本實用新型涉及變電站技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近一段時間以來，由于輸變電工程建設(shè)所需的土地資源配置緊張情況，致使在新一代智能變電站的工程設(shè)計中，小型化、緊湊化設(shè)計思想逐漸成為變電站設(shè)計理念的主流。在這種提升變電站站內(nèi)土地“容積率”思路的主導(dǎo)下，減小主控室的占地面積，去除繼電小室等站內(nèi)建筑，繼電保護設(shè)備就地放置的方案成為必然趨勢。而隨之帶來的問題是原有作為交直流一體化電源中的串聯(lián)蓄電池組布置方式成為變電站緊湊化設(shè)計方案的天然屏障。因此，從結(jié)構(gòu)上改變蓄電池組的布置方式，是實現(xiàn)小型化與分散布置最優(yōu)解決方式。

變電站交直流一體化電源系統(tǒng)作為變電站站內(nèi)供能系統(tǒng)的核心部分，對新一代智能變電站的安全運行發(fā)揮著重要的作用。目前，在變電站交直流一體化電源系統(tǒng)中，儲能部分基本采用串聯(lián)密封鉛酸蓄電池作為站內(nèi)自動化裝置、操作機構(gòu)、合閘機構(gòu)、遠動裝置及UPS的備用電源。串聯(lián)的蓄電池組一直存在新舊匹配、局部質(zhì)量影響整體性能、分散布置較為困難、難以在線維護等問題，具有較多弊端。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型提出一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)，本案在現(xiàn)有的變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增設(shè)并聯(lián)直流電源變換器，對現(xiàn)有的變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行重構(gòu)，使新的變電站交直流一體化電源系統(tǒng)應(yīng)對外部環(huán)境和內(nèi)部設(shè)備狀態(tài)的變化時更加靈活，保證不同的電池組和光伏組件處于最佳供能狀態(tài)。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)，包括：并聯(lián)直流電源變換器、直流輸入母線、交流輸入母線、均流控制單元、直流輸出母線、直流監(jiān)控母線、交流電源、光伏組件、蓄電池；其中，

所述并聯(lián)直流電源變換器的光伏電流輸入端口與所述直流輸入母線相連，所述直流輸入母線與所述光伏組件相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器的交流輸入端與所述交流輸入母線相連；所述交流輸入母線與所述交流電源相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器的均流線與所述均流控制單元相連，所述均流控制單元同時與所述直流輸入母線、所述直流輸出母線相連，所述直流輸出母線與所述直流監(jiān)控母線相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器的電流輸出端與所述直流輸出母線相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器的充電輸入端與蓄電池相連。

優(yōu)選地，所述并聯(lián)直流電源變換器包括：整流單元、直流升壓單元、電池充放電單元、光伏接入單元、智能控制單元和防沖擊及儲能電路；其中，

所述整流單元的輸入端與所述交流電源相連，所述整流單元的輸出端同時與所述直流升壓單元的輸入端、所述電池充放電單元的第一端口相連；

所述光伏接入單元的輸入端用于接收光伏電流，所述光伏接入單元的輸出端與所述電池充放電單元的第二端口相連；

所述電池充放電單元的輸入端用于接收所述蓄電池的電流；所述電池充放電單元的第一端口與所述直流升壓單元的輸入端相連；

所述直流升壓單元與均流線相連，所述直流升壓單元的輸出端與所述防沖擊及儲能電路的一端相連，所述防沖擊及儲能電路的另一端用于輸出直流電流；

所述智能控制單元均與所述整流單元、所述直流升壓單元、所述電池充放電單元、所述光伏接入單元相連。

上述技術(shù)方案具有如下有益效果：

根據(jù)新一代智能變電站的建設(shè)要求，增加并聯(lián)直流電源變換器，對變電站交直流一體化電源系統(tǒng)進行了重構(gòu)，形成了變電站多源并聯(lián)一體化電源系統(tǒng)。該系統(tǒng)取代了傳統(tǒng)充電機、蓄電池、蓄電池巡檢裝置組合而成的串聯(lián)系統(tǒng)，在保障可靠性、可維護性以及運行性能的基礎(chǔ)上，其靈活的配置方式能夠滿足變電站分散就地布置的設(shè)計要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提出一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)連接示意圖；

圖2為本實用新型實施例提出的一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)中并聯(lián)直流電源變換器電連接示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本技術(shù)方案的工作原理是：隨著新能源技術(shù)和儲能技術(shù)的飛速發(fā)展，在原有的變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用并聯(lián)直流電源變換器技術(shù)和分布式光伏發(fā)電技術(shù)所形成新的變電站交直流一體化電源系統(tǒng)，對原有的變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行重構(gòu)，提高了新一代智能變電站交直流一體化電源系統(tǒng)的功能保障能力。

根據(jù)上述原理，本實用新型實施例提出一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)，如圖1所示。包括：并聯(lián)直流電源變換器101、直流輸入母線102、交流輸入母線103、均流控制單元104、直流輸出母線105、直流監(jiān)控母線106、交流電源107、光伏組件108、蓄電池109；其中，

所述并聯(lián)直流電源變換器101的光伏電流輸入端口與所述直流輸入母線102相連，所述直流輸入母線102與所述光伏組件108相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器101的交流輸入端與所述交流輸入母線103相連；所述交流輸入母線103與所述交流電源107相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器101的均流線與所述均流控制單元104相連，所述均流控制單元104同時與所述直流輸入母線102、所述直流輸出母線105相連，所述直流輸出母線105與所述直流監(jiān)控母線106相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器101的電流輸出端與所述直流輸出母線105相連；

