一种楼宇群低压柔性直流配电系统的制作方法

1.本发明涉及电流电压技术领域，具体为一种楼宇群低压柔性直流配电系统。


背景技术：

2.低压柔性直流配电网因具备分布式能源并网及消纳、电能质量高、便于多种直流负荷和储能装置灵活接入等优势而成为国内外研究热点，将其应用于楼宇群中，直流配电技术以其输送能力强、能源转换效率高、易于实现源网荷智能互动等优势，将减少电能的损耗，更加方便楼宇群中电能输送。
3.现有技术中，如中国专利号为：cn112467793a的“一种楼宇群低压柔性直流配电系统及方法”，此系统包括：分布于楼宇群内的各组件，所述组件包括使用直流电或交流电的用电端；用于提供直流电的直流电供电网络；用于提供交流电的交流电供电网络；连接于楼宇群内的各组件与直流电供电网络、交流电供电网络之间的能量管理系统；所述能量管理系统用于评估各组件的用电情况将适配的直流电或交流电配送至对应的用电端。该方法通过使用上述系统，明确楼宇及楼宇群交流、直流配用电适应性，提出满足楼宇及楼宇群典型场景用能需求的配电系统规划方案，通过用于分析评估各组件的用电情况将适配的直流电或交流电配送至对应的用电端，有效推进了智能电网、泛在电力物联网。
4.但现有技术中，楼宇群中的电能输送的主要形式还是交流配电技术，导致电能输送的过程中，损耗较为严重，但由于低压柔性直流配电系统的运行经验较少，应用场景、控制保护的防护等未得到完善，直流配电系统多基于柔性直流技术，其并联电容元件较多，导致在系统各种短路及接地故障下，流过各设备及故障点的电流在毫秒以内能迅速增加至几十千安培，过电流抑制、故障诊断及隔离难度较大，此外，在各种故障中，尤其是当系统串联有大量限流设备时，连接有多种换流器的直流配电系统中会产生较大的过电压，过电流和过电压架将会影响到系统的配电的稳定性和安全性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种楼宇群低压柔性直流配电系统，以解决上述背景技术提出的楼宇群中的电能输送的主要形式还是交流配电技术，导致电能输送的过程中，损耗较为严重，但由于低压柔性直流配电系统的运行经验较少，应用场景、控制保护的防护等未得到完善，直流配电系统多基于柔性直流技术，其并联电容元件较多，导致在系统各种短路及接地故障下，流过各设备及故障点的电流在毫秒以内能迅速增加至几十千安培，过电流抑制、故障诊断及隔离难度较大，此外，在各种故障中，尤其是当系统串联有大量限流设备时，连接有多种换流器的直流配电系统中会产生较大的过电压，过电流和过电压架将会影响到系统的配电的稳定性和安全性的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种楼宇群低压柔性直流配电系统，该系统包括限流模块、过电压与绝缘配合模块、设备暂态电流模块、综合协调防护模块和电能流通管理模块；
7.所述限流模块用于限制在系统发生故障或接地故障下流过各设备及故障点的电流在毫秒以内超过限定电流；
8.所述过电压与绝缘配合模块用于减弱当系统串联有大量限流设备时直流系统中产生过电压；
9.所述设备暂态电流模块用于校验设备电动力稳定度和判断设备选型制造匹配度；
10.所述综合协调防护模块用于将限流模块、过电压与绝缘配合模块和设备暂态电流模块从系统的角度开展多方面的综合协调防护；
11.所述电能流通管理模块用于管理楼宇群整体用电情况。
12.优选的，所述限流模块包括直流断路器模块和限流器模块。
13.优选的，所述直流断路器模块用于快速隔离故障，所述限流器模块用于抑制短路故障下流过各关键设备的冲击电流，与直流断路器模块配合，实现故障的开断和隔离，保证设备安全运行。
14.优选的，所述限流器模块包括限流电抗器模块和电阻型超导限流器。
