专利名称：一种交直流混合微网系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及微型供电系统领域，尤其涉及一种交直流混合微网系统。
背景技术：
微网是指由分布式发电装置、储能装置、能量转换装置和负荷组成的微型供电系统，微网系统构建逐渐成为满足负荷增长需求、减少环境污染、提高能源综合利用效率和供电可靠性的一种有效途径。微网既可以与大型电网相连以并网模式运行，也可以以孤岛模式运行，通常境况下两种模式可以相互转换，以保证系统供电的可靠性。在微网中，常常采用太阳能、风能、储能等分布式能源发电作为电源，通过一条汇流母线进行分配电能。该结构以结构简单，操作操作方便为优势，广泛的存在于微电网结构中。随着微电网技术的发展，系统供电可靠性要求也在不断的提高，现阶段的微网结构能在一定程度上解决此类问题，但对于更高可靠性要求的设备却无法得到保证。公开号为CN102684215A的专利申请“风光储微网系统并网运行的能量管理系统”提出了一种微网系统，该系统包括微网内部系统及一条IOkV交流母线和一些常规负荷，微网内部还包含一条380V交流母线、一套风力发电系统、一套光伏发电系统、一套电池储能系统及适量的就地负荷。上述微网系统中，系统内部的各类设备均作了一定的整合，集中连接到微网系统交流母线上，系统内部就地负荷中无等级划分，在电能供应不足时，系统中各负荷被切断的可能性是相同的。此外，如果微网系统发生故障，系统内部负荷均无法保证供应,重要负荷也将会失去电能支撑。由此可见，目前，微网的结构配置主要为单层结构，微网系统内各负荷供电可靠性均一致，无法实现负荷分级供电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种提高系统内所有负荷的供电可靠性，以及实现重要负荷的不间断高可靠性供电的交直流混合微网系统。本发明提供一种交直流混合微网系统，包括光储一体供电单元、三联供供电单元和具备连锁功能的高可靠性供电单元，其中，所述光储一体供电单元和三联供供电单元形成所述高可靠性供电单元的双电源。所述光储一体供电单元进一步包括直流供电系统、AC/DC变换装置、第一交流负荷和交流微网母线，所述直流供电系统通过所述AC/DC变换装置接入所述交流微网母线，所述第一交流负荷连接在所述交流微网母线上，由所述直流供电系统供电。所述直流供电系统进一步包括光伏装置、储能装置、直流负荷和直流母线，所述光伏装置和储能装置通过DC/DC变换装置接入所述直流母线，所述直流负荷与所述直流母线连接，由所述光伏装置和储能装置供电。所述三联供供电单元进一步包括三联供发电机组、第二交流负荷和三联供交流母线，所述三联供发电机组通过所述三联供交流母线与所述第二交流负荷相连，向所述第二交流负荷供电。所述三联供交流母线通过第一并网开关连接到第一母线，所述交流微网母线通过第二并网开关连接到第二母线，所述第一母线和所述第二母线通过母联开关相连，所述第一母线作为所述第二母线的备自投设备，所述第二母线作为所述第一母线的备自投设备。所述高可靠性供电单元进一步包括高可靠性供电母线和重要负载，所述重要负载连接在所述高可靠性供电母线上，所述高可靠性供电母线通过互锁式开关分别连接到所述第一母线和所述第二母线，当所述互锁式开关接通所述第一母线时，所述高可靠性供电母线与所述第二母线断开连接；当所述互锁式开关接通所述第二母线时，所述高可靠性供电母线与所述第一母线断开连接；正常工作时，所述高可靠性供电母线与所述第一母线和所述第二母线之一相连接，当检测到母线失压时，互锁式开关切断与失压母线的连接而接通到未失压的母线上，保证与所述高可靠性供电母线连接的所述重要负载的正常供电。所述第一母线和所述第二母线上连接有其他负载。所述其他负载包括蓄冰空调设备。本发明实施例提供的交直流混合微网系统，在保证现有供电结构的基础上进行升级，结构得到进一步强化，考虑了供电区域内不同类型负荷需求及不同等级电负荷需求，可以提高系统内所有负荷的供电可靠性，同时能实现微网内重要负荷的不间断高可靠性供电。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是本发明提供的一种交直流混合微网系统的一个实施例的结构框 图2是本发明提供的一种交直流混合微网系统一个实施例的结构 图3是本发明提供的一种交直流混合微网系统一个实施例的重要负荷供电设计结构图。
具体实施例方式下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。实施例一
图1是本发明提供的一种交直流混合微网系统的一个实施例的结构框图。如图1所示，本实施例构造了一种交直流混合微网系统，包括以下结构
