一种中低压双级直流环网系统的制作方法

1.本发明涉及配用电技术领域，尤其涉及一种中低压双级直流环网系统。


背景技术：

2.直流配用电网因具有功率调配灵活、系统效率高、供电容量大、线路损耗小和电能质量好等优点，以及适于分布式新能源、储能装置和直流负载灵活接入的特点，是未来配用电网发展的重要方向之一。
3.但是，现有的直流配用电网存在诸多问题，例如，区域配电负荷增长快、负荷密度高，区域负荷分布不均，馈线/配变存在长期重载、轻载，分布式新能源对配网潮流调控能力要求较高，敏感负荷对配网供电可靠性要求较高等。
4.因此，如何克服现有直流配用电网的功率调配范围较窄和可靠性较差的技术问题，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种中低压双级直流环网系统，以至少部分解决现有技术中存在的功率调配范围较窄和可靠性较差的技术问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：
7.一种中低压双级直流环网系统，包括：
8.中压直流环网系统，所述中压直流环网系统包括中压ac/dc变换器、中压交流母线以及中压交流变电设备；其中，所述中压ac/dc变换器与所述中压交流母线连接，所述中压交流母线与中压交流变电设备连接；
9.低压直流环网系统，所述低压直流环网系统包括低压ac/dc变换器、低压交流母线以及低压配电设备；其中，所述低压ac/dc变换器与所述低压交流母线连接，所述低压交流母线与低压配电设备连接；
10.直流环网联络系统，所述直流环网联络系统分别与所述中压直流环网系统和所述低压直流环网系统相连接。
11.在一些实施例中，所述中压ac/dc变换器有多个，所述中压交流母线有多个；
12.多个所述中压ac/dc变换器的输出端之间互相连接；
13.多个所述中压ac/dc变换器的输入端与多个所述中压交流母线的输出端一一对应地相连接，多个所述中压交流母线的输入端与多个所述中压交流变电设备一一对应地相连接。
14.在一些实施例中，所述中压ac/dc变换器包括第一中压ac/dc变换器、第二中压ac/dc变换器以及第三中压ac/dc变换器；
15.所述中压交流母线包括第一中压交流母线、第二中压交流母线和第三中压交流母线；
16.所述第一中压ac/dc变换器、第二中压ac/dc变换器以及第三中压ac/dc变换器中
任意两者之间的输出端互相连接；
17.所述第一中压ac/dc变换器的输入端与所述第一中压交流母线的输出端连接，所述第一中压交流母线的输入端和第一中压交流变电设备连接；
18.所述第二中压ac/dc变换器的输入端与所述第二中压交流母线的输出端连接，所述第二中压交流母线的输入端和第二中压交流变电设备连接；
19.所述第三中压ac/dc变换器的输入端与所述第三中压交流母线的输出端连接，所述第三中压交流母线的输入端和第三中压交流变电设备连接。
20.在一些实施例中，多个所述中压ac/dc变换器的输出端之间通过第一中压直流母线连接。
21.在一些实施例中，所述第一中压直流母线上配置直流断路器。
22.在一些实施例中，所述低压ac/dc变换器有多个，所述低压交流母线有多个；
23.多个所述低压ac/dc变换器的输出端之间互相连接；
24.多个所述低压ac/dc变换器的输入端和多个所述低压交流母线的输出端一一对应地相连接，多个所述低压交流母线的输入端与多个低压配电设备一一对应地相连接。
25.在一些实施例中，所述低压ac/dc变换器包括第一低压ac/dc变换器、第二低压ac/dc变换器、第三低压ac/dc变换器以及第四低压ac/dc变换器；
26.所述低压交流母线包括第一低压交流母线、第二低压交流母线、第三低压交流母线以及第四低压交流母线；
27.所述第一低压ac/dc变换器、第二低压ac/dc变换器、第三低压ac/dc变换器以及第四低压ac/dc变换器中任意两者之间的输出端互相连接；
28.所述第一低压ac/dc变换器的输入端与所述第一低压交流母线的输出端连接，所述第一低压交流母线的输入端和第一低压配电设备连接；
