一种用于对低压台区进行柔性互联的装置及方法与流程

本发明涉及配电系统规划技术领域，更具体地，涉及一种用于对低压台区进行柔性互联的装置及方法。

背景技术：

大规模分布式光伏的并网接入，配电及以电动汽车、电采暖等电能替代负荷为代表新型负荷的广泛普及，直接影响现有配电台区的电能质量和运行控制，大规模无序接入还将导致配电台区及电源线路容量不足的问题，需投入大量资金进行增容扩建。另一方面，同一区域内经济结构不一致导致台区负载差距较大的问题，随着政府打造乡村电气化工程推进，接入公变容量逐渐增大，使大量台区存在重载风险而又不能通过增容布点投资来解决，而同一地区也存在负载较轻却未能充分利用容量的台区。因此，同一区域多个台区间通过互联互供可一定程度提高台区间负荷均衡和能量优化的能力，缓解电网升级改造的压力。目前针对台区间互联互供电大多采用基于拓扑重构、开关组合状态切换等方法，但在这种传统交流方式进行互联互供过程中，由于交流电网“闭环设计、开环运行”的特征，台区之间的母联开关在系统正常运行时往往处于冷备用状态，其互济功率可控性以及负载均衡能力均不足以支撑当前台区内源、荷两端快速发展的需求。

高压柔性直流输电技术的发展与成熟应用，一定程度激励了柔性直流技术往低压领域的延伸，需要提供一种技术，以实现对低压台区进行柔性互联。

技术实现要素：

本发明技术方案提供一种用于对低压台区进行柔性互联的装置及方法，以解决如何对低压台区进行柔性互联的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于对低压台区进行柔性互联的装置，所述装置包括：多个低压台区、柔性互联集装箱；所述柔性互联集装箱包括直流开关柜、储能系统和控制系统；

多个低压台区中的每个台区通过相对应的ac/dc双向变流器将直流经由所述直流开关柜的进线汇集到所述直流开关柜中，通过所述直流开关柜进行多个低压台区的互联；所述直流开关柜包括多条出线，其中至少一条出线连接所述储能系统；

所述柔性互联集装箱的控制系统对互联后的多个低压台区进行监测，以及基于预测数据对互联后的多个低压台区进行优化调度。

优选地，所述储能系统基于电价策略进行充电或放电。

优选地，所述ac/dc双向变流器的进线侧配置交流进线开关。

优选地，所述直流开关柜包括连接充电桩的出线。

优选地，所述柔性互联集装箱基于均衡负荷的目标对多个低压台区进行控制，使得所述多个低压台区实现均衡负载。

基于本发明的另一方面，本发明提供一种用于对低压台区进行柔性互联的方法，所述方法包括：

将多个低压台区中的每个台区通过相对应的ac/dc双向变流器将直流经由所述柔性互联集装箱的直流开关柜的进线汇集到所述直流开关柜中，通过所述直流开关柜进行多个低压台区的互联；所述直流开关柜包括多条出线，其中至少一条出线连接所述储能系统；

通过所述柔性互联集装箱的控制系统对互联后的多个低压台区进行监测，以及基于预测数据对互联后的多个低压台区进行优化调度。

优选地，还包括：通过所述储能系统基于电价策略进行充电或放电。

优选地，所述ac/dc双向变流器的进线侧配置交流进线开关。

优选地，所述直流开关柜包括连接充电桩的出线。

优选地，所述柔性互联集装箱基于均衡负荷的目标对多个低压台区进行控制，使得所述多个低压台区实现均衡负载。

本发明技术方案提供一种用于对低压台区进行柔性互联的装置及方法，装置包括：多个低压台区、柔性互联集装箱；柔性互联集装箱包括直流开关柜、储能系统和控制系统；多个低压台区中的每个台区通过相对应的ac/dc双向变流器将直流经由直流开关柜的进线汇集到直流开关柜中，通过直流开关柜进行多个低压台区的互联；直流开关柜包括多条出线，其中至少一条出线连接储能系统；柔性互联集装箱的控制系统对互联后的多个低压台区进行监测，以及基于预测数据对互联后的多个低压台区进行优化调度。本发明技术方案通过点对点柔性互联可有效提高台区系统整体运行工况，具体包括：互联台区装置中，各台变互为“热备用”，大大节省了单台台变的备用容量，从而节省一次设备的投资；提高单个台变的负载率，减少变压器总体损耗；通过潮流控制器主动调节，可实现潮流的灵活控制；潮流控制器本身可提供无功功率，节省了常规台区系统无功补偿设备；有利于光伏、储能、电动汽车的集中接入。本发明技术方案在低压台区系统通过柔性直流技术对多个台区实施互联互供，改变了台区运营现状、多维度提升台区供电水平、实现台区高级应用功能的全新方案。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的一种用于对低压台区进行柔性互联的装置结构示意图；

