CN107453414A - 一种移动式微网*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动式微网***，包括：交流高压部分、交流低压部分、直流部分三部分；所述交流高压部分包括高压接口、变压器高压开关、变压器；所述交流低压部分包括：变压器低压开关、交流母线、即插即用交流接口侧低压交流开关、各类分布式资源即插即用交流接口、AC/DC模块；所述直流部分包括：AC/DC模块直流侧直流开关、直流母线、即插即用直流接口侧直流开关、***内储能***、各类分布式资源即插即用直流接口。本发明在主网架受到破坏情况下组建微型电力***，实现局部区域供电，以及小区域功率平衡与能量优化；同时满足用户的高电力制定需求，如分布式资源的消纳、不间断电源供电、无功及电能质量补偿等。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动式微网***，属于车载电源供电设备技术领域。
背景技术
目前，电力***设备检修和故障抢修大多在停电状态下进行，如果遇上恶劣气候或其他原因造成无法及时进行作业，势必会形成长时间停电状况，由此造成的经济损失和社会负面影响巨大。特别是在不可抗拒的自然灾害如冰雪、洪水、雷雨等灾害面前，原来的作业方式和措施不能够从根本上及时有效地解决抗灾救灾所急需的电力能源正常供应等突出矛盾。
现有的车载移动变电站能够应对自然灾害情况下电力变压、电力分配的基本需求，但随着电力需求的进一步扩大，对供电可靠性的要求越来越高，原有的车载移动变电站也需要进一步升级及技术改造。怎样解决主网架受到破坏、移动变电站无法找到上级电源情况下的供电，并解决区域内功率平衡与能量优化，成了一个全新的课题。
现有专利技术方案或文献中已有关于移动变电站的研究或应用成果，但未见任何关于利用移动电力设施解决主网架受到破坏后供电的内容或方案，本发明正是利用移动式微网***来建完整微型电力***，来满足局部区域发电、变电、配电的要求。
发明内容
目的：为解决主网架遭受破坏情况下，车载移动变电站作为电力***中的变电环节无法单独使用、无法恢复区域供电的问题，本发明提供一种移动式微网***，解决如何在主网架受到破坏情况下组建微型电力***的问题，实现局部区域供电，以及小区域功率平衡与能量优化；同时能够满足用户的高电力制定需求，如分布式资源的消纳、不间断电源供电、无功及电能质量补偿等。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种移动式微网***，包括：交流高压部分、交流低压部分、直流部分三部分，所述交流高压部分包括：高压接口、变压器高压开关、变压器；高压接口与变压器高压开关相连，变压器高压开关的另一端与变压器高压侧相连；所述交流低压部分包括：变压器低压开关、交流母线、即插即用交流接口侧低压交流开关、各类分布式资源即插即用交流接口、AC/DC模块；所述变压器低压侧通过变压器低压开关连接到交流母线，AC/DC模块通过即插即用交流接口侧低压交流开关连接到交流母线，各类分布式资源即插即用交流接口通过各自的即插即用交流接口侧低压交流开关连接到交流母线；各类分布式资源即插即用交流接口的另一端分别与***外对应的各类分布式资源连接，各类分布式资源即插即用交流接口包括：储能接口、分布式电源接口、可控负荷接口、一般负荷接口；所述直流部分包括：AC/DC模块直流侧直流开关、直流母线、即插即用直流接口侧直流开关、***内储能***、各类分布式资源即插即用直流接口；所述AC/DC模块通过AC/DC模块直流侧直流开关连接到直流母线，***内储能***通过即插即用直流接口侧直流开关连接到直流母线，各类分布式资源即插即用直流接口通过各自的即插即用直流接口侧直流开关连接到直流母线；各类分布式资源即插即用直流接口包括：储能接口、分布式电源接口、可控负荷接口、一般负荷接口。
作为优选方案，所述分布式资源即插即用交流接口、分布式资源即插即用直流接口均包括：屏柜、功率变换装置、测控保护装置、通信装置；所述功率变换装置、测控保护装置、通信装置均布置于屏柜中。
作为优选方案，所述功率变换装置包括AC/DC型、DC/DC型、无功率变换型。
作为优选方案，所述测控保护装置用以实现保护功能和远程控制功能；保护功能包括孤岛检测、逆功率保护、过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护；远程控制功能包括启动、停止、并离网运行。