29.所述第二低压ac/dc变换器的输入端与所述第二低压交流母线的输出端连接，所述第二低压交流母线的输入端和第二低压配电设备连接；
30.所述第三低压ac/dc变换器的输入端与所述第三低压交流母线的输出端连接，所述第三低压交流母线的输入端和第三低压配电设备连接；
31.所述第四低压ac/dc变换器的输入端与所述第四低压交流母线的输出端连接，所述第四低压交流母线的输入端和第四低压配电设备连接。
32.在一些实施例中，多个所述低压ac/dc变换器的输出端之间通过第一低压直流母线连接。
33.在一些实施例中，所述第一低压直流母线上配置直流断路器。
34.在一些实施例中，所述直流环网联络系统包括直流变压器；
35.所述直流变压器的中压侧与所述中压直流环网系统连接，所述直流变压器的低压侧与所述低压直流环网系统连接。
36.在一些实施例中，所述直流环网联络系统还包括第二中压直流母线；
37.所述直流变压器的中压侧与所述第二中压直流母线连接，所述第二中压直流母线与所述中压直流环网系统连接。
38.在一些实施例中，所述第二中压直流母线上配置直流断路器。
39.在一些实施例中，所述直流环网联络系统还包括第二低压直流母线；
40.所述直流变压器的低压侧与第二低压直流母线连接，所述第二低压直流母线与所述低压直流环网系统连接。
41.在一些实施例中，所述第二低压直流母线上配置直流断路器。
42.在一些实施例中，所述直流环网联络系统还包括第三低压直流母线，所述第二低压直流母线通过第三低压直流母线和直流变压器分别与分布式新能源、分布式储能以及新型直流负载连接。
43.在一些实施例中，所述分布式新能源包括光伏；且/或，所述分布式储能包括储能电池；且/或，所述新型直流负载包括充电桩。
44.本发明提供的中低压双级直流环网系统，包括中压直流环网系统、低压直流环网系统以及直流环网联络系统，直流环网联络系统与中压直流环网系统以及低压直流环网系统连接。通过构建中压直流环网系统，实现交流馈线异步合环运行，提高配网供电可靠性，调节馈线间负载均衡，提供分布式新能源交/直流接入和调控能力。通过构建低压直流环网系统，可支撑高比例分布式新能源、高比例分布式储能以及新型直流负载等灵活接入。具有功率调配范围更广、可靠性更高、拓展性更强和控制更灵活等优点。通过直流环网联络系统实现了中压直流环网系统与低压直流环网系统的连接功率互济、中压交流变电设备之间的功率互济以及低压配电设备之间的功率互济。解决了现有技术中存在的功率调配范围较窄和可靠性较差的技术问题。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
46.图1为本发明实施例提供的中低压双级直流环网系统的拓扑结构图。
47.附图标记说明：
48.11-第一中压ac/dc变换器，12-第二中压ac/dc变换器，13-第三中压ac/dc变换器；
49.21-第一中压交流母线，22-第二中压交流母线，23-第三中压交流母线；
50.31-第一低压ac/dc变换器，32-第二低压ac/dc变换器，33-第三低压ac/dc变换器，34-第四低压ac/dc变换器；
51.41-第一低压交流母线，42-第二低压交流母线，43-第三低压交流母线，44-第四低压交流母线；
52.51-第一低压直流母线，52-第二低压直流母线，53-第三低压直流母线；
53.61-第一中压直流母线，62-第二中压直流母线；
54.71-第一dc/dc直流变压器，72-第二dc/dc直流变压器，73-第三dc/dc直流变压器，74-第四dc/dc直流变压器。
具体实施方式
55.下面将结合本发明的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施
例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
