一种台区柔性互联装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及低压配电网技术领域，特别是涉及一种台区柔性互联装置及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着分布式新能源，尤其是居民光伏的大量接入和多元负荷的不断增加，对原有低压交流配电网在电能质量问题、功率波动、发电量倒送以及容量不可控等方面产生很大问题。
4.低压台区是指变压器低压供电的区域，如配电变压器380v供电区域，随着用户负荷的不断增加和分布式新能源渗透率的不断提供，低压台区负荷峰谷差不断加大，微电源接入数量不断增多，低压台区供电网络日益复杂。在旅游地区、电动汽车充电桩集中接入地区及地摊经济繁荣地段，台区负荷时段性重/过载和轻载现象同时并存，同时由于光伏等分布式能源在用户侧的爆发性增长，往往会加重台区轻载现象，带来清洁能源消纳不足等问题。
5.目前，解决台区时段性重/过载、提高分布式新能源消纳主要通过优化网架结构，增加台区变压器容量、配置台区储能系统等方式实现。优化网架结构一般采用配置交直流混合微网、增加提高线路输送能力、增加台区联络线等方式，台区储能系统通过配置储能电池、储能变流器等对台区进行用能优化和调整。
6.但是，配置交直流混合微网的方式需要对电网进行大规模改造，增加大量设备和能量管理平台等，需要进行大量投资；增加台区联络线的方式对线路进行改造时会造成供电暂时中断，台区能量流动不可控；盲目增大台区变压器容量虽然可解决台区过载问题，但会加重台区轻负荷时段的轻载现象，造成资源浪费；而配置台区储能系统一方面需要较大场地，另一方面储能电池也存在较大的安全隐患、退役电池处理困难、投资大等问题。


技术实现要素：

7.为了解决上述问题，本实用新型提出了一种台区柔性互联装置及系统，通过两个换流阀分别与两个不同的台区连接，两个换流阀之间通过直流端口连接，实现不同供电台区的互联。
8.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
9.第一方面，本实用新型提供一种台区柔性互联装置，包括：第一换流阀、第二换流阀和控制器；
10.第一换流阀通过第一交流端口与第一交流台区连接，第二换流阀通过第二交流端口与第二交流台区连接，第一换流阀和第二换流阀间通过直流端口连接；
11.控制器通过通讯端口与第一换流阀和第二换流阀连接，以将控制指令发送至第一
换流阀和第二换流阀，第一换流阀和第二换流阀分别通过第一交流端口和第二交流端口传输第一交流台区和第二交流台区的变压器电力数据。
12.作为可选择的实施方式，第一换流阀和第二换流阀分别预留第二通讯端口与第一交流台区和第二交流台区连接。
13.作为可选择的实施方式，控制器接收外部控制系统的控制指令。
14.作为可选择的实施方式，控制器通过第三通讯端口与外部控制系统连接。
15.作为可选择的实施方式，外部控制系统包括能量管理系统ems。
16.作为可选择的实施方式，变压器电力数据包括电压、电流、有功功率、无功功率。
17.作为可选择的实施方式，第一换流阀和第二换流阀采用三电平拓扑。
18.作为可选择的实施方式，第一换流阀和第二换流阀采用二电平拓扑。
19.作为可选择的实施方式，控制指令包括第一换流阀和第二换流阀的工作状态控制指令、无功补偿控制指令、有功调度控制指令。
20.作为可选择的实施方式，无功补偿参考值不大于第一换流阀和第二换流阀的额定容量，有功调度参考值不大于第一换流阀和第二换流阀无功补偿后的最大有功功率。
21.第二方面，本实用新型提供一种台区柔性互联系统，包括第一交流台区、第二交流台区以及第一方面所述的台区柔性互联装置，台区柔性互联装置将第一交流台区和第二交流台区进行互联。
22.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
23.本实用新型的台区柔性互联装置及系统通过两个换流阀分别与两个不同的台区连接，两个换流阀之间通过直流端口连接，实现不同供电台区的互联，能够进行台区间互联后的潮流控制，保证供电台区的经济运行，提高台区低压配电网的供电可靠性。
24.本实用新型的台区柔性互联装置及系统中，换流阀采用三电平拓扑或二电平拓扑，可四象限运行，结构简单，不需对台区配电进行大的改动，不影响台区供电，投资小。
25.本实用新型附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
26.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
27.图1为本实用新型实施例1提供的柔性互联装置内部结构示意图；
28.图2为本实用新型实施例1提供的台区互联装置安装连接示意图；