作为优选方案，所述通信装置的功能包括实现网口、RS485、GPRS通信接口。
作为优选方案，所述分布式资源即插即用交流接口、分布式资源即插即用直流接口的控制模式包括：并网不限制控制模式：分布式电源最大化出力，所发电能逆变到交流侧给负荷供电或倒送给电网；电网调度响应控制模式：向下调整分布式电源的出力，使得用户与电网的交换功率满足电网下达的调度指令。
作为优选方案，所述功率变换装置由规格为10kW、20kW、50kW的基本功率模块组成。
作为优选方案，还包括预制仓，所述移动式微网***均安装在预制仓内，所述预制仓包括舱体上双侧设置舱门，同时设置即插即用接口面板；舱体内部靠舱壁布置有双电源切换箱、配电箱；舱体内部的舱体屏柜包括交流受电柜、变流器柜、直流受电柜、馈线柜、即插即用接口柜、测控柜、电池柜、母联柜、馈线柜。
作为优选方案，所述舱体整体均采用不锈钢材料，表面涂有防水涂料，舱体侧面呈对角方向开有两个风窗，风窗设置双向换气扇，风窗外设置窗罩。
作为优选方案，所述舱体内部至少设置600mm宽的维护通道。
有益效果：本发明提供的一种移动式微网***，优点如下：
（1）在主网架受到破坏情况下组建微型电力***，实现局部区域供电，以及小区域功率平衡与能量优化；
（2）满足用户的高电力制定需求，如分布式资源的消纳、不间断电源供电、无功及电能质量补偿等；
（3）通过采用预制式技术的最新成果来对设备进行集成，最大程度实现工厂化、标准化加工生产；
（4）运输方便、运行灵活，并有效节省征地、土建、设备安装等方面的资金投入。
附图说明
图1是本发明的一次设备接线示意图；
图2是本发明的分布式资源“即插即用”接口柜组成示意图；
图3是本发明的“即插即用”装置功率模块组合示意图；
图4是本发明的预制仓及舱内布置示意图；
图5是本发明的控制***组成示意图；
图中附图标记的含义：
101-高压接口，102-变压器高压开关，103-变压器，104-变压器低压开关，105-交流母线，106-即插即用交流接口侧低压交流开关，107-储能接口，108-分布式电源接口，109-可控负荷接口，110-一般负荷接口，111-AC/DC模块，112-AC/DC模块直流侧直流开关，113-直流母线，114-直流开关，115-***内储能***，116-储能接口，117-分布式电源接口，118-可控负荷接口，119-一般负荷接口，120-***外储能***，121-光伏，122-风机，123-充电桩，124-一般负荷，125-同步机，126-风机，127-光伏，128-***外储能***，129-一般负荷，130-充电桩，201-屏柜，202-功率变换装置，203-测控保护装置，204-通信装置，301-舱体，302-舱门，303-屏柜，304-双电源切换箱，305-配电箱，306-“即插即用”接口面板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种移动式微网***，包括：交流高压部分、交流低压部分、直流部分三部分；所述交流高压部分包括：高压接口101、变压器高压开关102、变压器103；移动微网***外的上级电源120通过高压接口101与变压器高压开关102相连，变压器高压开关102的另一端与变压器103高压侧相连。所述交流低压部分包括：变压器低压开关104、交流母线105、即插即用交流接口侧低压交流开关106、各类分布式资源即插即用交流接口、AC/DC模块111；所述变压器103低压侧通过变压器低压开关104连接到交流母线105，AC/DC模块111通过即插即用交流接口侧低压交流开关106连接到交流母线105，各类分布式资源即插即用交流接口通过各自的即插即用交流接口侧低压交流开关106连接到交流母线105；各类分布式资源即插即用交流接口的另一端分别与***外对应的各类分布式资源连接，各类分布式资源即插即用交流接口包括：储能接口107、分布式电源接口108、可控负荷接口109、一般负荷接口110，***外分布式电源包括：同步机125、风机126、光伏127，所述分布式电源与分布式电源接口108连接，***外储能***128与储能接口107连接，***外充电桩130与可控负荷接口109连接，***外一般负荷129与一般负荷接口110连接。