56.在本文中，术语“第一”、“第二”和其它类似词语并不意在暗示任何顺序、数量和重要性，而是仅仅用于对不同的元件进行区分。在本文中，术语“一”、“一个”和其它类似词语并不意在表示只存在一个所述事物，而是表示有关描述仅仅针对所述事物中的一个，所述事物可能具有一个或多个。在本文中，术语“包含”、“包括”和其它类似词语意在表示逻辑上的相互关系，而不能视作表示空间结构上的关系。例如，“a包括b”意在表示在逻辑上b属于a，而不表示在空间上b位于a的内部。另外，术语“包含”、“包括”和其它类似词语的含义应视为开放性的，而非封闭性的。例如，“a包括b”意在表示b属于a，但是b不一定构成a的全部，a还可能包括c、d、e等其它元素。
57.在本文中，术语“实施例”、“本实施例”、“优选实施例”、“一个实施例”并不表示有关描述仅仅适用于一个特定的实施例，而是表示这些描述还可能适用于另外一个或多个实施例中。本领域技术人员应理解，在本文中，任何针对某一个实施例所做的描述都可以与另外一个或多个实施例中的有关描述进行替代、组合、或者以其它方式结合，所述替代、组合、或者以其它方式结合所产生的新实施例是本领域技术人员能够容易想到的，属于本发明的保护范围。
58.在本文的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
59.在一种具体实施方式中，本发明提供的中低压双级直流环网系统，包括中压直流环网系统、低压直流环网系统以及直流环网联络系统，直流环网联络系统与中压直流环网系统以及低压直流环网系统连接。所述中压直流环网系统包括中压ac/dc变换器、中压交流母线以及中压交流变电设备；其中，所述中压ac/dc变换器与所述中压交流母线连接，所述中压交流母线与中压交流变电设备连接；低压直流环网系统，所述低压直流环网系统包括低压ac/dc变换器、低压交流母线以及低压配电设备；其中，所述低压ac/dc变换器与所述低压交流母线连接，所述低压交流母线与低压配电设备连接。
60.这样，通过构建中压直流环网系统，实现交流馈线异步合环运行，提高配网供电可靠性，调节馈线间负载均衡，提供分布式新能源交/直流接入和调控能力。通过构建低压直流环网系统，可支撑高比例分布式新能源、高比例分布式储能以及新型直流负载等灵活接入。具有功率调配范围更广、可靠性更高、拓展性更强和控制更灵活等优点。通过直流环网联络系统实现了中压直流环网系统与低压直流环网系统的连接功率互济、中压交流变电设备之间的功率互济以及低压配电设备之间的功率互济。解决了现有技术中存在的功率调配范围较窄和可靠性较差的技术问题。
61.请参考图1，图1为本发明实施例提供的中低压双级直流环网系统的拓扑结构图。
62.如图1所示，本发明的一个实施例提供一种中低压双级直流环网系统，包括中压直流环网系统。中压直流环网系统包括中压ac/dc变换器、中压交流母线以及中压交流变电设备，中压ac/dc变换器和中压交流母线连接，中压交流母线和中压交流变电设备连接。
63.具体的，中压ac/dc变换器采用多个，中压交流母线采用多个。其中，多个中压ac/dc变换器的输出端之间互相连接，多个所述中压ac/dc变换器的输入端与多个所述中压交流母线的输出端一一对应地相连接，多个所述中压交流母线的输入端与多个所述中压交流
变电设备一一对应地相连接。
64.通过采用多个中压ac/dc变换器以及多个中压交流母线实现了多个中压变电设备的互联。其中，中压ac/dc变换器的选择没有具体的设置要求，只要能和中压交流母线实现中压变电设备互联即可。本实施例中，中压ac/dc变换器优选采用电压源型ac/dc变换器。中压交流母线的电压等级本领域技术人员可以根据实际需要设定，优选的，中压交流母线的电压等级为10kv。中压交流变电设备包括但不限于中压交流变电站、中压交流变压器等。
65.本实施例中，多个中压ac/dc变换器的输出端之间通过第一中压直流母线61连接，中压直流母线可选择电压等级为
±
5kv、
±
10kv等。
66.进一步地，为了对第一中压直流母线61进行故障保护，在一些实施例中，可以在所述第一中压直流母线61上配置直流断路器。
67.上述通过构建中压直流环网系统，可实现交流馈线异步合环运行，提高配网供电可靠性，调节馈线间负载均衡，提供分布式新能源交/直流接入和调控能力。
68.作为优选实施例，本发明所提供的中低压双级直流环网系统还包括低压直流环网系统。其中，低压直流环网系统包括低压ac/dc变换器、低压交流母线以及低压配电设备，低压ac/dc变换器和低压交流母线连接，低压交流母线和低压配电设备连接。
