[发明专利]一种社区配网供电系统

说明书

技术领域

本发明属于微电网技术及柔性直流输电技术领域，特别涉及一种社区配网供电系统。

背景技术

近年来，在社区配网领域，随着分布式电源接入量的不断增大，电动汽车不断增加以及可控负荷的增多，使得传统配电网面临许多挑战。典型社区配电网络存在以下问题：1)某段负荷较轻的母线(例如工作日的白天)对应的主变工作在轻载或空载状态，效率较低；2)当两段低压母线的总负荷超过单台主变容量时，此时由于某路进线失电或主变故障导致母联开关合上，极易造成单台主变过载甚至过流跳闸，造成故障扩大；3)随着社区电动汽车数量的增加，新增较多的充电桩或充电机，功率都在50kW以上，充电桩或充电机等短时大功率冲击性负载的投入易造成配变过载。为了解决这些问题，传统的电网已逐渐从被动模式转向主动模式，其中利用柔性直流输电技术形成交直流混合配电系统，同时再合理配备一定容量的储能，将成为社区配电网发展的有效途径。

传统社区配网一般为闭环设计，开环运行。社区配网改造中既要考虑成本因素又要考虑供电可靠方面。因此，在不增加配变容量和供电线路结构的条件下，通过增加电力电子变换器和储能设备，利用柔性直流输电技术实现多电源之间的相互支援，形成多电源的柔性合环运行。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种社区配网供电系统。很好的解决上述的传统社区配网中存在的问题，通过柔性互联，提高供电可靠性；同时配网改造成本低，建设周期短；易于现场安装。

为了达到以上目的，本发明的解决方案如下：一种社区配网供电系统，其特征在于：包括n个配网供电电源、n段交流母线、n个或(n-1)个交流母联开关、n台双向DC/AC变换器、1段直流母线、以及接入直流母线的储能系统；所述n个配网供电电源分别接入n段交流母线；所述n段交流母线可以通过(n-1)个母联开关依次连接；所述n个双向DC/AC变换器的AC端分别接n段交流母线，DC端接入同一直流母线；所述储能系统中储能电池通过双向DC/DC变换器接入直流母线；其中，n为整数且n≥2。

上述方案中：所社区配网供电系统中所有配网供电电源和储能电池，都是通过电力电子变换器在直流母线实现互联。

上述方案中：所述社区配网供电系统既可以工作于并网运行模式，也可以工作于离网运行模式。

上述方案中：并网运行模式分为以下两种情况：

1)低负荷：社区用电负荷低时，只启用一个配网供电电源，闭合所有母联开关，同时运行供电电源所连接的双向DC/AC变换器以及直流母线连接的储能系统；仅通过一个配网供电电源和储能系统给所有负荷供电，减小多电源供电时的空载损耗；

2)高负荷：社区用电负荷高时，启动两个或两个以上配网供电电源，任意两个启动的电源间的1个母联开关处于分位，同时运行供电电源所连接的双向DC/AC变换器以及直流母线连接的储能系统；通过直流母线互联，实现交流母线间的柔性合环运行；通过调节双向DC/AC变换器输出功率，使母线间潮流合理流动，实现母线之间功率相互支援，平衡各配网供电电源的功率。

上述方案中：离网运行模式分为以下两种情况

1)低负荷：社区用电负荷低于储能系统功率限额时，储能系统单独给负荷供电；

2)高负荷：社区用电负荷高于储能系统功率限额时，储能系统启动保护功能，对应电力电子变换器闭锁；

上述方案中：所社区配网供电系统在电力电子变换器故障或检修时，整套基于直流互联的柔直供电系统可以退出运行，社区配网供电系统恢复传统供电运行方式。

本发明的有益效果是：

1)并网运行时，社区用电负荷低，通过一个配网供电电源和储能系统给所有负荷供电，减小多线路供电时的空载损耗。

2)并网运行时，社区用电负荷高，启动两个或两个以上配网供电电源，同时运行供电电源所连接的双向DC/AC变换器以及直流母线连接的储能系统，通过直线母线互联，实现交流母线间的柔性合环运行，达到潮流灵活分配控制效果，同时储能系统的接入也增加供电的可靠性。

3)离网运行时，根据社区用电负荷的大小，储能系统可以保护闭锁，也可以单独给负荷供电，实现负荷不停电运行。

4)本发明有效的结合社区配网的现有结构，保留原有配网供电电源和交流母线等，通过增加电力电子变换器，有效的解决了配变长期负荷较低、电动汽车充电短时过负荷、电能质量和供电可靠性等问题。整个改造方案施工方便，成本低廉，可靠性高，同时实现了智能化管理。

附图说明

图1为本发明的系统拓扑示意图；