所述直流部分包括：AC/DC模块直流侧直流开关112、直流母线113、即插即用直流接口侧直流开关114、***内储能***115、各类分布式资源即插即用直流接口；所述AC/DC模块111通过AC/DC模块直流侧直流开关112连接到直流母线113，***内储能***115通过即插即用直流接口侧直流开关112连接到直流母线113，各类分布式资源即插即用直流接口通过各自的即插即用直流接口侧直流开关112连接到直流母线113；各类分布式资源即插即用直流接口包括：储能接口116、分布式电源接口117、可控负荷接口118、一般负荷接口119，***外储能***120与储能接口116连接，***外光伏121、风机122与分布式电源接口117连接，***外充电桩123与可控负荷接口连接118，***外一般负荷124与一般负荷接口119连接。
如图2所示，分布式资源即插即用交流接口、分布式资源即插即用直流接口均包括：屏柜201、功率变换装置202、测控保护装置203、通信装置204。功率变换装置202、测控保护装置203、通信装置204均布置于屏柜201中。分布式资源“即插即用”接口，实现分布式资源、微网的信息与能量交互的设备，具备模块化、标准化特点，可缩减分布式资源建设成本、减少对微网安全影响、提升分布式资源并网调试效率、方便用户掌控分布式资源状态。分布式资源“即插即用”接口作为分布式资源与电网之间的连接器，用户不需要手动配置软硬件，通过标准化接口即可实现各类随机性分布式资源安全便捷的并网接入。
所述功率变换装置202采用模块化设计，内部包括：直流能量变换、交直流变换等部分，可根据分布式电源种类、容量差异任意拼装。对于分布式资源即插即用交流接口中储能接口107、分布式电源接口108、可控负荷接口109、一般负荷接口110以及分布式资源即插即用直流接口中储能接口116、分布式电源接口117、可控负荷接口118、一般负荷接口119有三种类型的功率变换装置202，即AC/DC型、DC/DC型、无功率变换型。储能接口107、用于光伏127和直流输出型风机126的分布式电源接口108、用于直流充电桩130的可控负荷接口110、直流型一般负荷129使用AC/DC型；储能接口116、分布式电源接口117、可控负荷接口118、一般负荷接口119使用DC/DC型；用于同步机125和交流输出型风机126的分布式电源接口108、用于交流充电桩130的可控负荷接口110、交流型一般负荷129为无功率变换型，即仅提供交流插座或交流接口即可、不提供功率变换。
所述测控保护装置203用以实现保护功能和远程控制功能。保护功能包括孤岛检测、逆功率保护、过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护；远程控制功能包括启动、停止、并离网运行。
所述通信装置204的功能包括实现网口、RS485、GPRS等通信接口。
分布式资源“即插即用”接口控制模式包括：（1）并网不限制控制模式：分布式电源最大化出力，所发电能逆变到交流侧给负荷供电或倒送给电网。（2）电网调度响应控制模式：向下调整分布式电源的出力，使得用户与电网的交换功率满足电网下达的调度指令。
分布式电源“即插即用”装置，实现分布式电源、电网的信息与能量交互的设备，具备模块化、标准化特点，可缩减分布式电源建设成本、减少对电网安全影响、提升分布式电源并网调试效率、方便用户掌控分布式电源状态。“即插即用”装置功率变换部分采用模块化设计，内部直流能量变换、交直流变换等部分，可根据分布式电源种类、容量差异任意拼装。分布式电源的即插即用，保证分布式电源并网的灵活接入和稳定运行，减少分布式电源对电网影响。分布式电源“即插即用”装置作为分布式电源与电网之间的连接器，用户不需要手动配置软硬件，通过标准化接口即可实现各类随机性电源安全便捷的并网接入。
储能“即插即用”装置作为蓄电池与电网之间的连接器，用户不需要手动配置软硬件，通过标准化接口即可实现蓄电池安全便捷的并网接入。储能“即插即用”设备具备有功/无功支撑能力；具备孤岛的V/F和下垂控制功能。源网荷（储）软件采用能量优化调度技术，制定储能削峰填谷、无功支撑、新能源消纳、经济运行等目标的优化控制策略，采用标准通信接口下发给储能“即插即用”装置，使储能参与电网源网荷（储）调度。
可控负荷“即插即用”装置是将电动汽车、电动船充电桩纳入用电负荷有序控制范围，建设多样性负荷控制设备与电网侧交互通道，“即插即用”设备实现多样性负荷的可采集、可通信、可控制。
