本發(fā)明涉及配電網(wǎng)輸電功率增容技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)為了優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，緩解環(huán)境保護(hù)的壓力，使電網(wǎng)的發(fā)展更加符合節(jié)約型社會(huì)的發(fā)展要求，電力行業(yè)“十二五”規(guī)劃綜合考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)電網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略和各種電源結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性，提出了“優(yōu)先開(kāi)發(fā)水電、優(yōu)化發(fā)展煤電、大力發(fā)展核電、積極推進(jìn)新能源發(fā)電、適度發(fā)展天然氣集中發(fā)電、因地制宜發(fā)展分布式發(fā)電”的方針。但是在新能源分布式發(fā)電快速發(fā)展的同時(shí)，分布式電源并網(wǎng)運(yùn)行的問(wèn)題也隨之而來(lái)，分布式電源饋送入配電網(wǎng)的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。當(dāng)分布式電源所占比重越來(lái)越大時(shí)，對(duì)配電網(wǎng)的影響將越來(lái)越嚴(yán)重，并給配電網(wǎng)的運(yùn)行控制帶來(lái)諸多的問(wèn)題，如可靠性、繼電保護(hù)、規(guī)劃以及控制等一系列問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明解決現(xiàn)有配電網(wǎng)輸送交流和直流的方案存在成本高、工程量大、施工周期長(zhǎng)及對(duì)用戶影響嚴(yán)重等問(wèn)題，提出一種含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)，可以將分布式電源的直流電直接饋送入交流配電網(wǎng)中，而不需架設(shè)新線路。這樣既節(jié)約了運(yùn)行和投資成本，又綜合了配電網(wǎng)交流和直流供電的優(yōu)點(diǎn)，具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)，含有一個(gè)變電站；含有一個(gè)AC/DC雙向變流器；含有一個(gè)總開(kāi)關(guān)件；含有一個(gè)濾波電容器；含有至少一個(gè)交流負(fù)荷；含有至少一個(gè)連接第一分支開(kāi)關(guān)件的配電箱；含有一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充換電站。所述電動(dòng)汽車(chē)充換電站包含：一個(gè)平波電抗器、一條直流母線DC bus 、一個(gè)連接DC/AC逆變器的站內(nèi)負(fù)荷、至少一個(gè)連接DC/DC變流器的電動(dòng)汽車(chē)充電樁；所述變電站低壓側(cè)中性點(diǎn)與AC/DC雙向變流器相連，所述變電站低壓側(cè)中性點(diǎn)與交流負(fù)荷的濾波電容器和直流負(fù)荷的平波電抗器相連；所述AC/DC雙向變流器直流側(cè)與變電站低壓側(cè)中性點(diǎn)相連，AC/DC雙向變流器交流側(cè)與交流主網(wǎng)相連；所述DC/DC變流器低壓側(cè)與電動(dòng)汽車(chē)充電樁相連，DC/DC變流器高壓側(cè)與直流母線DC bus 相連；所述DC/AC逆變器交流側(cè)與站內(nèi)負(fù)荷相連，DC/AC逆變器直流側(cè)與直流母線DC bus 相連；所述總開(kāi)關(guān)件設(shè)在變電站出口側(cè)，總開(kāi)關(guān)件與交流負(fù)荷的濾波電容器和直流負(fù)荷的平波電抗器相連；所述第一分支開(kāi)關(guān)件一側(cè)通過(guò)配電箱與交流負(fù)荷相連，第一分支開(kāi)關(guān)件另一側(cè)與直流母線DC bus 相連；第二分支開(kāi)關(guān)件一側(cè)連接同線交直流饋送線路，第二分支開(kāi)關(guān)件另一側(cè)連接逆變器一側(cè)，逆變器另一側(cè)連接直流母線DC bus 。

進(jìn)一步的，所述總開(kāi)關(guān)件為空氣開(kāi)關(guān)或者斷路器。

進(jìn)一步的，所述第一分支開(kāi)關(guān)件為空氣開(kāi)關(guān)或者斷路器。

進(jìn)一步的，所述第二分支開(kāi)關(guān)件為空氣開(kāi)關(guān)或者斷路器。

進(jìn)一步的，直流配電系統(tǒng)中的電能傳輸均為直流電能形式。

進(jìn)一步的，電動(dòng)汽車(chē)充電樁接口處DC/DC變換器是雙向的，電動(dòng)汽車(chē)充電樁通過(guò)雙向DC/DC變流器，向居民負(fù)荷反送電能。

