一种变电站交直流一体化电源系统的制作方法

本实用新型涉及变电站技术领域，特别涉及一种变电站交直流一体化电源系统。

背景技术：

近一段时间以来，由于输变电工程建设所需的土地资源配置紧张情况，致使在新一代智能变电站的工程设计中，小型化、紧凑化设计思想逐渐成为变电站设计理念的主流。在这种提升变电站站内土地“容积率”思路的主导下，减小主控室的占地面积，去除继电小室等站内建筑，继电保护设备就地放置的方案成为必然趋势。而随之带来的问题是原有作为交直流一体化电源中的串联蓄电池组布置方式成为变电站紧凑化设计方案的天然屏障。因此，从结构上改变蓄电池组的布置方式，是实现小型化与分散布置最优解决方式。

变电站交直流一体化电源系统作为变电站站内供能系统的核心部分，对新一代智能变电站的安全运行发挥着重要的作用。目前，在变电站交直流一体化电源系统中，储能部分基本采用串联密封铅酸蓄电池作为站内自动化装置、操作机构、合闸机构、远动装置及UPS的备用电源。串联的蓄电池组一直存在新旧匹配、局部质量影响整体性能、分散布置较为困难、难以在线维护等问题，具有较多弊端。

技术实现要素：

为解决现有技术的问题，本实用新型提出一种变电站交直流一体化电源系统，本案在现有的变电站交直流一体化电源系统的基础上增设并联直流电源变换器，对现有的变电站交直流一体化电源系统的内部结构进行重构，使新的变电站交直流一体化电源系统应对外部环境和内部设备状态的变化时更加灵活，保证不同的电池组和光伏组件处于最佳供能状态。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种变电站交直流一体化电源系统，包括：并联直流电源变换器、直流输入母线、交流输入母线、均流控制单元、直流输出母线、直流监控母线、交流电源、光伏组件、蓄电池；其中，

所述并联直流电源变换器的光伏电流输入端口与所述直流输入母线相连，所述直流输入母线与所述光伏组件相连；

所述并联直流电源变换器的交流输入端与所述交流输入母线相连；所述交流输入母线与所述交流电源相连；

所述并联直流电源变换器的均流线与所述均流控制单元相连，所述均流控制单元同时与所述直流输入母线、所述直流输出母线相连，所述直流输出母线与所述直流监控母线相连；

所述并联直流电源变换器的电流输出端与所述直流输出母线相连；

所述并联直流电源变换器的充电输入端与蓄电池相连。

优选地，所述并联直流电源变换器包括：整流单元、直流升压单元、电池充放电单元、光伏接入单元、智能控制单元和防冲击及储能电路；其中，

所述整流单元的输入端与所述交流电源相连，所述整流单元的输出端同时与所述直流升压单元的输入端、所述电池充放电单元的第一端口相连；

所述光伏接入单元的输入端用于接收光伏电流，所述光伏接入单元的输出端与所述电池充放电单元的第二端口相连；

所述电池充放电单元的输入端用于接收所述蓄电池的电流；所述电池充放电单元的第一端口与所述直流升压单元的输入端相连；

所述直流升压单元与均流线相连，所述直流升压单元的输出端与所述防冲击及储能电路的一端相连，所述防冲击及储能电路的另一端用于输出直流电流；

所述智能控制单元均与所述整流单元、所述直流升压单元、所述电池充放电单元、所述光伏接入单元相连。

上述技术方案具有如下有益效果：

根据新一代智能变电站的建设要求，增加并联直流电源变换器，对变电站交直流一体化电源系统进行了重构，形成了变电站多源并联一体化电源系统。该系统取代了传统充电机、蓄电池、蓄电池巡检装置组合而成的串联系统，在保障可靠性、可维护性以及运行性能的基础上，其灵活的配置方式能够满足变电站分散就地布置的设计要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提出一种变电站交直流一体化电源系统连接示意图；

图2为本实用新型实施例提出的一种变电站交直流一体化电源系统中并联直流电源变换器电连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本技术方案的工作原理是：随着新能源技术和储能技术的飞速发展，在原有的变电站交直流一体化电源系统的基础上，采用并联直流电源变换器技术和分布式光伏发电技术所形成新的变电站交直流一体化电源系统，对原有的变电站交直流一体化电源系统的内部结构进行重构，提高了新一代智能变电站交直流一体化电源系统的功能保障能力。

根据上述原理，本实用新型实施例提出一种变电站交直流一体化电源系统，如图1所示。包括：并联直流电源变换器101、直流输入母线102、交流输入母线103、均流控制单元104、直流输出母线105、直流监控母线106、交流电源107、光伏组件108、蓄电池109；其中，

