一种储配一体化智能箱式变压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种箱式变压器，具体涉及一种储配一体化智能箱式变压器。
【背景技术】
[0002]常规的1kV以下终端配电系统采用被动的功率调节模式，馈送功率由实际负荷需求决定，但任何时刻不允许负荷需求超出所连配电变压器容量。容量限制在各级配电网中都严格遵循并配置相应保护，如果终端配电网因电动汽车大规模接入等原因需要普遍扩容，现有各级配电网均需大面积改造，造价高昂。
[0003]另一方面，负荷峰谷差逐年增加，配电网容量实际利用率却在下降。通过在终端配电网引入分布式储能容量，能实现高峰期终端配电变压器的短时动态增容，实现移峰填谷，有效增加配电网现有容量的利用率，延缓已有配电设施的增容改造，降低新建配电设施的容量投资。
[0004]对变压器实施动态增容需要按照“储配一体设计微型配电网控制方法”及其衍生方法实施。该方法要求根据微网所处状态，对具备调控条件的逆变、储能、负荷等可控对象实施统一控制，目的是在保证变压器、储能等处的关键安全约束得以满足前提下，为超出变压器容量的负荷需求提供可靠供电服务，它通过配电网能量管理系统(EMS)实现。该方法要求将常规箱式变压器与新的一次设备如功率调节系统(PCS)、基于各种电池技术的储能阵列连接起来，同时还需改扩建常规箱式变压器的二次系统如功率量测单元，由配电网EMS工控机对变压器、PCS、储能、负荷实施统一调控。因此，低压大功率的一次系统需要尽可能缩短间距以减少线损，同时一、二次系统都有防潮、防火、防尘、防水、控温之需要，分别放置和管理增加了环节、整体复杂性和成本、降低了可靠性和可维护性。传统箱式变压器技术已不适合应用于上述新场景。
【实用新型内容】
[0005]为了解决现有箱式变压器技术无法用于变压器动态增容场景、实现适应主动智能微网控制的问题，本实用新型旨在提供一种储配一体化智能箱式变压器，使其作为实现主动智能微网的关键组件。
[0006]为达到上述技术目的及效果，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007]—种储配一体化智能箱式变压器，包括一多隔间容器，所述多隔间容器内设置有一次设备以及用于控制所述一次设备的二次设备;所述一次设备包括储能阵列、逆变单元、主断路器、变压器、第一电气量测量装置和第二电气量测量装置;所述二次设备包括能量管理系统工控机和电池管理系统；
[0008]所述变压器的一端通过第一开关接入位于所述多隔间容器外部的1kV交流网，所述变压器的另一端通过所述主断路器接入位于所述多隔间容器外部的400V交流网；所述第一电气量测量装置设置在所述变压器和所述第一开关之间，所述第二电气量测量装置设置在所述主断路器和所述400V交流网之间，所述第一电气量测量装置、所述第二电气量测量装置分别与所述能量管理系统工控机保持通讯连接;所述储能阵列经所述逆变单元向所述400V交流网馈电，所述储能阵列经所述电池管理系统与所述能量管理系统工控机保持通讯连接;所述能量管理系统工控机还分别直接与所述主断路器和所述逆变单元保持用于传输调控信息和指令的通讯连接，用于下达控制命令给所述主断路器和所述逆变单元；
[0009 ] 所述I OkV交流网与一系列外网电源相连，从所述外网电源受电；所述400V交流网从所述变压器和所述逆变单元受电，并分别向一系列常规负荷、应急负荷和可调节负荷馈电；所述常规负荷与所述400V交流网之间设置有第二开关，所述可调节负荷与所述400V交流网之间设置有第三开关，所述能量管理系统工控机分别与所述第二开关、所述第三开关和所述可调节负荷保持用于传输调控信息和指令的通讯连接。
[0010]进一步的，所述储能阵列包括但不限于由锂电池、超级电容、钒硫电池以及符合应用的传统电池所形成的可充电阵列单元。
[0011]进一步的，所述能量管理系统工控机与运维人员的控制主机通过专线保持通讯连接。