图2为根据本发明优选实施方式的柔性互联集装箱内部结构示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的宁波北仑双狮村配变台区系统地理示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的宁波北仑双狮村配变台区柔性互联集装箱示意图；以及

图5为根据本发明优选实施方式的一种用于对低压台区进行柔性互联的方法流程示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明优选实施方式的一种用于对低压台区进行柔性互联的装置结构示意图。本发明的目的在于提供一种低压台区柔性互联装置，本发明实施方式可推广至未来配变台区的建设中，可广泛用于大量分布式电源和可控负荷接入台区的场景，结合当前及未来我国分布式电源以及以电动汽车为代表的可控负荷迅猛发展趋势，未来将有广阔的应用前景和推广途径。

如图1所示，本发明提供一种用于对低压台区进行柔性互联的装置，装置包括：多个低压台区、柔性互联集装箱；柔性互联集装箱包括直流开关柜、储能系统和控制系统；

多个低压台区中的每个台区通过相对应的ac/dc双向变流器将直流经由直流开关柜的进线汇集到直流开关柜中，通过直流开关柜进行多个低压台区的互联；直流开关柜包括多条出线，其中至少一条出线连接储能系统；

柔性互联集装箱的控制系统对互联后的多个低压台区进行监测，以及基于预测数据对互联后的多个低压台区进行优化调度。

优选地，储能系统基于电价策略进行充电或放电。

优选地，ac/dc双向变流器的进线侧配置交流进线开关。

优选地，直流开关柜包括连接充电桩的出线。

优选地，柔性互联集装箱基于均衡负荷的目标对多个低压台区进行控制，使得多个低压台区实现均衡负载。

本发明的若干个配电台区通过柔性互联集装箱进行互联来共享彼此剩余容量，达到均衡负载的目标；同时，在柔性互联集装箱中配置储能系统，可根据电价信息在互联系统并网正常运行状态下合理充放电，以实现削峰填谷的目标，一定程度提高台区系统运行经济性。

本发明提供的柔性互联集装箱内部布局示意图如图2所示，n个台区各自低压备用馈线引入到集装箱内，分别通过n台ac/dc双向变流器后汇入直流开关柜，ac/dc进线侧配有交流进线开关；直流开关柜n路出线分别接入储能和充电桩形成n进n出的布局；集装箱内同时配置中央控制器、就地监控主站以及直流屏等二次设备，用以对台区互联系统进行不同时间尺度的高效管控。

本发明首次提出了预装式台区柔性互联集装箱的概念，集约化配置实现功能的即插即用，满足台区互联系统灵活组网需求。

相比较微电网集群系统方案，本发明仅配置若干台潮流控制器dc/ac以及1套控制系统即可完成台区间功率互济，且控制迅速、灵活，实现功率四象限ms级的解耦控制，因此在实时功率控制上具备先进性，同时在实现同等功能应用前提下，建设成本更低。

相比较一般台区柔性互联工程方案，本发明将潮流控制器、直流配电柜、二次控制系统集成到集装箱，并配置若干路直流出口以接入储能系统，使得台区系统在实现ms级功率互济控制之上，还能具备削峰填谷、紧急控制、参与电网调节等高级调度功能，同时台区部分数据可上传至四区主站进行展示，因此在高级应用上具备先进性。