D101、光储一体供电单元。光储一体供电单元包括直流供电系统、AC/DC变换装置、第一交流负荷和交流微网母线。直流供电系统通过AC/DC变换装置接入交流微网母线，第一交流负荷连接在交流微网母线上，由直流供电系统供电。直流供电系统包括光伏装置、储能装置、直流负荷和直流母线，光伏装置和储能装置通过DC/DC变换装置接入直流母线，直流负荷与直流母线连接，由光伏装置和储能装置供电。D102、三联供供电单元。三联供供电单元包括三联供发电机组、第二交流负荷和三联供交流母线，三联供发电机组通过三联供交流母线与第二交流负荷相连，向第二交流负荷供电。D103、高可靠性供电单元。高可靠性供电单元包括高可靠性供电母线和重要负载，与光储一体供电单元和三联供供电单元相连接，光储一体供电单元和三联供供电单元形成高可靠性供电单元的双电源。 通过以上结构，组成了交直流混合微网系统。实施例二
图2是本发明提供的一种交直流混合微网系统一个实施例的结构图。本实施例详细构造了本发明提供的交直流混合微网系统。以400V母线为基础，将各发电单元及用电单元通过一定的组合方式形成如图2所示的交直流混合微网系统。其中，C区域为整个微网系统的结构，包含A区域三联供供电单元和B区域光储一体供电单元，负荷5为三级负荷由母线4供电；负荷1、负荷2为二级负荷由母线6和母线7供电；负荷3、负荷4为一级负荷，负荷3为直流负荷，由直流母线供电，负荷4由母线8供电；蓄冰空调为微网外其他负荷。微网区域A、B、C、D均可以单独工作。本系统可以拆分成不同的供电模块，整个系统C结构由光储一体供电单元B、三联供供电单元A构成，其中模块B在变流器故障时，通过开断相应的开关，可以形成直流供电系统D模块，各模块有各自运行的基本情况。模块B为光储一体供电单元，由光伏装置PV、储能装置Bat和直流负荷3组成，可独立运行。其中光伏装置PV、储能装置Bat通过DC/DC变换装置接入直流母线，直流系统通过DC/AC变换装置并入交流微网母线7。储能装置Bat、光伏装置PV既可以为直流负荷供电，也可以为交流负荷供电。光储一体供电单元通过并网开关PCC2与母线5相连。模块A为三联供供电单元，三联供发电机组及交流负荷I通过开关接至母线6上，母线6通过并网开关PCCl连接至母线4上。孤网运行时，并网开关PCCl断开，由三联供发电机组向负荷供电；并网运行时，并网开关PCCl导通，电能通过母线4和母线6进行交换。本系统采用双电源进线形式。母线4和母线5之间通过母联开关6相连，起到备自投作用。正常运行时，开关6断开。当市电一发生故障时，备自投开关自动闭合，母线4上的负荷由线路2转供，当故障恢复后，开关6不允许自动恢复，需要手动恢复原来状态；当市电二发生故障时，备自投开关自动闭合，母线5上负荷由线路I转供，当故障恢复后，开关6不允许自动恢复，需要手动恢复原来状态。正常模式分析
正常运行时，开关5、7、8、10、11、12-18以及并网开关PCC1、PCC2、闭合，开关6、9断开。系统并网运行，等效于全部分布式电源和交流负荷接入一条微网母线。此时，三联供发电机组和储能装置Bat都运行在恒功率模式，光储一体供电单元向直流负荷供电的同时，也向包括蓄冰空调和其他母线上负荷在内的交流负荷供电。故障模式分析 a.上级线路故障
当线路I发生故障时，母线4失电，同时三联供发电机组内部的接触器断开，其内部保护检测到机端电压过低，执行保护动作，三联供发电机组进入热备状态。此时母线4所挂负荷处于无源状态，备自投开关6闭合，将母线4与母线5联通，由母线5向母线4的负荷提供电力，其中，只有在三联供发电机组内部接触器打开的情况下，才允许备自投开关6闭合。当线路2发生故障时，母线5失电，此时母线5所挂负荷处于无源状态，备自投开关6闭合，将母线5与母线4联通，由母线4向母线5的负荷提供电力。b.母线故障
联网运行时，如果母线4故障，开关5执行保护动作，此时母线4失压，三联供发电机组检测到母线4故障，按照预设逻辑切换为离网模式，独立带负荷运行。此时不允许开关6闭
八
口 o如果母线5故障，开关7执行保护动作，此时母线5失压，光储一体供电单元检测到母线4故障，按照预设逻辑切换为离网模式，独立带负荷运行。此时不允许开关6闭合。在各种故障状态发生时，微网系统内负荷3和重要负荷负荷4均能得以供电保证。实施例三
