配网供电保障系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种配网供电保障系统，该配网供电保障系统与用户端并联连接于电网系统的台区变压器二次侧；该配网供电保障系统包含：储能电路，其与用户端并联连接于台区变压器二次侧；储能电路接收台区变压器二次侧输出的电能进行充电，或对用户端进行供电；电能控制电路，其与用户端并联连接于台区变压器二次侧，电能控制电路输出基波负序电流、谐波电流和无功电流至台区变压器二次侧的电网。本实用新型配网供电保障系统解决用电负荷大时供电不可靠的问题，保证农网供电可靠性。
【专利说明】配网供电保障系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电网系统的供电保证系统，具体涉及一种用于农网系统的配网供电保障系统。
【背景技术】
[0002]目前，农网配电系统在负荷较大时容易出现供电不可靠问题，严重情况下造成变压器烧毁，影响居民可靠用电。尤其在集中性高强度用电时间，例如过年期间，大量外出打工人员回乡，用电量远远大于平时，台区变压器出现过载，经常造成供电故障，甚至造成阶段性用不上电的问题。
实用新型内容
[0003]本实用新型提供一种配网供电保障系统，通过储能和电能质量控制，解决用电负荷大时供电不可靠的问题，保证农网供电可靠性。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供一种配网供电保障系统，其特点是，该配网供电保障系统与用户端并联连接于电网系统的台区变压器二次侧；该配网供电保障系统包含:
[0005]储能电路，其与用户端并联连接于台区变压器二次侧；储能电路接收台区变压器二次侧输出的电能进行充电，或对用户端进行供电；
[0006]电能控制电路，其与用户端并联连接于台区变压器二次侧，电能控制电路输出基波负序电流、谐波电流和无功电流至台区变压器二次侧的电网。
[0007]上述的储能电路包含:
[0008]电池组；
[0009]双向交流直流变流电路，其直流端电路连接电池组，交流端电路连接台区变压器二次侧；双向交流直流变流电路监测并判断台区变压器二次侧的最大输出功率是否大于用户端的负载，若是则双向交流直流变流电路输出充电信号，若否则双向交流直流变流电路输出供电信号；
[0010]电池管理系统，其电路连接电池组与双向交流直流变流电路，其接收双向交流直流变流电路输出的充电信号或供电信号，控制电池组充电或对用户端供电。
[0011]上述的配网供电保障系统还包含有第一开关，其连接在台区变压器二次侧与用户侧之间；双向交流直流变流电路输出端电路连接第一开关，双向交流直流变流电路检测台区变压器二次侧的电网电压幅值与相位，判定电网异常时，控制第一开关断开，并通过电池管理系统控制电池组对用户端供电。
[0012]上述的双向交流直流变流电路包含三个独立的交流直流变流器，该三个交流直流变流器分别工作于不同的功率等级。
[0013]上述的电能控制电路包含:与用户端并联连接于台区变压器二次侧的自换相桥式电路，自换相桥式电路调节其交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，输出基波负序电流、谐波电流以及无功电流。
[0014]上述的电能控制电路包含:与用户端并联连接于台区变压器二次侧的脉冲宽度调制控制电路，其根据电网无功的变化，输出感性或容性无功。
[0015]上述的配网供电保障系统还包含串口交换机，储能电路与电能控制电路通过串口交换机通信连接。
[0016]上述的配网供电保障系统还包含工控机，该工控机通信连接串口交换机。
[0017]上述的配网供电保障系统还包含有第二开关，该第二开关设置于供电保障系统对夕卜的端口处，控制供电保障系统与台区变压器二次侧和用户端之间的电路通断。
[0018]上述的配网供电保障系统设置于农网电网系统中。
[0019]本实用新型配网供电保障系统和现有技术相比，其优点在于，本实用新型设有储能电路和电能控制电路，储能电路在电网功率小于负载功率或电网异常时，对负载进彳丁供电，实现削峰填谷，电能控制电路发出基波负序电流、谐波电流以及无功电流，达到消除系统三相不平衡、滤除谐波、补偿无功以及解决由于无功造成的电压降低问题，解决用电负荷大时供电不可靠的问题，保证农网供电可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型配网供电保障系统的电路模块图；
[0021]图2为本实用新型配网供电保障系统中电能控制电路一种实施例的电路模块图。
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。