15.优选的，所述限流电抗器模块用于串联在直流配电系统中限制系统内的合闸涌流、高次谐波和短路故障电流等，所述电阻型超导限流器用于限制线路发生短路故障时产生的故障电流，所述限流电抗器模块和电阻型超导限流器,相互配合，所述电阻型超导电流器也用于保护限流电抗器模块。
16.优选的，所述过电压与绝缘配合模块包括联接变压器模块、换流器模块、避雷器模块和架空线路。
17.优选的，所述联接变压器模块用于隔离交流故障对直流系统以及直流故障对交流系统影响，所述换流器用于将连接的交流电转变成直流电，所述臂避雷器模块用于保护系统中各设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间，所述架空线路模块用于连接各楼宇群之间的直流配电，与避雷器模块配合进行防雷。
18.优选的，所述电能流通管理模块包括用电端管理模块、供电端管理模块和储电能模块，所述用电端管理模块用于记录和管理使用直流电和交流电用电的情况，所述供电端管理模块用于管理提供供电具体情况，所述储电能模块用于储备电能，作为后备能量。
19.与现有技术相比，本系统的有益效果是：
20.1、本发明提高低压柔性直流配电系统在配电过程中，应对故障的能力，提高对系统的保护，通过在发生故障时，限流模块对激增的电流进行限制，主要表现为直流断路器模块快速隔离故障，但由于其开断能力有限，配合相关的限流器模块安全可靠地实现故障的开断及隔离，限流电抗器模块限制系统内的合闸涌流、高次谐波和短路故障电流等，电阻型超导限流器在抑制冲击电流。
21.2、本发明中保护限流电抗器模块，换流器模块串联在交流系统直流系统之间，将交流电转化成直流电，联接变压器连接在交流系统和换流器模块中，能够起到隔离交流故障对直流系统以及直流故障对交流系统影响的作用，保证主体直流系统的配电稳定，避雷器模块根据楼宇群的多少，可适当删减或增加，避雷器模块的作用是保护系统内部的电器设备，架空线路与避雷器模块配合，连接各楼宇群进行直流配电，通过设备暂态电流模块校验设备电动力稳定度和判断设备选型制造匹配度，进行详细准确的电流梳理和影响因素分析。
22.3、本发明可为电能系统的保护，提供数据理论支撑，综合协调防护模块将限流模块、过电压与绝缘配合模块和设备暂态电流模块从系统的角度开展多方面的综合协调防护，对过电压和过电流进行防护，从而避免楼宇群低压柔性直流配电系统故障率升高，提高系统配电的稳定性。
附图说明
23.图1为本发明一种楼宇群低压柔性直流配电系统的系统框图。
24.图中：11、限流模块；110、直流断路器模块；111、限流器模块；1111、限流电抗器模块；1112、电阻型超导限流器；12、过电压与绝缘配合模块； 121、联接变压器模块；122、换流器模块；123、避雷器模块；124、架空线路；13、设备暂态电流模块；14、综合协调防护模块；15、电能流通管理模块；151、用电端管理模块；152、供电端管理模块；153、储电能模块。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施条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，都属于本发明保护的范围。
26.参照图1所示：一种楼宇群低压柔性直流配电系统，该系统包括限流模块11、过电压与绝缘配合模块12、设备暂态电流模块13、综合协调防护模块 14和电能流通管理模块15；限流模块11用于限制在系统发生故障或接地故障下流过各设备及故障点的电流在毫秒以内超过限定电流；过电压与绝缘配合模块12用于减弱当系统串联有大量限流设备时直流系统中产生过电压设备暂态电流模块13用于校验设备电动力稳定度和判断设备选型制造匹配度。