69.具体的，低压ac/dc变换器采用多个，低压交流母线有多个。多个所述低压ac/dc变换器的输出端之间互相连接，多个所述低压ac/dc变换器的输入端和多个所述低压交流母线的输出端一一对应地相连接，多个所述低压交流母线的输入端与多个低压配电设备一一对应地相连接。
70.通过采用多个低压ac/dc变换器以及多个低压交流母线实现了多个低压配电设备互联。其中，低压ac/dc变换器的选择没有具体的设置要求，只要能和低压交流母线实现低压配电设备互联即可，本实施例中低压ac/dc变换器优选采用电压源型ac/dc变换器。低压交流母线的电压等级本领域技术人员可以根据实际需要设定，优选的，低压交流母线的电压等级为380v，低压配电设备包括但不限于低压配电台区。
71.本实施例中，多个低压ac/dc变换器的输出端之间通过第一低压直流母线51连接，低压直流母线可选择电压等级为
±
375v、
±
750v、
±
1500v等。
72.进一步地，为了对第一低压直流母线51进行故障保护，本实施例中，在所述第一低压直流母线51上配置直流断路器。
73.上述通过构建低压直流环网系统，可支撑高比例分布式新能源(比如光伏)、高比例分布式储能(比如储能电池)以及新型直流负载(比如充电桩)等灵活接入。具有功率调配范围更广、可靠性更高、拓展性更强和控制更灵活等优点。
74.进一步的，作为优选实施例，本发明的中低压双级直流环网系统还包括直流环网联络系统。直流环网联络系统包括直流变压器，直流变压器的中压侧与上述的中压直流环网系统连接，直流变压器的低压侧与上述的低压直流环网系统连接。
75.具体的，为了实现直流变压器的中压侧与上述的中压直流环网系统连接，直流变压器的低压侧与上述的低压直流环网系统连接，直流环网联络系统还包括第二中压直流母线62以及第二低压直流母线52。直流变压器的中压侧与第二中压直流母线62的输入端连接，第二中压直流母线62的输出端与上述的中压直流环网系统连接，具体是第二中压直流母线62的输出端与上述的中压直流环网系统的第一中压直流母线61连接。直流变压器的低
压侧与第二低压直流母线52的输入端连接，第二低压直流母线52的输出端与上述的低压直流环网系统连接，具体是第二低压直流母线52的输出端与上述的低压直流环网系统的第一低压直流母线51连接。
76.为了对第二中压直流母线62以及第二低压直流母线52进行故障保护，本实施例中，在所述第二中压直流母线62上配置直流断路器，在所述第二低压直流母线52上配置直流断路器。
77.同理，上述的直流变压器的选择没有具体的设置要求，只要能和上述的低压直流环网系统以及中压直流环网系统连接即可，本实施例中，直流变压器优选采用dc/dc直流变压器。
78.并且，本实施例的低压直流母线还用于与分布式新能源、分布式储能以及新型直流负载连接。其中，分布式新能源包括但不限于光伏，分布式储能包括但不限于储能电池，新型直流负载包括但不限于充电桩。
79.在直流变压器的低压侧通过低压直流母线接入分布式新能源、分布式储能以及新型直流负载连接等，形成了一个低压直流微网系统。
80.上述通过直流环网联络系统实现了中压直流环网系统与低压直流环网系统的连接功率互济，中压交流变电设备之间的功率互济以及低压配电设备之间的功率互济。
81.下面以中低压双级直流环网系统包括中压直流环网系统、低压直流环网系统以及直流环网联络系统为例对中低压双级直流环网系统进行详细补充说明，具体如图1所示，中低压双级直流环网系统包括中压直流环网系统、低压直流环网系统以及直流环网联络系统。
82.其中，中压直流环网系统包括中压ac/dc变换器和中压交流母线，中压ac/dc变换器包括第一中压ac/dc变换器11、第二中压ac/dc变换器12以及第三中压ac/dc变换器13，中压交流母线包括第一中压交流母线21、第二中压交流母线22和第三中压交流母线23。
83.第一中压ac/dc变换器11、第二中压ac/dc变换器12以及第三中压ac/dc变换器13中任意两者之间的输出端通过第一中压直流母线61互相连接。