如图3所示为本发明的“即插即用”装置功率模块组合示意图。所述功率变换装置202功率规格采用10kW、20kW、50kW（大功率基本模块采用100kW、200kW、500kW），通过基本功率模块的最少组合，组成不同容量的功率变换装置202，实现功率匹配即插即用。功率组合灵活，扩容、运输、维护升级均方便，适应于各类***类型（风、光等），易于工程配置。
基本功率模块组合是指基本功率模块的并联，也即实现DC/DC并联及DC/AC并联。功率模块并联可根据功率需要，任意增减不同功率模块，组成不同容量的“即插即用”接口，使“即插即用”接口标准化，运行维护方便，同时模块并联实现源荷功率均分，降低模块内部功率开关管的电流应力，提高“即插即用”接口的使用寿命。同时基本模块的安装采用易安装、易更换的航空插头及其工艺技术，快速安装，便于维护。
“即插即用”装置信息互联的即插即用通过测控保护装置203、通信装置204来实现。测控保护装置203实现站内数据采集、信息远传、就地监视、智能诊断、综合管理等功能；支持IEC104、IEC61850、Modbus规约，支持串口、以太网通信方式采集数据。通信装置204支持以WIFI、4G/GPRS、以太网方式与主站端通信。
如图4所示，本发明一次设备均安装在预制仓内，预制仓包括：舱体、一二次设备、暖通、照明、消防、安防等设备构成，舱内所有设备均在工厂内完成相关接线及调试工作，并作为一个整体或数个可拼接单体运输至现场。
舱体301上双侧设置舱门302，同时设置“即插即用”接口面板306；舱体301内部靠舱壁布置有双电源切换箱304、配电箱305；舱体301内部的舱体屏柜303包括交流受电柜、变流器柜、直流受电柜、馈线柜、“即插即用”接口柜、测控柜、电池柜、母联柜、馈线柜等等。
舱体301整体均采用不锈钢材料，表面涂上防水涂料，以提高预制舱的防水、防锈性能。舱体301侧面呈对角方向开有两个风窗，风窗设置双向换气扇，分别为进风口、出风口，工作状态时舱内成空气对流；风窗外设置窗罩，防雨、防尘及防止生物进入。
舱体301内部由一二次设备、暖通、照明、消防、安防等设备构成，同时满足设备运行和检修人员的工作需求。一二次设备采用屏柜方式布置，为满足维护需求，至少设置600mm宽的维护通道。暖通、照明、消防、安防等的布置可通过管线安装在装修材料墙板内，也可以通过墙面明敷相应的管线。装修材料选用防火防水材料，装修材料和舱壁之间可添加隔热材料。
一次设备与二次设备间电缆连接、光缆连接可采用预制式电缆、预制式光缆。为实现模块化、装配式作业，“即插即用接口”面板与外部设备之间的连接采用航空式插头或圆形带锁紧式的光电连接器，实现了接口的标准化。也可在舱内设置专门的转接屏柜来取代“即插即用接口”面板。
图5为本发明的控制***组成示意图。整个控制***分为设备层、分布控制层和集中决策层三个层次。其设备层、分布式控制层集成在预制舱内，集中决策层根据实际需求设置在预制仓外的某处二次设备室或监控室内、也可不设置。各类测控装置为设备层的装置，将各类装置设备状态数据和运行数据上送到分布式控制层的移动式微网监控***，移动式微网监控***可视为整个移动式微网***的大脑，实现对微网数据的全景监测分析以及能量管理策略的制定，是微电网控制主站层。分布式控制层的移动式微网监控***完成能量管理策略的制定后，将控制命令下达到各类测控装置。
集中决策层其主要功能包括：1）多区域随机性电源实时数据及状态信息的监控；2）大数据的统计分析；3）故障预警及历史告警查询；4）根据运行维护流程设计运行维护工作任务和工作票，以统一规范的方式有序开展整个区域内运行维护工作。
分布式控制层实现移动式微网***的源—网—荷控制协同优化，具体功能包括：1）随机性电源优化调度；2）随机性电源平滑出力控制；3）随机性电源有功功率调度控制；4）电压无功优化控制；5）有序计划用电控制。
设备层包括满足实时运行设备信息上送，实现控制及运维。
对应本发明控制***的设备层、分布控制层和集中决策层三个层次，通信***也分为通信采集终端、通信汇聚点、通信主站三个层次。其通信采集终端对应设备层、通信汇聚点对应分布控制层则，而通信主站对应集中决策层则。通信采集终端、通信汇聚点集成在预制舱内，通信主站根据实际需求设置在预制仓外的某处二次设备室或监控室内、也可不设置。通信采集终端与通信汇聚点之间通过线缆连接，线缆布置于预制舱内；通信汇聚点与通信主站之间通过有线或无线的方式进行通信。
作为本发明另一种具体实施方式，各类分布式资源即插即用直流接口的功率变换装置可设置为AC/DC型、无功率变换型中任意一类。