27.其中，综合协调防护模块14用于将限流模块11、过电压与绝缘配合模块 12和设备暂态电流模块13从系统的角度开展多方面的综合协调防护；电能流通管理模块15用于管理楼宇群整体用电情况；综合协调防护模块14的作用具体表现为：系统采用限流电抗器模块1111限流时，短路故障下限流电抗器模块1111的两端将产生较大的过电压，对系统的过电压水平产生影响，因此，需在确定限流方案的前提下协调系统的过电压及绝缘配合模块12，如果不同限流方案系统绝缘配合方案差异较大，则需要综合比较技术经济性；设备暂态电流模块13不变时，避雷器模块123动作时相当于系统接地点增加，流过相关设备的过电流将会发生变化，故在确定避雷器配置方案的前提下，低压柔性直流配电系统的设备暂态电流模块13校验会将更加精确；此外，故障中的保护策略也在一定程度上影响系统过电压及过电流的大小及分布。
28.另外，限流模块11包括直流断路器模块110和限流器模块111。直流断路器模块110用于快速隔离故障，限流器模块111用于抑制短路故障下流过各关键设备的冲击电流，与直流断路器模块110配合，实现故障的开断和隔离，保证设备安全运行。限流器模块111包括限流电抗器模块1111和电阻型超导限流器1112。限流电抗器模块1111用于串联在直流配电系统中限制系统内的合闸涌流、高次谐波和短路故障电流等，电阻型超导限流器1112用于限制线路发生短路故障时产生的故障电流，限流电抗器模块1111和电阻型超导限流器1112,
相互配合，电阻型超导电流器1112也用于保护限流电抗器模块 1111；在具体的低压柔性直流配电系统中，如何配置限流器及设计限流器参数，对系统整体的技术经济性有较大影响。
29.过电压与绝缘配合模块12包括联接变压器模块121、换流器模块122、避雷器模块123和架空线路124。联接变压器模块121用于隔离交流故障对直流系统以及直流故障对交流系统影响，换流器122用于将连接的交流电转变成直流电，臂避雷器模块123用于保护系统中各设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间，架空线路模块124用于连接各楼宇群之间的直流配电，与避雷器模块123配合进行防雷；避雷器参数的选择原则与常规直流系统一样，不同的是，为了提高低压柔性直流配电网的运行可靠性，需要系统在单极接地故障下短时持续运行一段时间。
30.电能流通管理模块15包括用电端管理模块151、供电端管理模块152和储电能模块153，用电端管理模块151用于记录和管理使用直流电和交流电用电的情况，供电端管理模块152用于管理提供供电具体情况，储电能模块153 用于储备电能，作为后备能量。
31.本系统的工作原理：通过152供电端管理模块管理使用电能，用电端管理模块151作为楼宇群用电使用端，部分电能进入储电能模块153，在发生故障时，限流模块11对激增的电流进行限制，主要表现为直流断路器模块110 快速隔离故障，但由于其开断能力有限，配合相关的限流器模块111安全可靠地实现故障的开断及隔离，限流电抗器模块1111限制系统内的合闸涌流、高次谐波和短路故障电流等，电阻型超导限流器1112在抑制冲击电流的同时，保护限流电抗器模块1111，换流器模块122串联在交流系统直流系统之间，将交流电转化成直流电，联接变压器121连接在交流系统和换流器模块122 中，能够起到隔离交流故障对直流系统以及直流故障对交流系统影响的作用，保证主体直流系统的配电稳定，避雷器模块123根据楼宇群的多少，可适当删减或增加，避雷器模块123的作用是保护系统内部的电器设备，架空线路 124与避雷器模块123配合，连接各楼宇群进行直流配电，通过设备暂态电流模块13校验设备电动力稳定度和判断设备选型制造匹配度，进行详细准确的电流梳理和影响因素分析，为系统的保护提供数据理论支撑，综合协调防护模块14将限流模块11、过电压与绝缘配合模块12和设备暂态电流模块13从系统的角度开展多方面的综合协调防护，对过电压和过电流进行防护。
32.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。