[发明专利]一种大范围延续灾害时可用的应急供电装置及方法

说明书

本发明涉及一种大范围延续灾害时可用的应急供电装置及方法，包括负载控制装置，所述负载控制装置连接于原配电变压器与其出口配电线路之间，通过输出窄脉宽直流方波来给用户供电。在灾害发生前，在每个配网区域配置适当数量的分布式发电和储能设施；在灾害发生后，将配电变压器及输电线路和负荷从变电站的降压变压器断开，构成微网；同时将分布式发电和储能设施产生的电力通过配电变压器升压后，传递到配电线路上；在没有分布式电源的节点，在配电变压器出口安装负荷控制装置，将配电变压器输出的交流电整流为直流电，再通过电力电子装置输出个数随频率变化的窄脉宽方波来给用户供电。该装置及方法有利于在危急时为居民提供最低的用电保障。

技术领域

本发明属于电力系统应急供电技术领域，具体涉及一种大范围延续灾害时可用的应急供电装置及方法。

背景技术

随着文明的发展，越来越多的人定居于大中型城市。城市在给他们提供便利的同时，也带来了很多问题。在危机发生时，为上百万人提供水、食物和燃料，需要水泵、管网、供应链、交通指挥、燃油和通信协调才能完成。如果灾害发生后不能保证电力供应，这个体系就会失效，带来非常严峻的问题。进入二十一世纪后，大规模自然灾害频繁发生，例如2004年印度洋海啸、2005年新奥尔良飓风、2008年中国雪灾等。灾害发生后，首要的问题往往都是恢复电力供应。不过，灾害发生时往往会破坏输电网和电源，并且这种破坏可能规模巨大，长时间无法恢复。这时人们赖以生存的很多体系就会崩溃。为此，灾害发生后的当务之急就是恢复供电，不过，目前多数应急供电方案都是在配电网中接入移动应急电源，并对接入进行了优化配置与调度的研究，但是这种供电方案仅能短时（几天）给少数重要负荷（如水厂、重要通信中心等）供电，而不能长时间给居民使用。问题在于，灾害发生后居民供电和关键负荷一样重要，如果没有基本电力保障，城市可能会很快陷入混乱。

随着技术的进步，近年来分布式电源获得了长足的进展，光伏和风电成本稳步下降，且能方便的部署于城市之中。此外，微网的运行理论也逐步成熟，世界上和国内都有独立运行的小规模微网示范工程。将分布式电源部署到配电网的有源配网也取得了不少研究成果。在灾害或大电网事故发生时，微网也可为区域内的用户提供应急电力供应，这对防灾减灾具有重要的意义。

不过，目前的微网在部署时一般都经过预先设计，在设计阶段仅考虑满足有限的用户需求，并根据具体情况选择网络结构和线路，选择控制策略和电源/储能设施。这种模式在短期灾害时为少量用户供电并不存在问题，但是大规模灾害后，需要利用极为有限的分布式电源，利用现有的配电线路（而不仅仅是微网线路），来为广大区域的众多客户同时提供有限电力供应。此时预先设计的方案就不再可行。因而就必须设计相应的应急供电方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大范围延续灾害时可用的应急供电装置及方法，该装置及方法有利于在危急时为居民提供最低的用电保障。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种大范围延续灾害时可用的应急供电装置，包括负载控制装置，所述负载控制装置连接于原配电变压器与其出口配电线路之间，通过输出窄脉宽直流方波来给用户供电。

进一步地，所述负载控制装置将配电变压器输出的三相交流电整流为直流电，再通过电力电子装置输出个数随输电线路上的频率变化而变化的窄脉宽方波来给用户供电。

进一步地，所述负载控制装置采用三相PWM整流，并通过控制导通角，将三相交流电整流为电容上的直流电。

进一步地，还包括故障处理模块，所述故障处理模块包括过流检测模块、电力电子旁路器件和旁路控制器，所述过流检测模块连接于负荷控制装置的输出端，当其检测到出口过流时，所述旁路控制器控制负荷控制装置停止工作，并控制电力电子旁路器件将负荷控制装置旁路，转而给出口提供配电变压器输出的220V/380V交流电。

进一步地，所述方波频率为50Hz，脉冲宽度范围在1-10ms之间。