相比于現(xiàn)有的提高配電網(wǎng)線路輸電容量的技術(shù)，本發(fā)明一種含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1：本發(fā)明無(wú)需改變?cè)潆娋W(wǎng)線路結(jié)構(gòu)，只需要升級(jí)現(xiàn)有配電網(wǎng)所使用的電纜。通過(guò)同一根導(dǎo)線即可傳輸交流與直流電能，該系統(tǒng)可以將交直流電能傳輸至指定區(qū)域后，分別向交流直流負(fù)荷供電。

2：本發(fā)明中裝設(shè)有總斷路器/開(kāi)關(guān)和用戶支路分支斷路器/開(kāi)關(guān)，可在配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，按需控制各斷路器/開(kāi)關(guān)的通斷，以將故障對(duì)配電網(wǎng)的影響降至最低。

3：本發(fā)明僅需在現(xiàn)有配電系統(tǒng)中引入一套AC/DC變換系統(tǒng)，工程量小，實(shí)現(xiàn)方便，可行性高。

4：節(jié)省線路資源，不需分開(kāi)單獨(dú)架設(shè)交流配電線路和直流配電線路，即可實(shí)現(xiàn)交流與直流電能的配送。

5：本發(fā)明系統(tǒng)中電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)均采用了隔離措施，疊加的直流分量不會(huì)影響現(xiàn)有交流輸電系統(tǒng)的參數(shù)，同時(shí)直流電的發(fā)、輸和用電也不會(huì)受到交流系統(tǒng)的影響。

6：本發(fā)明在不改變線路電纜的情況下，引入直流分量，待電能輸送至目的地后，通過(guò)加裝濾波電容器實(shí)現(xiàn)對(duì)交流負(fù)荷的供電，通過(guò)加裝平波電抗器實(shí)現(xiàn)對(duì)直流負(fù)荷的供電，該方案具有不改變輸電線路結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，僅需額外增加一些其他的濾波單元和平波單元，該含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)，用于面對(duì)電動(dòng)汽車(chē)接入之后對(duì)配電網(wǎng)輸送電能形式需求的多樣性。

附圖說(shuō)明

圖1是一種現(xiàn)有的交流配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖2所示，一種含重要負(fù)荷的交直流混合配電系統(tǒng)，

含有一個(gè)變電站1；

含有一個(gè)AC/DC雙向變流器2；

含有一個(gè)總開(kāi)關(guān)件3；

含有一個(gè)濾波電容器4；

含有至少一個(gè)交流負(fù)荷8；

含有至少一個(gè)連接第一分支開(kāi)關(guān)件6的配電箱7；

含有一個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充換電站，所述電動(dòng)汽車(chē)充換電站包含：

一個(gè)平波電抗器5、

一條直流母線DC bus 9、

一個(gè)連接DC/AC逆變器11的站內(nèi)負(fù)荷13、

至少一個(gè)連接DC/DC變流器10的電動(dòng)汽車(chē)充電樁12；

所述變電站1低壓側(cè)中性點(diǎn)與AC/DC雙向變流器2相連，所述變電站1低壓側(cè)中性點(diǎn)與交流負(fù)荷8的濾波電容器和直流負(fù)荷的平波電抗器相連；

所述AC/DC雙向變流器2直流側(cè)與變電站1低壓側(cè)中性點(diǎn)相連，AC/DC雙向變流器2交流側(cè)與交流主網(wǎng)相連；

所述DC/DC變流器10低壓側(cè)與電動(dòng)汽車(chē)充電樁12相連，DC/DC變流器10高壓側(cè)與直流母線DC bus 9相連；

所述DC/AC逆變器11交流側(cè)與站內(nèi)負(fù)荷13相連，DC/AC逆變器11直流側(cè)與直流母線DC bus 9相連；

所述總開(kāi)關(guān)件3設(shè)在變電站1出口側(cè)，總開(kāi)關(guān)件3與交流負(fù)荷8的濾波電容器和直流負(fù)荷的平波電抗器相連；

所述第一分支開(kāi)關(guān)件6一側(cè)通過(guò)配電箱7與交流負(fù)荷8相連，第一分支開(kāi)關(guān)件6另一側(cè)與直流母線DC bus 9相連；