29.图3(a)-3(b)为本实用新型实施例1提供的换流阀参考原理示意图。
具体实施方式：
30.下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。
31.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
34.实施例1
35.如图1所示，本实施例提供一种实现两个低压交流台区柔性互联装置，包括：第一换流阀、第二换流阀和控制器；
36.第一换流阀通过第一交流端口与第一交流台区连接，第二换流阀通过第二交流端口与第二交流台区连接，第一换流阀和第二换流阀间通过直流端口连接；
37.控制器通过通讯端口与第一换流阀和第二换流阀连接，以将控制指令发送至第一换流阀和第二换流阀，第一换流阀和第二换流阀分别通过第一交流端口和第二交流端口传输第一交流台区和第二交流台区的变压器电力数据。
38.如图2所示，本实施例的柔性互联装置通过两个交流端口对外分别连接两个交流台区，对内分别连接两个换流阀(ac/dc)，两个换流阀之间通过内部直流端口连接，实现不同供电台区间的互联。
39.在本实施例中，第一换流阀和第二换流阀中分别预留有第二通讯端口，即通讯采样端口2和通讯采样端口3，通过这两个通讯端口，当换流阀兼做智能无功补偿功能时，交流端口误码率较高，通信实时性满足不了运算的要求时，可将换流阀直接与台区进行通讯，或直接采集台区变压器的电压、电流、有功、无功等电力数据。
40.在本实施例中，控制器还通过第三通讯端口1与外部控制系统连接，接收外部控制系统的调度指令，并传输至第一换流阀和第二换流阀；
41.优选地，外部控制系统如能量管理系统ems。
42.在本实施例中，在没有配置能量管理系统(ems)等调度平台的台区，控制器无需接收外部指令，可以通过换流阀获取台区电力数据，可以按照既定策略确定两台区间功率传输参考。
43.在本实施例中，第一换流阀和第二换流阀采用三电平拓扑或二电平拓扑，可四象限运行，向控制器发送采集的电力信息，接收并执行控制器的功率调度指令。换流阀电气原理图如图3(a)-3(b)所示。
44.实施例2
45.本实施例提供一种台区柔性互联系统，包括第一交流台区、第二交流台区以及实施例1所述的台区柔性互联装置，台区柔性互联装置将两个不同的交流台区进行互联，控制器与ems和换流阀之间实现信号交互，控制器可发送预设控制指令给换流阀，通过预设的控制策略传输功率等电力数据；
46.具体地，(1)在就地控制模式下，操作人员通过人机交互界面上传控制指令，控制器向换流阀发送控制指令，包括换流阀工作状态控制指令、无功控制指令、有功调度控制指令，即q1b、q2b和prefb；
47.其中，有功控制指令相同，无功控制指令可不同，无功补偿参考值q1b、q2b应不大于换流阀额定容量，有功调度参考值prefb不大于换流阀无功补偿后可传输的最大有功功率。
48.(2)在远程控制模式下，控制器接收ems或其它调度系统的有功、无功控制指令，控制器向换流阀发送控制指令，包括换流阀工作状态控制指令、无功控制指令、有功调度控制指令，即q1ems、q2ems和prefems；
49.其中，有功控制指令相同，无功控制指令可不同，无功补偿参考值q1ems、q2ems应不大于换流阀额定容量，有功调度参考值prefems不大于换流阀无功补偿后可传输的最大有功功率。
50.(3)在自动模式下，柔直互联装置通过两个换流阀与台区的互联进行获取台区电量参数，两个换流阀将台区的电压、电流、有功、无功负荷等信息发送给控制器；控制器将无功控制指令发送给两个换流阀，柔直互联装置进行无功补偿；
51.当台区变压器负载率小于设定值，另一台区负载率大于最大负载率时，逐渐增加有功参考值pref；当两台区负载率接近相同时，停止增加有功参考值；有功参考值限幅，设定功率传输方向标志sign_p，把有功无功参考值和传输方向标志发送给换流阀。
52.(4)换流阀接收有功参考、无功参考和功率传输方向标志，进行能量传输；如，sign_p＝1时，第一换流阀工作在整流状态，对台区1进行无功补偿，稳定直流电压，第二换流阀工作在逆变状态，对台区2进行无功补偿，并进行功率传输。
53.需要说明的是，本实用新型所提供的一种台区柔性互联装置及系统是一种构造方案，就其中所涉及的各设备单体而言，其实现各自应实现功能的具体结构在现有技术中已经存在，其之间进行工作处理时所涉及的协议、软件或程序也在现有技术中已经存在，本领域技术人员已充分知晓，本实用新型并不是对各个设备的单体做任何改进，因此并不涉及软件的内容，而是依靠各部件有机的集成、整合成一个整体，即提供了一种构造方案。
54.上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。