所述并聯(lián)直流電源變換器101的充電輸入端與蓄電池109相連。由圖2可知，蓄電池為12v電池。

從某種意義上將，光伏組件108也可歸集為直流電池的一類，只是其與其他直流電池的本質(zhì)區(qū)別在于無儲能功能和能量供應(yīng)隨環(huán)境變化，具有一定的隨機性。但從能源產(chǎn)生角度，其能量產(chǎn)生的無污染性和無窮潛力，能夠成為新型清潔能源利用的一大亮點。因此，將并聯(lián)直流電源變換器101和光伏組件108兩種電源進行無縫的銜接，能夠在降低損耗的基礎(chǔ)上進一步優(yōu)化交直流一體化電源系統(tǒng)的供電能力、可靠性和空間適應(yīng)性。

由圖1可知，與傳統(tǒng)交直流一體化電源系統(tǒng)不同的是，新的交直流一體化電源系統(tǒng)在電能供給上不僅存在交流母線供能，還存在直流母線供能方式。更重要的是，具有多源接入的并聯(lián)直流電源變換器既能夠為電池組提供充放電功能，又同時與兩側(cè)的直流母線和交流母線相連。從而在結(jié)構(gòu)上保證了系統(tǒng)靈活的選擇交流或直流供能方式。同時系統(tǒng)根據(jù)電池的狀態(tài)，在工作電池數(shù)量確定的前提下，靈活并具有彈性的選取電池投入運行，且有選擇的配置電池使其與其他直流電源(例如，光伏組件)配合為系統(tǒng)供能。

如圖2所示，為本實用新型實施例提出的一種變電站交直流一體化電源系統(tǒng)中并聯(lián)直流電源變換器電連接示意圖。

所述并聯(lián)直流電源變換器包括：整流單元201、直流升壓單元202、電池充放電單元203、光伏接入單元204、智能控制單元205和防沖擊及儲能電路206；其中，

所述整流單元201的輸入端與所述交流電源107相連，所述整流單元201的輸出端同時與所述直流升壓單元202的輸入端、所述電池充放電單元203的第一端口相連；

所述光伏接入單元204的輸入端用于接收光伏電流，所述光伏接入單元204的輸出端與所述電池充放電單元203的第二端口相連；

所述電池充放電單元203的輸入端用于接收所述蓄電池的電流；所述電池充放電單元203的第一端口與所述直流升壓單元202的輸入端相連；

所述直流升壓單元202與均流線相連，所述直流升壓單元202的輸出端與所述防沖擊及儲能電路206的一端相連，所述防沖擊及儲能電路206的另一端用于輸出直流電流；

所述智能控制單元205均與所述整流單元201、所述直流升壓單元202、所述電池充放電單元203、所述光伏接入單元204相連。

站用變220V電源通過整流單元201向直流升壓單元202和電池充放電單元203輸出電能；光伏接入單元204通過電壓調(diào)整后將能量直接傳遞給電池充放電單元203；智能控制單元205監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)部的電壓、電流頻率情況，結(jié)合新的交直流一體化電源系統(tǒng)運行要求通過相應(yīng)的算法對各單元進行控制，并將運行狀態(tài)參量及控制指令上傳上級監(jiān)控系統(tǒng)；直流升壓單元202采用平均電流值自動均流法在一端引出均流線實現(xiàn)不同并聯(lián)直流電源變換器的自動均流。從交直流一體化電源系統(tǒng)的運行原理進行分析，由于整流單元201和電池充放電單元203在供電邏輯上是互斥的，假如光伏接入單元204接入至整流單元201與直流升壓單元202之間，光伏接入單元204、整流單元201同時向直流升壓單元202供電，造成在并聯(lián)直流電源變換器內(nèi)部首先進行一次均流，即預(yù)均流。這樣，在并聯(lián)直流電源變換器內(nèi)部就出現(xiàn)兩次均流，兩次均流算法復(fù)雜度較高，且易于造成系統(tǒng)振蕩。為降低均流算法的復(fù)雜度，避免電源系統(tǒng)振蕩，本并聯(lián)直流電源變換器采用將光伏接入單元204直接接入電池充放電單元203的方式。避免出現(xiàn)兩次均流情況的發(fā)生，且光伏組件向直流母線提供有效的電能。

在實際工程實施過程中，特別是220kV及以下的戶內(nèi)變電站，供能系統(tǒng)可在建筑物內(nèi)按照負荷容量進行分布式布置。由圖1和圖2可知，本案提出的新的交直流一體化電源系統(tǒng)主要有交直流并源部分、電能存儲及轉(zhuǎn)化部分以及輸出與監(jiān)測部分。在電能存儲與轉(zhuǎn)化部分中，交直流一體化電源系統(tǒng)可根據(jù)交直流參數(shù)實現(xiàn)五種電能轉(zhuǎn)化模式。其中，五種模式包括直流充電模式、交流充電模式、交-直供能模式、直-直供能模式、電池放電運行模式。為保證不同的電池組和光伏組件處于最佳供能狀態(tài)，系統(tǒng)將光伏組件與電池組一并考慮，通過均流母線實現(xiàn)多源組件并聯(lián)均流功能。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。