个电芯串32；第四变压器14的高压侧连接第三段母线23，且低压侧连接各个双向储能逆变器31；每个双向储能逆变器31均连接有若干电芯串32。

电芯串32能够在变电站母线负载较低或者供电充足时存储电能，并在特殊情况下，比如第一变压器11和第二变压器12无电流输出时，或者变电站母线负载较高时，向第三段母线23输出电量，辅助提供电量供负载使用，维持供电系统稳定。第四变压器14起到变压和电气隔离的作用。

可选的，第四变压器14的高压侧与第三段母线23的连接电路上设置有第六断路器56和第七断路器57，第六断路器56与第三段母线23连接，第六断路器56与第七断路器57之间的连接电路上设置有第二电流互感器33，第二电流互感器33与第七断路器57之间的电路分别连接第三避雷器34和第二带电指示器35的输入端，第三避雷器34和第二带电指示器35的输出端均接地。

第六断路器56和第七断路器57可以控制电路断开，保证整个电源系统运行稳定，也方便检修。第二电流互感器33用于检测流过的电流，可以接到控制系统中，便于监控第四变压器14的工作情况。第三避雷器34旁路连接，可以对第四变压器14的高压侧进行保护。第二带电指示器35也采用旁路连接，可以指示电路中是否有工作电流。

可选的，第四变压器14的低压侧与每个双向储能逆变器31的连接电路上均设置有一常闭的第八断路器58；第四变压器14的高压侧与第七断路器57连接，且之间的电路连接第三隔离开关36的一端，第三隔离开关36的另一端接地。

第八断路器58能够分别独立控制每个双向储能逆变器31的连接电路。第三隔离开关36常开，在第八断路器58断开后可以闭合起放电作用，防止第七断路器57断开后第四变压器14存在残余电荷，危及检修电工的安全。

可选的，第二带电指示器35包括串联连接的第二指示灯351和第二电容器352，还包括与第二指示灯351和第二电容器352并联的第四隔离开关353；第二指示灯351的一端接地，另一端连接第二电容器352；第二电容器352的一端连接第六断路器56与第七断路器57之间电路上，另一端与第二指示灯351连接。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本实用新型后依然可对实用新型的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在实用新型待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种变电站站用电源系统，其特征在于，包括第一变压器(11)、第二变压器(12)、变电站母线、储能电池系统(3)、分布式光伏系统(4)和多个断路器；所述变电站母线由第一断路器(51)和第二断路器(52)划分为第一段母线(21)、第二段母线(22)和第三段母线(23)，所述第一断路器(51)和所述第二断路器(52)均常闭；所述第一变压器(11)和所述第二变压器(12)的高压侧分别连接变电站外部的两个不同电源，所述第一变压器(11)的低压侧连接第一段母线(21)，所述第二变压器(12)的低压侧连接第二段母线(22)；所述储能电池系统(3)和分布式光伏系统(4)连接第三段母线(23)，所述储能电池系统(3)用于通过所述第三段母线(23)存储或输出能量，所述分布式光伏系统(4)用于将光能转化为电能，并通过所述第三段母线(23)输出；所述第一段母线(21)连接有第一站用负载(71)，所述第二段母线(22)连接有第二站用负载(72)，所述第三段母线(23)连接有第三站用负载(73)。

2.根据权利要求1所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述分布式光伏系统(4)包括第三变压器(13)、多个逆变器(41)和多个光伏串(42)；所述第三变压器(13)的高压侧连接所述第三段母线(23)；各个所述逆变器(41)的一端并联连接在所述第三变压器(13)的低压侧，另一端分别连接若干所述光伏串(42)。

3.根据权利要求2所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第三变压器(13)的高压侧与所述第三段母线(23)的连接电路上设置有第三断路器(53)和第一隔离开关(43)，所述第三断路器(53)与所述第三变压器(13)的高压侧连接，所述第三断路器(53)和所述第一隔离开关(43)均常闭，且之间的电路连接第一避雷器(45)和第一带电指示器(46)的输入端，所述第一避雷器(45)和所述第一带电指示器(46)的输出端均接地；所述第三变压器(13)的低压侧连接有第一电流互感器(47)，所述第一电流互感器(47)的一端与所述第三变压器(13)之间的电路连接第二避雷器(44)的输入端。

4.根据权利要求3所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第一电流互感器(47)的另一端连接有常闭的第四断路器(54)，所述第四断路器(54)的另一端与各个所述逆变器(41)分别连接，且每个所述逆变器(41)与所述第四断路器(54)的连接电路上均设置有一常闭的第五断路器(55)。

5.根据权利要求1所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述储能电池系统(3)包括第四变压器(14)、多个双向储能逆变器(31)和多个电芯串(32)；所述第四变压器(14)的高压侧连接所述第三段母线(23)，且低压侧连接各个所述双向储能逆变器(31)；每个所述双向储能逆变器(31)均连接有若干所述电芯串(32)。

6.根据权利要求5所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第四变压器(14)的高压侧与所述第三段母线(23)的连接电路上设置有第六断路器(56)和第七断路器(57)，所述第六断路器(56)与所述第三段母线(23)连接，所述第六断路器(56)与所述第七断路器(57)之间的连接电路上设置有第二电流互感器(33)，所述第二电流互感器(33)与所述第七断路器(57)之间的电路分别连接第三避雷器(34)和第二带电指示器(35)的输入端，所述第三避雷器(34)和所述第二带电指示器(35)的输出端均接地。

7.根据权利要求6所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第四变压器(14)的低压侧与每个所述双向储能逆变器(31)的连接电路上均设置有一常闭的第八断路器(58)；所述第四变压器(14)的高压侧与所述第七断路器(57)连接，且之间的电路连接第三隔离开关(36)的一端，所述第三隔离开关(36)的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第一变压器(11)与所述第一段母线(21)的连接电路上设置有第九断路器(59)，所述第二变压器(12)和所述第二段母线(22)的连接电路上设置有第十断路器(510)，所述第九断路器(59)和所述第十断路器(510)均常闭。

9.根据权利要求1所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第一变压器(11)的高压侧连接第一进线(61)，所述第二变压器(12)的高压侧连接第二进线(62)，所述第一进线(61)和所述第二进线(62)之间连通，且连接电路上设置有常开的第十一断路器(511)。

10.根据权利要求1所述的一种变电站站用电源系统，其特征在于，所述第一站用负载(71)、所述第二站用负载(72)和所述第三站用负载(73)综合起来构成变电站的所有负载。