CN108736477A - 配用电网络拓扑 - Google Patents

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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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    • H02J3/0073—Arrangements for selectively connecting the load or loads to one or several among a plurality of power lines or power sources for providing alternative feeding paths between load and source when the main path fails, e.g. transformers, busbars

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Abstract

本发明公开了一种配用电网络拓扑，包括输入部和传输部，其中：所述输入部用于外接输入电源，且所述输入部具有用于与所述传输部连接的母线；所述传输部具有用于接收所述输入部的电流并传输至用户端的第一传输线与第二传输线，所述第一传输线的一端与所述母线连接，所述第二传输线的一端与所述母线连接，所述第一传输线上的第一位置与所述第二传输线上的第二位置之间具有连接途径，在满足预设条件下，所述连接途径导通，所述第一位置与所述第二位置通过所述连接途径电连接。采用上述方案，可以避免因配用电网络的某一支路出现无法满足用户的电力需求时造成用户的损失。

Description

配用电网络拓扑
技术领域
本发明涉及配用电领域，尤其涉及一种配用电网络拓扑。
背景技术
如今电力的使用渗透在人们生活的各个方面。
传统的配用电网络可靠性很大程度上依靠配电网络拓扑的合理性和相关设备的运行可靠性。尽管通过复杂的配网拓扑架构能提高供电可靠性，但投资巨大，建设复杂，且设备的增加本身也降低的配网整体的鲁棒性。另一方面，在配用电的末梢环节，与配网电源之间固有存在单一传输路径，冗余性不足，供电可靠性很大程度上受限于设备自身的可靠性，在多种设备的串联连接方式下，使终端用户的用电可靠性进一步下降，这是现有配网拓扑无法解决的问题。
对于供电可靠性要求高的用户，短时的供电中断也会造成巨大的损失；对于一些敏感供电区域，供电中断可能引起经济因素之外的负面影响，所以如何切实有效的提高供电可靠性，有巨大的社会效益和经济效益。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种配用电网络拓扑。
技术方案：本发明的配用电网络拓扑，包括输入部和传输部，其中：所述输入部用于外接输入电压，且所述输入部具有用于与所述传输部连接的母线；所述传输部具有用于接收所述输入部的电流并传输至用户端的第一传输线与第二传输线，所述第一传输线的一端与所述母线连接，所述第二传输线的一端与所述母线连接，所述第一传输线上的第一位置与所述第二传输线上的第二位置之间具有连接途径，在满足预设条件下，所述连接途径导通，所述第一位置与所述第二位置通过所述连接途径电连接。
可选的，所述传输部还包括第三传输线，所述第三传输线的一端与所述母线连接，用于接收所述输入部的电流并传输至用户端，所述第三传输线上的第三位置与所述连接途径之间具有补充连接途径，在满足补充预设条件下，所述补充连接途径导通，所述第三位置通过所述补充连接途径与所述连接途径电连接。
可选的，所述第一位置与所述母线之间设有第一交直流转换器，所述第一位置与所述用户端之间设有第一直交流转换器；所述第二位置与所述母线之间设有第二交直流转换器，所述第二位置与所述用户端之间设有第二直交流转换器；所述第三位置与所述母线之间设有第三交直流转换器，所述第三位置与所述用户端之间设有第三直交流转换器。
可选的，所述连接途径为具有第一开关和第二开关的线缆或导体，所述第一开关处于所述第一位置与所述第二开关之间；所述补充连接途径为具有第三开关的线缆或导体，所述连接途径与所述补充连接途径的连接节点在所述第一开关与所述第二开关之间。
可选的，所述预设条件为：所述第一传输线电压处于预设区间之外，或所述第二传输线电压处于预设区间之外；在满足所述预设条件时所述，所述第一开关与所述第二开关闭合。
可选的，所述补充预设条件为：所述第一传输线电压处于预设区间之外，且所述第一开关闭合；或所述第二传输线电压处于预设区间之外，且所述第二开关闭合；在满足所述补充预设条件时，所述第三开关闭合。
可选的，所述第一交直流转换器和第二交直流转换器的容量值分别为第一预设容量和第二预设容量。
可选的，所述补充预设条件为：在满足所述预设条件时，所述第一预设容量或者第二预设容量小于用户端的需求量；在满足所述补充预设条件时，所述第三开关闭合。
可选的，所述第一开关与所述第一位置之间设有第一电能储存器；所述第二开关与所述第二位置之间设有第二电能储存器；所述第三开关与所述第三位置之间设有第三电能储存器。
可选的，所述第一开关与所述第一位置之间设有外部直流电源接入端口；所述第二开关与所述第二位置之间设有外部直流电源接入端口；所述第三开关与所述第三位置之间设有外部直流电源接入端口。
有益效果：与现有技术相比，本发明的配用电网络拓扑在配用电网络的各个支路间建立电流网络，在配用电网络的某条支路出现问题时，其他支路可以为出现问题的支路迅速提供电能，形成一种共济式的电能供给，有效提升终端用户的供电可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种配用电网络拓扑的结构示意图。
具体实施方式
由于现有的配用电网络本身网架结构的冗余性不足，且与终端用户之间固有存在单一传输路径，所以配用电网的供电可靠性，难以满足特殊区域和特殊电力需求用户的要求。在配电网络故障或配用电设备故障情况下，会造成用户失电，对高供电可靠性的用户或区域造成巨大损失。
本发明提供的配用电网络拓扑在配用电网络的各个支路间建立一层新型互联网络，在配用电网络的某条支路供电出现问题时，其他支路可以为出现问题的支路提供电能，避免电力供应中断对用户造成的损失。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
