一种直流配电系统高可靠停运方法与流程

本发明属于电子配电控制领域，特别涉及一种直流配电系统高可靠停运方法。

背景技术：

直流配电系统是相对于交流配电系统而言的，其提供给负荷的是直流母线，直流负荷可以直接由直流母线供电，而交流负荷需要经过逆变设备后供电，如果负荷中直流负荷比例较大，直流配电将会有较大优势。

近年来高压直流输电技术逐渐成熟，并且己广泛应用于电力系统中，换流器、断路器等各方面发展也较为成熟，直流输电系统比交流输电系统更加稳定，采用直流模式建设大电网可以从根本上消除交流电网的稳定性问题，可靠性高、无需相频控制、接纳分布式电源能力强。

直流配电系统的停运，是指通过一定的顺序关闭整个配电系统，传统的配电系统停运时，没有一定的规范性顺序，停运时稳定性欠佳，存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种直流配电系统高可靠停运方法，所述方法包括：

切除负荷；

切除分布式电源；

若存在储能装置，则切除储能装置，若不存在则进入下一步操作；

停运定有功功率换流站；

停运定直流电压换流站。

进一步地，

所述储能装置包括超级电容、蓄电池等，所述储能装置通过变换器连接到直流母线当中，所述直流母线提供储能装置储备的电能。

进一步地，

所述负荷为直流负荷，且所述直流负荷通过变换器连接到直流母线中，所述直流母线对直流负荷进行供电；

所述直流负荷包括经常性直流负荷、短路直流负荷、事故直流负荷。

进一步地，

所述经常性直流负荷是在运行状态下，由直流电源不间断供电的负荷；

所述经常性直流负荷包括经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器、经常点亮的直流照明灯、经常投入运行的逆变电源等。

进一步地，

所述短路直流负荷是在直流电源承受的短时最大电流；

所述短路直流负荷包括继电保护和自动装置操作回路、断路器的跳闸线圈等。

进一步地，

所述事故直流负荷是在正常运行时由交流电源供电，当自用交流电源消失后由直流电源供电的负荷；

所述事故直流负荷包括事故照明、汽机润滑油泵、发电机氢冷密封油泵及载波通讯用电源等。

进一步地，

所述分布式电源包括风力发电机、光伏板和微型燃气轮机中的一种或多种，且所述分布式电源通过变换器连接到直流母线当中，为所述直流母线提供电能。

进一步地，

所述定有功功率换流站包括单极功率控制、双极功率控制和单极电流控制。

进一步地，

所述定直流电压换流站是将电压控制在最大的限值以下，以保证直流电压的稳定性。

进一步地，

所述定直流电压换流站、所述定有功功率换流站均连接直流母线和交流母线。

本发明的停运方法首先切断负荷，最后停运直流电压换流器，按照可控程度的大小进行停运，循序递进，规范快捷，可有效的保证整个系统的稳定性，提高系统的安全性。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明实施例的停运方式示意图；

图2示出了根据本发明实施例的直流配电系统的框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1示出了根据本发明实施例的操作流程示意图。如图1所示，一种直流配电系统高可靠停运方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：切除负荷；

步骤二：切除分布式电源；

步骤三：若存在储能装置，则切除储能装置，若不存在则进入下一步操作；

步骤四：停运定有功功率换流站；

步骤五：停运定直流电压换流站。

具体的，所述储能装置包括超级电容、蓄电池等；所述储能装置通过变换器连接到直流母线当中，所述直流母线提供储能装置储备的电能。

示例性的，以直流配电系统中安装蓄电池为例，系统的充供电方式是将变换器与蓄电池连接后对相关设备供电；在市电正常的情况下，变换器一方面给相关设备供电，一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部放电而失去的电量，确保蓄电池内部具有充足的电量；在工作状态下，蓄电池还有一定的滤波作用；当市电中断时，蓄电池单独给相关设备供电；由于蓄电池通常处于充足电状态，所以市电短期中断时，由蓄电池保证不间断供电。

储能装置一般包括控制器、变换器和蓄电池，储能时通过控制器控制，将电能转换后存储在蓄电池中；停运直流配电系统过程中，在对储能装置进行切除时，通常是通过控制器控制线路的断开，线路断开后，传过来的电流电压无法转换、存储到蓄电池中，达到切除储能装置的目的。

切除储能装置的可控性能较强，切除后系统将无法进行电能的储存。

具体的，所述负荷为直流负荷，且所述直流负荷通过变换器连接到直流母线中，所述直流母线对直流负荷进行供电；所述直流负荷包括经常性直流负荷、短路直流负荷、事故直流负荷。

具体的，所述经常性直流负荷是在运行状态下，有直流电源不间断供电的负荷；经常性直流负荷包括经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器；经常点亮的直流照明灯；经常投入运行的逆变电源等；同时经常负荷在总的直流负荷中所占的比重比较小。

具体的，所述短路直流负荷是在直流电源承受的短时最大电流；所述短路直流负荷包括继电保护和自动装置操作回路、断路器的跳闸线圈等。

具体的，所述事故直流负荷是在正常运行时由交流电源供电，当发电厂和变电站的自用交流电源消失后由直流电源供电的负荷；所述事故直流负荷包括事故照明，汽机润滑油泵，发电机氢冷密封油泵及载波通讯用电源等。