[0012]进一步的，所述多隔间容器具备整体防潮、防火、防尘、电池隔间防水、控温之功會K。
[0013]进一步的，所述储配一体化智能箱式变压器所需的自用电由接入所述400V交流网的配电柜提供。
[0014]本实用新型的工作原理如下:
[0015]1、由所述EMS工控机测量变压器低压侧功率，电网正常供电情况下，所述EMS工控机控制逆变单元(以下将这一控制的主体称作PCS)，按照功率调节(P/Q)模式工作;如果储能阵列SOC介于其最低允许值和最高允许值之间，并且变压器负荷率(变压器实测功率与其额定容量的比值)超过“变压器高功率水平”，PCS以维持变压器在该功率限值以下工作为目标控制储能阵列放电。
[0016]2、当变压器负荷率在“变压器低功率水平”与“变压器高功率水平”之间时，储能阵列不充电也不放电；当变压器负荷率低于“变压器低功率水平”时，PCS应尽可能将变压器维持在“变压器低功率水平”:如果PCS已以充电模式满功率运行，并且用电负荷的确不够，则维持充电满功率运行，直到变压器负荷率再次回到“变压器低功率水平”以上。
[0017]3、对每个可调节负荷通过EMS工控机控制其用电状态，并在控制主机中反映其开断状态及用电情况;如果储能SOC低于最低允许值，降低部分或全部可调节负荷的功率直至切除全部可调节负荷，使储能SOC不再下降；直到储能SOC恢复到高于最低允许值之上一给定水平△ S0C，才重新投入可调节负荷或将可调节负荷的用电功率恢复到额定水平。
[0018]4、在全系统并网运行时:当储能阵列SOC小于最低允许值时，储能系统不再放电；当储能阵列SOC大于最高允许值时，储能系统不再充电。当充放电因SOC范围限制无法继续按当前功率运行时，应使PCS充放电功率逐步由当前功率调整到0，避免因负荷冲击造成频率、电压的暂态波动。
[0019]5、在全系统离网运行中，若检测到电网突然断电，PCS、储能阵列和可调节负荷将从电网中自动切除，并在离网运行全过程中禁止可调节负荷使用；切除后应通过控制主机向运维人员发出通知;如运维人员希望储能系统继续给应急负荷供电，则需首先通过EMS控制主断路器断开防止倒送电，断开全部非应急负荷的断路器开关，然后通过EMS工控机以电压频率调节(ν/Π模式启动PCS，恢复储能阵列向400V交流网供电。当储能SOC小于最低允许值时，PCS自动关闭，退出运行。
[0020]6、在全系统离网运行中，并且通过第一电气量测量装置检测到电网恢复供电时，若此时PCS运行在V/F模式并给应急负荷供电，则运维人员从控制主机接受到通知;如运维人员希望恢复并网运行，应首先通过控制主机，经EMS工控机关闭PCS，然后闭合主断路器开关，以P/Q模式启动PCS，使微网恢复到并网工作模式。第一电气量测量装置中应包括频率测量装置，该装置将电压与相位信号传送给PCS，当电网恢复供电时，PCS输出电压自动与电网同步。
[0021 ]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0022]1、本实用新型的储配一体化智能箱式变压器是实现主动智能微网的关键组件，将“储配一体设计微型配电网控制方法”及其衍生方法实施中必须的各一、二次系统中的关键设备整合在一多隔间容器中，为“储配一体设计微型配电网控制方法”及其衍生方法创造了高可靠性、高可维护性的实施环境，有利于关键一、二次设备的集中管理、维护和控温，简化储配一体设计微网的运维管理，提高微网运行的可靠性；
[0023]2、本实用新型的控制原理使微网能在多种工况间迀移，自动保持发电用电功率的平衡，提高了电能质量，满足了安全用电要求；
[0024]3、当配置功率和容量足够大的储能阵列时，可成比例的提高微型配电网容纳新增负荷的能力，允许网内负荷容量大于变压器最大通过容量，使微网增容不受最初规划的变压器容量影响，极大节省配网改造投资，规避增加负荷后，用电高峰