[0023]如图1所示，本实用新型公开了一种可适用于农网电网系统的配网供电保障系统的实施例，该配网供电保障系统与若干用户端并联连接于电网系统的台区变压器二次侧。配网供电保障系统包含:储能电路100和电能控制电路200。
[0024]配网供电保障系统主要实现两方面功能:储能与电能质量管理。储能是保障用户用电超出变压器额定容量下，提供超出部分的有功功率，在负荷低的时候充电，负荷高的时候放电；电能质量管理设备是解决系统电能质量问题，保证台区变压器输出(有功输出)的效率最高。
[0025]进一步的，配网供电保障系统还包含有串口交换机300和工控机400。储能电路100和电能控制电路200通过该串口交换机(或串口服务器)300通信连接，并且通过该串口交换机(或串口服务器)300通信连接至工控机400。
[0026]工控机400可用于对服务器接收的充电及放电信息进行处理，提取充放电电流、电压、温度、充放电程度等重要参量，并以数据文件的形式保存，从而实时观察充放电的过程，同时通过工控机可实现对放电功率、变流器能量分配的调度。
[0027]储能电路100与用户端并联连接于台区变压器二次侧。储能电路100用于接收台区变压器二次侧输出的电能进行充电，或对用户端进行供电。
[0028]储能电路100包含:蓄电池组110、双向交流直流变流电路120和电池管理系统。双向交流直流变流电路120的直流端电路连接电池组，交流端电路连接台区变压器二次侧。电池管理系统电路连接电池组与双向交流直流变流电路。
[0029]蓄电池组110用于存储电能或必要时对外供电。
[0030]双向交流直流变流电路120用于监测并判断台区变压器二次侧的最大输出功率是否大于用户端的负载，若是则双向交流直流变流电路输出充电信号，若否则双向交流直流变流电路输出供电信号。
[0031]双向交流直流变流电路包含有三个独立的交流直流变流器(AC/DC变流器)。该三个交流直流变流器采用独立的功率变换电路以及控制系统，同一时刻三个变流器可工作于不同的工作模式以及功率等级，可有效应对三相不平衡负载的状况，并提高电网的利用率。
[0032]电池管理系统用于接收双向交流直流变流电路输出的充电信号或供电信号，控制电池组充电或对用户端供电。
[0033]本实施例中，储能电路100可运行于并网和离网两种模式下；既可满足并网时对蓄电池组110的充放电功能；在离网时，也可利用蓄电池组110的电能给交流负载(即用户端)供电，保证重要负载供电的稳定。
[0034]并网运行:交流负载优先从电网获取电能，此时若交流负载功率小于电网供电变压器(即台区变压器)的最大输出功率，则双向交流直流变流电路120将工作于充电模式，通过电池管理系统控制蓄电池组110接收台区变压器的输出进行充电。若交流负载功率大于电网供电变压器的最大输出功率，则双向交流直流变流电路120将工作于放电模式，通过电池管理系统控制蓄电池组110对用户端供电。蓄电池组110放电功率可通过工控机400调度，也可设定为恒流放电。并网时储能系统100起到削峰填谷的作用，减小了负载对电网配电的压力。
[0035]离网运行:配网供电保障系统还包含有第一开关500，其连接在台区变压器二次侧与用户侧之间；双向交流直流变流电路120输出端电路连接第一开关500，双向交流直流变流电路120检测台区变压器二次侧的电网电压幅值与相位，判定电网异常时，控制第一开关500断开，将电网与系统断开，控制交流输出电压，通过电池管理系统控制蓄电池组110对用户端供电，保证重要负载的供电。双向交流直流变流电路120能量分配可通过工控机400进行调度；工控机400会实时检测负载功率以及电网输入功率，来动态调节双向交流直流变流电路120的工作模式以及输出功率。
[0036]电能控制电路200与用户端并联连接于台区变压器二次侧，电能控制电路200输出基波负序电流、谐波电流和无功电流至台区变压器二次侧的电网，达到消除系统三相不平衡、滤除谐波、补偿无功以及解决由于无功造成的电压降低问题。
[0037]如图2所示，为一种有源电能质量调节器的实施例，其包含与用户端并联连接于台区变压器二次侧的自换相桥式电路和脉冲宽度调制控制电路。
[0038]基本原理是指将自换相桥式电路通过电抗器直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路发出基波负序电流、谐波电流以及无功电流，达到消除系统三相不平衡、滤除谐波、补偿无功以及解决由于无功造成的电压降低问题。桥式电路通过从交流系统吸取少量的有功功率，对直流电容进行充电，从而保持电压的稳定。
[0039]脉冲宽度调制(PWM)控制器根据电网无功的变化，通过开关器件向系统输入感性或容性无功，从而实现无功的补偿。