84.第一中压ac/dc变换器11的输入端与第一中压交流母线21的输出端连接，第一中压交流母线21的输入端用于和第一中压交流变电站连接。
85.第二中压ac/dc变换器12的输入端与第二中压交流母线22的输出端连接，第二中压交流母线22的输入端用于和第二中压交流变电站连接；
86.第三中压ac/dc变换器13的输入端与第三中压交流母线23的输出端连接，第三中压交流母线23的输入端用于和第三中压交流变电站连接。
87.其中，低压直流环网系统包括低压ac/dc变换器和低压交流母线，低压ac/dc变换器包括第一低压ac/dc变换器31、第二低压ac/dc变换器32、第三低压ac/dc变换器33以及第四低压ac/dc变换器34，低压交流母线包括第一低压交流母线41、第二低压交流母线42、第三低压交流母线43以及第四低压交流母线44。
88.第一低压ac/dc变换器31、第二低压ac/dc变换器32、第三低压ac/dc变换器33以及第四低压ac/dc变换器34中任意两者之间的输出端通过第一低压直流母线51互相连接。
89.第一低压ac/dc变换器31的输入端与第一低压交流母线41的输出端连接，第一低压交流母线41的输入端用于和第一低压配电台区连接。
90.第二低压ac/dc变换器32的输入端与第二低压交流母线42的输出端连接，第二低压交流母线42的输入端用于和第二低压配电台区连接。
91.第三低压ac/dc变换器33的输入端与第三低压交流母线43的输出端连接，第三低压交流母线43的输入端用于和第三低压配电台区连接。
92.第四低压ac/dc变换器34的输入端与第四低压交流母线44的输出端连接，第四低压交流母线44的输入端用于和第四低压配电台区连接。
93.其中，直流环网联络系统包括直流变压器(即第一dc/dc直流变压器71)、第二中压直流母线62以及第二低压直流母线52。
94.直流变压器的中压侧与第二中压直流母线62的输入端连接，第二中压直流母线62的输出端与上述的中压直流环网系统的第一中压直流母线61连接。
95.直流变压器的低压侧与第二低压直流母线52的输入端连接，第二低压直流母线52的输出端通过第三低压直流母线53与上述的低压直流环网系统的第一低压直流母线51连接。
96.直流变压器的低压侧通过第二低压直流母线52实现与储能电池、光伏以及充电桩的接入，图1中示意的是第二低压直流母线52通过第三低压直流母线53以及第二dc/dc直流变压器72与储能电池连接，通过第三低压直流母线53以及第三dc/dc直流变压器73与充电桩连接，通过第三低压直流母线53以及第四dc/dc直流变压器74与光伏连接。
97.和现有技术比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
98.本发明提供一种中低压双级直流环网系统，包括中压直流环网系统，具体的，中压直流环网系统包括中压ac/dc变换器、中压交流母线以及中压交流变电设备，中压ac/dc变换器和中压交流母线连接，中压交流母线用于和中压变电设备连接。通过构建中压直流环网系统，可实现交流馈线异步合环运行，提高配网供电可靠性，调节馈线间负载均衡，提供分布式新能源交/直流接入和调控能力。
99.进一步的，中低压双级直流环网系统还包括低压直流环网系统，具体的，低压直流环网系统包括低压ac/dc变换器、低压交流母线以及低压配电设备，低压ac/dc变换器和所述低压交流母线连接，所述低压交流母线用于和低压配电设备连接。通过构建低压直流环网系统，可支撑高比例分布式新能源(比如光伏)、高比例分布式储能(比如储能电池)以及新型直流负载(比如充电桩)等灵活接入。具有功率调配范围更广、可靠性更高、拓展性更强和控制更灵活等优点。
100.并且本发明的中低压双级直流环网系统还包括直流环网联络系统，具体的，直流环网联络系统包括直流变压器，直流变压器的中压侧与中压直流环网系统连接，直流变压器的低压侧与低压直流环网系统连接。通过直流环网联络系统实现了中压直流环网系统与低压直流环网系统的连接功率互济、中压交流变电设备之间的功率互济以及低压配电设备之间的功率互济。
101.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。