参阅图1，本发明提供一种配用电网络拓扑，包括输入部和传输部，其中：所述输入部用于外接输入电源，且所述输入部具有用于与所述传输部连接的母线；所述传输部具有用于接收所述输入部的电流并传输至用户端的第一传输线与第二传输线，所述第一传输线的一端与所述母线连接，所述第二传输线的一端与所述母线连接，所述第一传输线上的第一位置与所述第二传输线上的第二位置之间具有连接途径，在满足预设条件下，所述连接途径导通，所述第一位置与所述第二位置通过所述连接途径构成电连接。
在具体实施中，输入部将电能传输至母线，第一传输线和第二传输线分别用于将从输入部传输至母线的电能传输至用户端，在第一传输线的第一位置和第二传输线的第二位置间建立连接途径，在满足预设条件下，所述连接途径导通，所述预设条件可以是第一传输线的电力供应出现异常，第二传输线为所述第一传输线提供电能，可以是第一传输线上的电能无法满足第一传输线所对应的用户端的需求，第二传输线为第一传输线提供持续电能。
本发明实施例中，所述传输部还包括第三传输线，所述第三传输线的一端与所述母线连接，用于接收所述输入部的电流并传输至用户端，所述第三传输线上的第三位置与所述连接途径之间具有补充连接途径，在满足补充预设条件下，所述补充连接途径导通，所述第三位置通过所述补充连接途径与所述连接途径电连接。
在具体实施中，在满足所述补充预设条件下，所述补充连接途径导通，所述补充预设条件可以是在第二传输线为第一传输线提供电能时，第一传输线上的电能仍然不能满足所述第一传输线所对应的用户端的需求；也可以是第三传输线出现故障时或电能无法满足对应的用户端的需求时，第一传输线或/和第二传输线为所述第三传输线提供电能。
在本发明实施例中，所述第一位置与所述母线之间设有第一交直流转换器，所述第一位置与所述用户端之间设有第一直交流转换器；所述第二位置与所述母线之间设有第二交直流转换器，所述第二位置与所述用户端之间设有第二直交流转换器；所述第三位置与所述母线之间设有第三交直流转换器，所述第三位置与所述用户端之间设有第三直交流转换器。
在具体实施中，相比传统配用电使用交流电作为传输电流，通过设置交直流转化器和直交流转化器，使所述连接路径以直流形式传输电能。
本发明实施例中，所述连接途径为具有第一开关和第二开关的线缆或导体，所述第一开关处于所述第一位置与所述第二开关之间；所述补充连接途径为具有第三开关的线缆或导体，所述连接途径与所述补充连接途径的连接节点在所述第一开关与所述第二开关之间。
在具体实施中，第一开关闭合时，所述第一传输线与所述连接途径导通；所述第二开关闭合时，所述第二传输线与所述连接途径导通。
在具体实施中，所述连接途径与所述补充连接途径的连接节点在所述第一开关与所述第二开关之间。所述第三开关闭合时，所述第三传输线与通过补充连接途径与所述连接途径导通。
在具体实施中，由于每条传输线上均设有交直流转换器和直交流转换器，同时连接途径的两端均设置在交直流转换器和直交流转换器之间，补充连接途径的一端设置在交直流转换器和直交流转换器之间。因此，在连接途径和补充连接途径在导通的情况下传输的电能为直流电。
在具体实施中，使用直流电为其他的传输线提供电力时，可以避免考虑电压的相位和频率等同期因素；同时直流电能可通过电力电子器件瞬时将电能经直交流转换器转化为终端用户需要的电能，使用户感受不到电力的中断和电力传输路径的切换相比传统配用电使用交流电作为传输电流，这是在传输线路上的连接途径和补充连接途径中使用直流电的优势。
本发明实施例中，所述预设条件为：所述第一传输线电压处于预设区间之外，或所述第二传输线电压处于预设区间之外；在满足所述预设条件时所述，所述第一开关与所述第二开关闭合。预设区间可以根据实际情况由用户设置。
在具体实施中，如果第一传输线上的电压或第二传输线上的电压处于预设区间外，所述第一开关与所述第二开关闭合，此时，其中一条传输线路为另一条传输线路供电。由于传输线路上设置有交直流转换器，交直流转换器将本地电源交流电转换为直流电，因此，进行电力传输的连接途径上流过的是直流电，接收电力的传输线在接收到直流电后，只需通过直交流转换器将直流电转换为交流电后即可提供给用户端。
在具体实施中，所述第一交直流转换器和第二交直流转换器的容量值分别为第一预设容量和第二预设容量。
在具体实施中，所述第一交直流转换器和第二交直流转换器的容量值可以综合考虑具体的网络拓扑、工程预算等因素综合设置第一预设容量和第二预设容量。
本发明实施例中，所述补充预设条件为：在满足所述预设条件时，所述第一预设容量或者第二预设容量小于用户端的需求量；在满足所述补充预设条件时，所述第三开关闭合。
在具体实施中，所述第一预设容量或者第二预设容量可能小于失电支路用户端的电力需求量，此时，所述补充预设条件可以根据实际电能提供量和用户的需求量之间的差距设置，在实际电能提供量和用户的需求量之间的差距达到一定数值时，所述补充预设条件满足，所述第三开关闭合，所述第三传输线为所述第一传输线或第二传输线供电。
在具体实施中，所述补充预设条件可以由用户根据实际情况设置。
本发明实施例中，所述第一开关与所述第一位置之间设有第一电能储存器；所述第二开关与所述第二位置之间设有第二电能储存器；所述第三开关与所述第三位置之间设有第三电能储存器。
在具体实施中，由于传输路径的拓扑切换和补充电能供给需要时间完成(秒级)，而某些用户甚至无法承受短时间的电力中断，因此设置电能储存器，电能储存器释放电能提供给用户的时间较短，以弥补短时电力中断给用户造成的损失。
在具体实施中，电能储存器也可以为其他的传输线提供电能。
在具体实施中，在正常工作时，电能储存器可以使用本地交直流变换器的输出直流电作为充电电源。。
在具体实施中，电能储存器释放直流电能，直流电能一方面在本直流电源中断时为本地用户负荷通过本支路直交流变换器提供短时电力支撑，同时可为其它失电支路提供短时电力支撑。。
本发明实施例中，所述第一开关与所述第一位置之间设有外部直流电源接入端口；所述第二开关与所述第二位置之间设有外部直流电源接入端口；所述第三开关与所述第三位置之间设有外部直流电源接入端口。
在具体实施中，设置外部直流电源接入端口可以实现将外部能源接入本配用电网络，外部直流电源接口可接入太阳能电源、小型风能等清洁能源或新型能源。