作为本发明另一种具体实施方式，也可将***外光伏，直流充电桩等***外设备集成到移动式微网***的预制仓，成为移动式微网***内的一部分。
作为本发明另一种具体实施方式，当移动式微网***的容量较大时，也可将***的一个舱体分为两个或多个舱体，并由两个或多个车体分别承载。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种移动式微网***，包括：交流高压部分、交流低压部分、直流部分三部分，其特征在于：所述交流高压部分包括：高压接口、变压器高压开关、变压器；高压接口与变压器高压开关相连，变压器高压开关的另一端与变压器高压侧相连；所述交流低压部分包括：变压器低压开关、交流母线、即插即用交流接口侧低压交流开关、各类分布式资源即插即用交流接口、AC/DC模块；所述变压器低压侧通过变压器低压开关连接到交流母线，AC/DC模块通过即插即用交流接口侧低压交流开关连接到交流母线，各类分布式资源即插即用交流接口通过各自的即插即用交流接口侧低压交流开关连接到交流母线；各类分布式资源即插即用交流接口的另一端分别与***外对应的各类分布式资源连接，各类分布式资源即插即用交流接口包括：储能接口、分布式电源接口、可控负荷接口、一般负荷接口；所述直流部分包括：AC/DC模块直流侧直流开关、直流母线、即插即用直流接口侧直流开关、***内储能***、各类分布式资源即插即用直流接口；所述AC/DC模块通过AC/DC模块直流侧直流开关连接到直流母线，***内储能***通过即插即用直流接口侧直流开关连接到直流母线，各类分布式资源即插即用直流接口通过各自的即插即用直流接口侧直流开关连接到直流母线；各类分布式资源即插即用直流接口包括：储能接口、分布式电源接口、可控负荷接口、一般负荷接口。
2.根据权利要求1所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述分布式资源即插即用交流接口、分布式资源即插即用直流接口均包括：屏柜、功率变换装置、测控保护装置、通信装置；所述功率变换装置、测控保护装置、通信装置均布置于屏柜中。
3.根据权利要求2所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述功率变换装置包括AC/DC型、DC/DC型、无功率变换型。
4.根据权利要求2所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述测控保护装置用以实现保护功能和远程控制功能；保护功能包括孤岛检测、逆功率保护、过载保护、短路保护、过压保护、欠压保护、过流保护、过热保护；远程控制功能包括启动、停止、并离网运行。
5.根据权利要求2所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述通信装置的功能包括实现网口、RS485、GPRS通信接口。
6.根据权利要求1所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述分布式资源即插即用交流接口、分布式资源即插即用直流接口的控制模式包括：并网不限制控制模式：分布式电源最大化出力，所发电能逆变到交流侧给负荷供电或倒送给电网；电网调度响应控制模式：向下调整分布式电源的出力，使得用户与电网的交换功率满足电网下达的调度指令。
7.根据权利要求2所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述功率变换装置由规格为10kW、20kW、50kW的基本功率模块组成。
8.根据权利要求1所述的一种移动式微网***，其特征在于：还包括预制仓，所述移动式微网***均安装在预制仓内，所述预制仓包括舱体上双侧设置舱门，同时设置即插即用接口面板；舱体内部靠舱壁布置有双电源切换箱、配电箱；舱体内部的舱体屏柜包括交流受电柜、变流器柜、直流受电柜、馈线柜、即插即用接口柜、测控柜、电池柜、母联柜、馈线柜。
9.根据权利要求8所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述舱体整体均采用不锈钢材料，表面涂有防水涂料，舱体侧面呈对角方向开有两个风窗，风窗设置双向换气扇，风窗外设置窗罩。
10.根据权利要求8所述的一种移动式微网***，其特征在于：所述舱体内部至少设置600mm宽的维护通道。
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