第二分支開(kāi)關(guān)件14一側(cè)連接同線交直流饋送線路，第二分支開(kāi)關(guān)件14另一側(cè)連接逆變器15一側(cè)，逆變器15另一側(cè)連接直流母線DC bus 9。同線交直流饋送線路即為：一條線路上同時(shí)輸送交流電能和直流電能。

所述總開(kāi)關(guān)件3為空氣開(kāi)關(guān)或者斷路器。

所述第一分支開(kāi)關(guān)件6為空氣開(kāi)關(guān)或者斷路器。

所述第二分支開(kāi)關(guān)件14為空氣開(kāi)關(guān)或者斷路器。

直流配電系統(tǒng)中的電能傳輸均為直流電能形式。

電動(dòng)汽車(chē)充電樁12接口處DC/DC變換器10是雙向的，電動(dòng)汽車(chē)充電樁12通過(guò)雙向DC/DC變流器，向居民負(fù)荷反送電能。

AC/DC雙向變流器2將主網(wǎng)提供的110kV AC整流為10kV DC，傳輸?shù)街绷髂妇€DC bus 9。DC/AC逆變器11將10kV DC 逆變?yōu)?80V AC供站內(nèi)負(fù)荷13使用。DC/DC變流器10將10kV DC降壓為500V DC供充電樁使用。配電箱7將10kV AC降壓為380V AC供居民使用。斷路器/開(kāi)關(guān)在線路故障短路時(shí)，將其他各支路線路斷開(kāi)，保證電網(wǎng)以及直流微網(wǎng)對(duì)重要負(fù)荷的供電。

本發(fā)明的工作模式有以下幾種：

1、當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，交流主網(wǎng)中的交流電經(jīng)過(guò)AC/DC雙向變流器2整流為直流電，經(jīng)交直流混合配電網(wǎng)中輸電線路，輸送至直流負(fù)載的目的區(qū)域后，經(jīng)平波電抗器處理后連入直流母線，DC/DC變流器10、DC/AC逆變器11將電能分別供給站內(nèi)負(fù)荷13和電動(dòng)汽車(chē)充電樁12。

經(jīng)交直流混合配電網(wǎng)中輸電線路，輸送至交流負(fù)載的目的區(qū)域后，經(jīng)濾波電容器4處理后連入交流母線，配電箱7將電壓等級(jí)處理后，供給居民用電或其他交流負(fù)荷。此時(shí)第二分支開(kāi)關(guān)件14處于斷開(kāi)狀態(tài)。

2、當(dāng)配電網(wǎng)中某用戶支路發(fā)生故障時(shí)，立即斷開(kāi)故障所在支路的第一分支開(kāi)關(guān)件6，將故障支路與配網(wǎng)分離，其他非故障居民用戶支路則不受故障支路影響，而保持正常工作狀態(tài)；當(dāng)故障支路的故障排除后，再通過(guò)控制第一分支開(kāi)關(guān)件6，將該支路重新投入配電網(wǎng)系統(tǒng)，以期盡可能減小故障對(duì)配網(wǎng)運(yùn)行的影響。

3、當(dāng)配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，總開(kāi)關(guān)件3立刻斷開(kāi)，第二分支開(kāi)關(guān)件14閉合，含電動(dòng)汽車(chē)充放電站中的電動(dòng)汽車(chē)充電樁12，通過(guò)DC/DC變換器10、逆變器15反送電能供給居民負(fù)荷和重要負(fù)荷，以應(yīng)對(duì)故障等緊急情況。

圖2所示的本發(fā)明具體實(shí)施例中， AC/DC雙向變流器2、配電箱7連接的變壓器、DC/DC變流器10、DC/AC逆變器11的電壓等級(jí)均以一實(shí)例進(jìn)行設(shè)計(jì)和闡述，在在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)容量需求來(lái)選擇和確定電壓等級(jí)。

綜上所述，本發(fā)明的直流配電系統(tǒng)在不改變?cè)潆娋W(wǎng)線路結(jié)構(gòu)，且無(wú)需更換或升級(jí)居民線路，在不影響原居民負(fù)荷用電的情況下，通過(guò)原線路對(duì)交直流電能混合輸送，具有對(duì)原配電線路損耗小、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、可擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)，且所提供的直流電能能夠滿足電動(dòng)汽車(chē)或者其他直流負(fù)載接入對(duì)配電網(wǎng)的需求，是一種新型交直流混合的配電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用直流不受系統(tǒng)功角穩(wěn)定限制的特點(diǎn)，提高交流輸電的輸送能力。