一種社區配網供電系統的制作方法

本發明屬于微電網技術及柔性直流輸電技術領域，特別涉及一種社區配網供電系統。

背景技術：

近年來，在社區配網領域，隨著分布式電源接入量的不斷增大，電動汽車不斷增加以及可控負荷的增多，使得傳統配電網面臨許多挑戰。典型社區配電網絡存在以下問題：1)某段負荷較輕的母線(例如工作日的白天)對應的主變工作在輕載或空載狀態，效率較低；2)當兩段低壓母線的總負荷超過單臺主變容量時，此時由于某路進線失電或主變故障導致母聯開關合上，極易造成單臺主變過載甚至過流跳閘，造成故障擴大；3)隨著社區電動汽車數量的增加，新增較多的充電樁或充電機，功率都在50kw以上，充電樁或充電機等短時大功率沖擊性負載的投入易造成配變過載。為了解決這些問題，傳統的電網已逐漸從被動模式轉向主動模式，其中利用柔性直流輸電技術形成交直流混合配電系統，同時再合理配備一定容量的儲能，將成為社區配電網發展的有效途徑。

傳統社區配網一般為閉環設計，開環運行。社區配網改造中既要考慮成本因素又要考慮供電可靠方面。因此，在不增加配變容量和供電線路結構的條件下，通過增加電力電子變換器和儲能設備，利用柔性直流輸電技術實現多電源之間的相互支援，形成多電源的柔性合環運行。

技術實現要素：

本發明的目的，在于提供一種社區配網供電系統。很好的解決上述的傳統社區配網中存在的問題，通過柔性互聯，提高供電可靠性；同時配網改造成本低，建設周期短；易于現場安裝。

為了達到以上目的，本發明的解決方案如下：一種社區配網供電系統，其特征在于：包括n個配網供電電源、n段交流母線、n個或(n-1)個交流母聯開關、n臺雙向dc/ac變換器、1段直流母線、以及接入直流母線的儲能系統；所述n個配網供電電源分別接入n段交流母線；所述n段交流母線可以通過(n-1)個母聯開關依次連接；所述n個雙向dc/ac變換器的ac端分別接n段交流母線，dc端接入同一直流母線；所述儲能系統中儲能電池通過雙向dc/dc變換器接入直流母線；其中，n為整數且n≥2。

上述方案中：所社區配網供電系統中所有配網供電電源和儲能電池，都是通過電力電子變換器在直流母線實現互聯。

上述方案中：所述社區配網供電系統既可以工作于并網運行模式，也可以工作于離網運行模式。

上述方案中：并網運行模式分為以下兩種情況：

1)低負荷：社區用電負荷低時，只啟用一個配網供電電源，閉合所有母聯開關，同時運行供電電源所連接的雙向dc/ac變換器以及直流母線連接的儲能系統；僅通過一個配網供電電源和儲能系統給所有負荷供電，減小多電源供電時的空載損耗；

2)高負荷：社區用電負荷高時，啟動兩個或兩個以上配網供電電源，任意兩個啟動的電源間的1個母聯開關處于分位，同時運行供電電源所連接的雙向dc/ac變換器以及直流母線連接的儲能系統；通過直流母線互聯，實現交流母線間的柔性合環運行；通過調節雙向dc/ac變換器輸出功率，使母線間潮流合理流動，實現母線之間功率相互支援，平衡各配網供電電源的功率。

上述方案中：離網運行模式分為以下兩種情況

1)低負荷：社區用電負荷低于儲能系統功率限額時，儲能系統單獨給負荷供電；

2)高負荷：社區用電負荷高于儲能系統功率限額時，儲能系統啟動保護功能，對應電力電子變換器閉鎖；

上述方案中：所社區配網供電系統在電力電子變換器故障或檢修時，整套基于直流互聯的柔直供電系統可以退出運行，社區配網供電系統恢復傳統供電運行方式。

本發明的有益效果是：

1)并網運行時，社區用電負荷低，通過一個配網供電電源和儲能系統給所有負荷供電，減小多線路供電時的空載損耗。

2)并網運行時，社區用電負荷高，啟動兩個或兩個以上配網供電電源，同時運行供電電源所連接的雙向dc/ac變換器以及直流母線連接的儲能系統，通過直線母線互聯，實現交流母線間的柔性合環運行，達到潮流靈活分配控制效果，同時儲能系統的接入也增加供電的可靠性。

3)離網運行時，根據社區用電負荷的大小，儲能系統可以保護閉鎖，也可以單獨給負荷供電，實現負荷不停電運行。

4)本發明有效的結合社區配網的現有結構，保留原有配網供電電源和交流母線等，通過增加電力電子變換器，有效的解決了配變長期負荷較低、電動汽車充電短時過負荷、電能質量和供電可靠性等問題。整個改造方案施工方便，成本低廉，可靠性高，同時實現了智能化管理。

附圖說明

圖1為本發明的系統拓撲示意圖；

圖2為本發明在低負荷并網運行時的一種拓撲示意圖；

圖3為本發明在高負荷并網運行時的一種拓撲示意圖；

圖4為本發明在離網運行時的一種拓撲示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

如圖1所示，本發明公開了一種社區配網供電系統，包括n個配網供電電源、n段交流母線、n個或(n-1)個交流母聯開關、n臺雙向dc/ac變換器、1段直流母線、以及接入直流母線的儲能系統；所述n個配網供電電源分別接入n段交流母線；所述n段交流母線可以通過(n-1)個母聯開關依次連接；所述n個雙向dc/ac變換器的ac端分別接n段交流母線，dc端接入同一直流母線；所述儲能系統中儲能電池通過雙向dc/dc變換器接入直流母線；其中，n為整數且n≥2；每個雙向dc/ac變換器通過交流電纜接入對應的交流母線，通過直流電纜共同接入直流母線，因此所有交流母線也可以通過雙向dc/ac變換器柔性互聯，從而實現分區相互支援，潮流合理分配；儲能電池通過雙向dc/dc變換器接入直流母線，可以實現儲能電池的充放電管理，根據能量管理系統下發的指令進行削峰填谷。

為了說明方便，以下令n＝4，(n-1)個母聯開關。如圖2所示，低負荷時，配網供電電源1開關合上，電源2、3、4開關斷開，母聯1、2、3合上，雙向dc/ac變換器1投入運行，雙向dc/ac變換器2、3、4處于待機狀態，儲能系統正常投入運行。由于儲能系統的存在，保障了供電可靠性；同時停運配變2、3、4，減小了系統的空載損耗。

如圖3所示，高負荷時，配網供電電源1、2、3、4開關合上，母聯1、2、3斷開，雙向dc/ac變換器1、2、3、4均投入運行，儲能系統正常投入運行。這樣四段交流母線通過雙向dc/ac變換器柔性互聯，根據能量管理系統進行潮流的合理分配；當一路配網供電電源故障時，儲能系統可以短時過載運行專供故障分區，同時根據需要由另一分區進行功率支援，保證電力供應的安全連續。

如圖4所示，由于電網故障等因素導致系統離網運行，配網供電電源1、2、3、4開關斷開，母聯1、2、3斷開，雙向dc/ac變換器1、2、3、4均投入運行，儲能系統正常投入運行。此時，儲能系統支撐直流母線，儲能電池放電，四段交流母線分別通過對應的雙向dc/ac變換器繼續正常運行。待故障消除后，依據負荷情況，合上相應的配網開關，進入并網運行模式。

以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護范圍之內。