图3是本发明提供的一种交直流混合微网系统一个实施例的重要负荷供电设计结构图。如图3所示，本实施例实现了微网中重要负荷的供电。为提高系统供电可靠性，可将部分负荷作为重要负荷对待，对其采用双电源自动切换供电设计，本实施例中，负荷4为重要负荷。如图3所示，开关9、开关10为负荷4的进线开关，两开关采用机械连锁设计，其动作逻辑为假设正常运行时候，设定母线5为主供电源，开关9打开，开关10闭合；当母线5电源故障时，检测到母线失压，则开关9闭合，同时开关10打开，所有负荷由母线4供电。如果重新检测到母线5有压，则开关10闭合，同时连锁跳开开关9，恢复由母线5供电。同样的，如果母线4为主供电源，则正常运行时，开关10打开，开关9闭合；当母线4电源故障时，检测到母线失压，则开关10闭合，同时开关9打开，所有负荷由母线5供电。如果重新检测到母线4有压，则开关9闭合，同时连锁跳开开关10，恢复由母线4供电。本实施例的重要负荷供电设计结构保证了重要负荷在正常供电母线故障情况下的电力供给。本发明实施例提供的交直流混合微网系统，在保证现有供电结构的基础上进行升级，结构得到进一步强化，考虑了供电区域内不同类型负荷需求及不同等级电负荷需求，可以提高系统内所有负荷的供电可靠性，同时能实现微网内重要负荷的不间断高可靠性供电。以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
权利要求
1.一种交直流混合微网系统，其特征在于，包括光储一体供电单元、三联供供电单元和具备连锁功能的高可靠性供电单元，其中，所述光储一体供电单元和三联供供电单元形成所述高可靠性供电单元的双电源。
2.根据权利要求1所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述光储一体供电单元进一步包括直流供电系统、AC/DC变换装置、第一交流负荷和交流微网母线，所述直流供电系统通过所述AC/DC变换装置接入所述交流微网母线，所述第一交流负荷连接在所述交流微网母线上，由所述直流供电系统供电。
3.根据权利要求2所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述直流供电系统进一步包括光伏装置、储能装置、直流负荷和直流母线，所述光伏装置和储能装置通过DC/DC变换装置接入所述直流母线，所述直流负荷与所述直流母线连接，由所述光伏装置和储能装置供电。
4.根据权利要求3所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述三联供供电单元进一步包括三联供发电机组、第二交流负荷和三联供交流母线，所述三联供发电机组通过所述三联供交流母线与所述第二交流负荷相连，向所述第二交流负荷供电。
5.根据权利要求4所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述三联供交流母线通过第一并网开关连接到第一母线，所述交流微网母线通过第二并网开关连接到第二母线，所述第一母线和所述第二母线通过母联开关相连，所述第一母线作为所述第二母线的备自投设备，所述第二母线作为所述第一母线的备自投设备。
6.根据权利要求5所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述高可靠性供电单元进一步包括高可靠性供电母线和重要负载，所述重要负载连接在所述高可靠性供电母线上，所述高可靠性供电母线通过互锁式开关分别连接到所述第一母线和所述第二母线，当所述互锁式开关接通所述第一母线时，所述高可靠性供电母线与所述第二母线断开连接；当所述互锁式开关接通所述第二母线时，所述高可靠性供电母线与所述第一母线断开连接；正常工作时，所述高可靠性供电母线与所述第一母线和所述第二母线之一相连接，当检测到母线失压时，互锁式开关切断与失压母线的连接而接通到未失压的母线上，保证与所述高可靠性供电母线连接的所述重要负载的正常供电。
7.根据权利要求6所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述第一母线和所述第二母线上连接有其他负载。
8.根据权利要求7所述的一种交直流混合微网系统，其特征在于，所述其他负载包括蓄冰空调设备。
全文摘要
本发明提供了一种交直流混合微网系统，包括光储一体供电单元、三联供供电单元和具备连锁功能的高可靠性供电单元，其中，光储一体供电单元和三联供供电单元形成高可靠性供电单元的双电源，同时，光储一体供电单元和三联供供电单元彼此起备自投作用，为连接在母线上的负载提供电能。本发明提出的交直流混合微网结构在保证现有供电结构的基础上进行升级，结构得到进一步强化，考虑了供电区域内不同类型负荷需求及不同等级电负荷需求，可以提高系统内所有负荷的供电可靠性，同时实现微网内重要负荷的不间断高可靠性供电。
文档编号H02J3/38GK103001254SQ20121051179
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月4日 优先权日2012年12月4日
发明者段绍辉, 姚森敬, 汪伟 申请人:深圳供电局有限公司