示例性的，以变电站的直流负荷为例，直流负荷的相关设备均配置有相应的开关，例如直流照明灯、事故照明均设置与其相连的开关，以实现控制其打开或者关闭；同时整个变电站内部有控制整体电流电压切断的开关，以实现所有的负荷同时被切断，在进行切除负荷进行直流配电系统的停运时即可通过总开关切除负荷。

切除直流负荷的可控性强，因在进行直流配电系统中，首先切除直流负荷，进而实现不破坏配电系统整体的稳定性，安全性能佳。

具体的，所述分布式电源包括风力发电机、光伏板和微型燃气轮机中的一种或多种，且所述分布式电源通过变换器连接到直流母线当中，为直流母线提供电能。

示例性的，以风力发电机为例，风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电；在切除分布式电源时，可通过位于风力发电机上的控制程序进行控制，使发电机处于停机的状态，则可实现切除分布式电源。

具体的，所述定有功功率换流站包括单极功率控制、双极功率控制和单极电流控制。

具体的，所述定直流电压换流站是将电压控制在最大的限值以下，以保证直流电压的稳定性。

具体的，所述定直流电压换流站、所述定有功功率换流站均连接直流母线和交流母线。

通常电流电压在限值中时，利用定直流电压换流站进行电流的转换，在电流电压超出限制时利用定有功功率换流站进行电流的转换，定直流电压换流站为主，定有功功率换流站为辅，二者也可协调进行工作，相辅相成进行电流的转换，以实现降低能耗。

换流站一侧接入交流系统，另一侧与直流电力网络相连，是直流配电系统中实现交直流电力变换(交流变直流或者直流变交流)的电力工程设施。

换流站主要结构包括换流器、阀厅、换流变压器、交流开关厂、平波电抗器、滤波器、无功补偿设备等；换流站控制一般不包括隔离开关，断路器和变压器分接头开关等具有控制或保护作用的设备，换流站占地面积大，其主要控制通过监控室监控，监控室主要用于布置及安装换流站监控及相关设备，并作为运行人员进行监控、操作及维护，传统的直流换流站控制室通常设置控制模拟屏，而现有高压直流换流站由于采用先进的计算机技术，一般可设置微机工作站来进行监控；在需要停运定直流电压换流站时，通过微机工作站直接进行操作，控制换流站停运；具体的，定直流电压换流站中的换流器启动时，采用在充电回路中串接启动电阻，通过交流侧系统电压对换流器进行不控整流充电，当换流器子模块电压大约为额定电压的0.7倍预充电完成，旁路启动电阻同时解锁换流器，通过控制电压换流器进一步对换流器进行充电，控制直流电压至额定值；在停运时可直接通过控制切断电源，使定直流电压换流站不在工作。

定直流电压换流站主要保证直流电压的稳定性，最后停运，可最大可能的保护前面操作处于一个稳定的状态中，提高系统的稳定性和安全性。

综上所述，如图1所示，在进行直流配电系统停运时，首先切除系统中存在的直流负荷，系统中存在多个直流负荷时需要进行逐一切除；在切除直流负荷后，再切除分布式电源，若系统同时存在多个分布式电源，如光伏板、风力发电机，需要同时进行全部切除；而后判断系统中是否存在储能装置，若存在储能装置，则切除储能装置；若不存在储能装置则直接进行下一步的操作；然后停运定有功功率换流站，最后停运定有功率换流站；完成整个系统的停运。

示例性的，图2示出了根据本发明实施例的直流配电系统的框图。如图2所示，在直流配电系统(柔性电网系统)中，利用分布式电源收集电能，典型的分布式电源主要有直流发电的光伏电池和交流发电的风机等，光伏发电产生的是直流电，由于其存在波动性，一般要经过dc/dc(直流电压)和dc/ac(直流/交流)两级变换器或者变换器才能并入传统的交流配电网；而风力机虽然是以交流形式产生电能，和光伏电池类似，产生的交流电通常也不稳定，一般需要经过ac/dc和dc/ac两级变换器或者变换器才能并入交流配电网；通过变换器将电压值固定的直流电转换为电压值可变的直流电源输送到直流母线，提供给负荷的是直流母线，直流负荷可以直接由直流母线进行供电，而分布式电源多余的电能可通过变换器转换后存储在储能装置中，当分布式电源无法提供电能时，通过储能装置内部积蓄的电能为整个系统提供电能；直流母线通过直流线路连接直流母线，直流母线连接换流站，可将直流转换为交流，利用交流母线与交流线路连接交流系统，将交流电提供到交流系统中；实现将直流配电系统与交流配电系统进行对接。

在进行配电系统的停运时，首先将整个配电系统的直流负荷进行切断，使直流母线上的电能无法再输入到直流负荷中进行电能的消耗；而后对分布式电源进行切断，即对光伏电池或者风力机进行切断，使之不再产生电能；系统中存在储能装置，下一步即对储能装置进行切除，使电能无法继续存储在储能装置中，而后进行换流站的停运，首先停运定有功功率的换流站，而后停运定直流电压换流站。

首先切除直流负荷，因其直流负荷的可控性能强，切除后对整个系统的稳定性影响小；而后切除分布式电源，切除储能装置，其可控性能较强，停运定有功功率变换器，最后停运直流电压换流站，直流电压换流站将直流电压控制在最大限值以下，保持直流电压的稳定性，留于最后一个进行停运，确保整个系统的稳定性，进而提高整体的安全性。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。