[0040]通过CT检测负载电流，得到负载电流中的负序电流、谐波电流及无功电流，经过功率单元(IGBT实现)发出与负载负序电流、谐波电流及无功电流大小相等、方向相反的电流，从而实现消除三相不平衡、滤除谐波以及提高功率因数的目的。
[0041]有源电能质量调节器是不再采用大容量的电容、电感、电阻器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现能量的变换。
[0042]该有源电能质量调节器具有以下特点:
[0043]I)响应速度更快:响应时间:(20ms。
[0044]2)安全性更高:运行时被控制为电流源，不存在与系统阻抗发生谐振的可能性，安全性更高。
[0045]3)功能多样化:消除三相不平衡、滤除负载谐波、补偿负载无功。
[0046]进一步的，本实用新型公开的配网供电保障系统还包含有一第二开关600，该第二开关600设置于配网供电保障系统对外的端口处，控制配网供电保障系统与台区变压器二次侧和用户端之间的电路通断。
[0047]尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。
【权利要求】
1.一种配网供电保障系统，其特征在于，该配网供电保障系统与用户端并联连接于电网系统的台区变压器二次侧；该配网供电保障系统包含: 储能电路，其与用户端并联连接于台区变压器二次侧；储能电路接收台区变压器二次侧输出的电能进行充电，或对用户端进行供电； 电能控制电路，其与用户端并联连接于台区变压器二次侧，电能控制电路输出基波负序电流、谐波电流和无功电流至台区变压器二次侧的电网。
2.如权利要求1所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述的储能电路包含: 电池组； 双向交流直流变流电路，其直流端电路连接电池组，交流端电路连接台区变压器二次侧；双向交流直流变流电路监测并判断台区变压器二次侧的最大输出功率是否大于用户端的负载，若是则双向交流直流变流电路输出充电信号，若否则双向交流直流变流电路输出供电信号； 电池管理系统，其电路连接电池组与双向交流直流变流电路，其接收双向交流直流变流电路输出的充电信号或供电信号，控制电池组充电或对用户端供电。
3.如权利要求2所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述的配网供电保障系统还包含有第一开关，其连接在台区变压器二次侧与用户侧之间；双向交流直流变流电路输出端电路连接第一开关，双向交流直流变流电路检测台区变压器二次侧的电网电压幅值与相位，判定电网异常时，控制第一开关断开，并通过电池管理系统控制电池组对用户端供电。
4.如权利要求2或3所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述的双向交流直流变流电路包含三个独立的交流直流变流器，该三个交流直流变流器分别工作于不同的功率等级。
5.如权利要求1所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述的电能控制电路包含:与用户端并联连接于台区变压器二次侧的自换相桥式电路，自换相桥式电路调节其交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，输出基波负序电流、谐波电流以及无功电流。
6.如权利要求1或5所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述的电能控制电路包含:与用户端并联连接于台区变压器二次侧的脉冲宽度调制控制电路，其根据电网无功的变化，输出感性或容性无功。
7.如权利要求1所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述配网供电保障系统还包含串口交换机，储能电路与电能控制电路通过串口交换机通信连接。
8.如权利要求7所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述配网供电保障系统还包含工控机，该工控机通信连接串口交换机。
9.如权利要求1所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述配网供电保障系统还包含有第二开关，该第二开关设置于供电保障系统对外的端口处，控制供电保障系统与台区变压器二次侧和用户端之间的电路通断。
10.如权利要求1所述的配网供电保障系统，其特征在于，所述配网供电保障系统设置于农网电网系统中。
【文档编号】H02J3/32GK204258300SQ201420788907
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】苏启生, 张蔚华 申请人:上海豫源电力科技有限公司