所述并联直流电源变换器101的光伏电流输入端口与所述直流输入母线102相连，所述直流输入母线102与所述光伏组件108相连；

所述并联直流电源变换器101的交流输入端与所述交流输入母线103相连；所述交流输入母线103与所述交流电源107相连；

所述并联直流电源变换器101的均流线与所述均流控制单元104相连，所述均流控制单元104同时与所述直流输入母线102、所述直流输出母线105相连，所述直流输出母线105与所述直流监控母线106相连；

所述并联直流电源变换器101的电流输出端与所述直流输出母线105相连；

所述并联直流电源变换器101的充电输入端与蓄电池109相连。由图2可知，蓄电池为12v电池。

从某种意义上将，光伏组件108也可归集为直流电池的一类，只是其与其他直流电池的本质区别在于无储能功能和能量供应随环境变化，具有一定的随机性。但从能源产生角度，其能量产生的无污染性和无穷潜力，能够成为新型清洁能源利用的一大亮点。因此，将并联直流电源变换器101和光伏组件108两种电源进行无缝的衔接，能够在降低损耗的基础上进一步优化交直流一体化电源系统的供电能力、可靠性和空间适应性。

由图1可知，与传统交直流一体化电源系统不同的是，新的交直流一体化电源系统在电能供给上不仅存在交流母线供能，还存在直流母线供能方式。更重要的是，具有多源接入的并联直流电源变换器既能够为电池组提供充放电功能，又同时与两侧的直流母线和交流母线相连。从而在结构上保证了系统灵活的选择交流或直流供能方式。同时系统根据电池的状态，在工作电池数量确定的前提下，灵活并具有弹性的选取电池投入运行，且有选择的配置电池使其与其他直流电源(例如，光伏组件)配合为系统供能。

如图2所示，为本实用新型实施例提出的一种变电站交直流一体化电源系统中并联直流电源变换器电连接示意图。

所述并联直流电源变换器包括：整流单元201、直流升压单元202、电池充放电单元203、光伏接入单元204、智能控制单元205和防冲击及储能电路206；其中，

所述整流单元201的输入端与所述交流电源107相连，所述整流单元201的输出端同时与所述直流升压单元202的输入端、所述电池充放电单元203的第一端口相连；

所述光伏接入单元204的输入端用于接收光伏电流，所述光伏接入单元204的输出端与所述电池充放电单元203的第二端口相连；

所述电池充放电单元203的输入端用于接收所述蓄电池的电流；所述电池充放电单元203的第一端口与所述直流升压单元202的输入端相连；

所述直流升压单元202与均流线相连，所述直流升压单元202的输出端与所述防冲击及储能电路206的一端相连，所述防冲击及储能电路206的另一端用于输出直流电流；

所述智能控制单元205均与所述整流单元201、所述直流升压单元202、所述电池充放电单元203、所述光伏接入单元204相连。

站用变220V电源通过整流单元201向直流升压单元202和电池充放电单元203输出电能；光伏接入单元204通过电压调整后将能量直接传递给电池充放电单元203；智能控制单元205监测系统内部的电压、电流频率情况，结合新的交直流一体化电源系统运行要求通过相应的算法对各单元进行控制，并将运行状态参量及控制指令上传上级监控系统；直流升压单元202采用平均电流值自动均流法在一端引出均流线实现不同并联直流电源变换器的自动均流。从交直流一体化电源系统的运行原理进行分析，由于整流单元201和电池充放电单元203在供电逻辑上是互斥的，假如光伏接入单元204接入至整流单元201与直流升压单元202之间，光伏接入单元204、整流单元201同时向直流升压单元202供电，造成在并联直流电源变换器内部首先进行一次均流，即预均流。这样，在并联直流电源变换器内部就出现两次均流，两次均流算法复杂度较高，且易于造成系统振荡。为降低均流算法的复杂度，避免电源系统振荡，本并联直流电源变换器采用将光伏接入单元204直接接入电池充放电单元203的方式。避免出现两次均流情况的发生，且光伏组件向直流母线提供有效的电能。

在实际工程实施过程中，特别是220kV及以下的户内变电站，供能系统可在建筑物内按照负荷容量进行分布式布置。由图1和图2可知，本案提出的新的交直流一体化电源系统主要有交直流并源部分、电能存储及转化部分以及输出与监测部分。在电能存储与转化部分中，交直流一体化电源系统可根据交直流参数实现五种电能转化模式。其中，五种模式包括直流充电模式、交流充电模式、交-直供能模式、直-直供能模式、电池放电运行模式。为保证不同的电池组和光伏组件处于最佳供能状态，系统将光伏组件与电池组一并考虑，通过均流母线实现多源组件并联均流功能。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。