相比较台区微电网系统方案，本发明通过集装箱进行集约化配置，可形成预装式台区柔性互联系统，相比较分散式配置，集约化配置从工程建设以及快速组网性具备先进性。

本发明提出一种低压台区柔性互联系统方案，具体实现方式如下：

宁波北仑双狮村配变台区系统地理示意图如图3所示，1号台区接入20余户用户(平均负载率20％)、2号台区接入200余户用户(平均负载率54％)、5号台区接入80余户用户(平均负载率20％)。在地理位置上，2号台区和5号台区距离150米左右，1号台区距离前两个台区约800米。1号、2号和5号台变均为柱上变，台变、开关、集中器、台变终端、svg均集成到jp柜中。台变均为1路10kv进线和3路400v馈线，其中1号台变、2号台变和5号台变只用了2路馈线，留有1路馈线备用，但jp柜柜体上只有2个馈线孔；3号台变和4号台变3路馈线已用。10kv进线配有零克开关，400v低压总进线配有刀闸，3路馈线出口侧配有空开。目前5个台变终端信息采集分辨率均为15分钟。

本发明在宁波北仑双狮村1、2、5号台区间建设一套柔性台区互联的装置，装置如图4所示，柔性互联装置的柔性互联集装箱内包含3台250kw双向dc/ac变流器，每台变流器内嵌交流进线开关。3个台区通过各自dc/ac变流器后汇集到直流开关柜中，形成共直流母线的接线方式，直流开关柜为3进3出，3条出线1路接入储能系统、另外2路备用接入快速充电桩，直流开关柜中各进、出线开关融合了快速保护功能。磷酸铁锂电池储能容量为300kwh，通过200kw双向dc/dc接入直流开关柜中。二次方面，配置1台中央控制器和1套就地监控主站，用以对台区互联系统运行状态实时监测与管控，同时基于预测数据对互联系统指定优化调度指令。同时，配置若干快速保护、计量、直流屏、电缆等辅助设备，确保柔性互联集装箱系统正常工作。3个台区通过柔性互联集装箱进行互联来共享彼此剩余容量，达到均衡负载的目标。同时，在柔性互联集装箱中配置储能系统，可根据电价信息在互联系统并网正常运行状态下合理充放电，已实现削峰填谷的目标，一定程度提高台区系统运行经济性。

本发明提供的低压台区柔性互联的装置能达到如下效果：

1)3个台区在正常运行时，之间通过功率转供来解决台区瞬时过载问题，实现系统内各配变、各相之间负载均衡，负载率降低至60％以下，降低线损；同时根据负荷增长情况实现动态增容，大幅提升配变负荷承载能力，减少无必要的增容布点投资。

2)集装箱系统通过3台dc/ac接入交流台区母线，可对各台区进行有功、无功快速支撑，以提高台区系统电压及三相不平衡等电能质量问题。

3)台区互联系统中储能系统根据电价信息合理制定充放电策略实现削峰填谷，一定程度提高台区互联系统运行的经济性。

4)外部电网故障导致1个或2个台区失电时，互联系统通过dc/ac变流器实现故障态下功率转供，提高台区系统供电可靠性。

图5为根据本发明优选实施方式的一种用于对低压台区进行柔性互联的方法流程示意图。如图5所示，本发明提供一种用于对低压台区进行柔性互联的方法，方法包括：

步骤501：将多个低压台区中的每个台区通过相对应的ac/dc双向变流器将直流经由柔性互联集装箱的直流开关柜的进线汇集到直流开关柜中，通过直流开关柜进行多个低压台区的互联；直流开关柜包括多条出线，其中至少一条出线连接储能系统；

步骤502：通过柔性互联集装箱的控制系统对互联后的多个低压台区进行监测，以及基于预测数据对互联后的多个低压台区进行优化调度。

优选地，还包括：通过储能系统基于电价策略进行充电或放电。

优选地，ac/dc双向变流器的进线侧配置交流进线开关。

优选地，直流开关柜包括连接充电桩的出线。

优选地，柔性互联集装箱基于均衡负荷的目标对多个低压台区进行控制，使得多个低压台区实现均衡负载。

本发明的若干个配电台区通过柔性互联集装箱进行互联来共享彼此剩余容量，达到均衡负载的目标；同时，在柔性互联集装箱中配置储能系统，可根据电价信息在互联系统并网正常运行状态下合理充放电，以实现削峰填谷的目标，一定程度提高台区系统运行经济性。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个//该[装置、组件等]”都被开放地解释为装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。