Claims (10)

1.一种配用电网络拓扑，其特征在于，包括输入部和传输部，其中：
所述输入部用于外接输入电源，且所述输入部具有用于与所述传输部连接的母线；
所述传输部具有用于接收所述输入部的电流并传输至用户端的第一传输线与第二传输线，所述第一传输线的一端与所述母线连接，所述第二传输线的一端与所述母线连接，所述第一传输线上的第一位置与所述第二传输线上的第二位置之间具有连接途径，在满足预设条件下，所述连接途径导通，所述第一位置与所述第二位置通过所述连接途径电连接。
2.根据权利要求1所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述传输部还包括第三传输线，所述第三传输线的一端与所述母线连接，用于接收所述输入部的电流并传输至用户端，所述第三传输线上的第三位置与所述连接途径之间具有补充连接途径，在满足补充预设条件下，所述补充连接途径导通，所述第三位置通过所述补充连接途径与所述连接途径电连接。
3.根据权利要求2所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述第一位置与所述母线之间设有第一交直流转换器，所述第一位置与所述用户端之间设有第一直交流转换器；
所述第二位置与所述母线之间设有第二交直流转换器，所述第二位置与所述用户端之间设有第二直交流转换器；
所述第三位置与所述母线之间设有第三交直流转换器，所述第三位置与所述用户端之间设有第三直交流转换器。
4.根据权利要求3所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述连接途径为具有第一开关和第二开关的电线，所述第一开关处于所述第一位置与所述第二开关之间；所述补充连接途径为具有第三开关的电线，所述连接途径与所述补充连接途径的连接节点在所述第一开关与所述第二开关之间。
5.根据权利要求4所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述预设条件为：所述第一传输线电压处于预设区间之外，或所述第二传输线电压处于预设区间之外；在满足所述预设条件时所述，所述第一开关与所述第二开关闭合。
6.根据权利要求5所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述补充预设条件为：所述第一传输线电压处于预设区间之外，且所述第一开关闭合；或所述第二传输线电压处于预设区间之外，且所述第二开关闭合；在满足所述补充预设条件时，所述第三开关闭合。
7.根据权利要求5所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述第一交直流转换器和第二交直流转换器的容量值分别为第一预设容量和第二预设容量。
8.根据权利要求7所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述补充预设条件为：在满足所述预设条件时，所述第一预设容量或者第二预设容量小于用户端的需求量；在满足所述补充预设条件时，所述第三开关闭合。
9.根据权利要求4所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述第一开关与所述第一位置之间设有第一电能储存器；所述第二开关与所述第二位置之间设有第二电能储存器；所述第三开关与所述第三位置之间设有第三电能储存器。
10.根据权利要求4所述的配用电网络拓扑，其特征在于，
所述第一开关与所述第一位置之间设有外部直流电源接入端口；所述第二开关与所述第二位置之间设有外部直流电源接入端口；所述第三开关与所述第三位置之间设有外部直流电源接入端口。
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