一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法及相应的系统技术方案

技术编号:15691881 阅读:62 留言:0更新日期:2017-06-24 05:27
本发明专利技术提供一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法,包括梳理柔性中压直流配电网的应用方向和需求,确定所述柔性中压直流配电网的接入对象;根据接入对象的类型、电压等级和容量,确定柔性中压直流配电网的主回路结构、电压等级和容量;确定柔性中压直流配电网的运行方式;确定各类换流器的运行方式及技术要求;对各类换流器进行选型,明确主换流器的拓扑结构;对主接线方式进行选型,明确主接线方式;对接线方式进行选型,明确接地方式。实施本发明专利技术,能够为直流配电网的系统规划、能源管理、控制保护策略、绝缘配合研究等提供参考。

Unified design method and corresponding system of flexible medium voltage DC distribution network system frame

The invention provides a unified design method of flexible medium voltage system of DC power distribution network architecture, including the application direction and demand analysis of flexible medium voltage DC power distribution network, determining the access object of the flexible medium voltage DC distribution network; according to the type of access to the object, the voltage level and capacity, determine the flexible medium voltage DC distribution network structure of the main circuit and the voltage level and capacity; determine the operation mode of flexible medium voltage DC distribution network; determine the operation modes of various converters and technical requirements; for all kinds of converter selection, topology clear main converter; selection of main wiring, clear main wiring; selection of wiring, clear grounding mode. The invention can provide reference for the system planning, the energy management, the control and protection strategy, the insulation coordination study of the DC distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法及相应的系统
本专利技术涉及智能配电网接入
,尤其涉及一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法及相应的系统。
技术介绍
随着新能源发电和电网负荷类型的发展,基于柔性直流技术的智能配电网已成为城市新型配电网的发展趋势。柔性直流配电网系统架构的分析和设计是系统规划、能源管理、控制保护策略、绝缘配合研究的基础。目前,国内外针对直流配电网的研究主要集中在拓扑结构、控制方式、电压等级和保护等方面,对基于柔性直流技术的智能配电网系统架构的统一分析和设计方法研究较少。直流输电的系统架构相对简单,传统高压直流输电系统通过换流变压器与交流电网之间实现连接,柔性直流输电系统一般通过联接变压器与交流电网相连接,而没有其他接入对象。柔性直流中压配电网系统架构,目前还没有形成统一的标准,虽然可以参考高压直流输电系统和柔性直流输电系统与交流电网连接方式的设计思路和原则,但由于基于柔性直流技术的智能配电网在拓扑结构上与高压直流输电和柔性直流输电系统有较大的不同,其直流线路的负荷包括了交/直流敏感负荷、含分布式电源的交/直流微网以及储能装置等,因此柔性中压直流配电网系统架构的分析和设计方法需要专门分析和验证。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于,提供一种柔性中压直流配电网系统架构的统一分析和设计方法及相应的系统,能够为直流配电网的系统规划、能源管理、控制保护策略、绝缘配合研究等提供参考。为了解决上述技术问题,本专利技术实施例提供了一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法,所述方法包括:a、梳理柔性中压直流配电网的应用方向和需求,确定所述柔性中压直流配电网的接入对象;根据接入对象的类型、电压等级和容量,确定柔性中压直流配电网的主回路结构、电压等级和容量;b、根据系统运行要求,确定柔性中压直流配电网的运行方式;根据所述柔性中压直流配电网的运行方式,确定各类换流器的运行方式及技术要求;c、根据各类换流器的运行方式及技术要求,对各类换流器进行选型,明确主换流器的拓扑结构;d、根据柔性中压直流配电网的主回路结构和主换流器拓扑结构,对主接线方式进行选型,明确主接线方式;e、根据柔性中压直流配电网的主接线方式以及系统可靠性需求,对接线方式进行选型,明确接地方式。优选地,所述步骤a中的接入对象包括:无功率反送的交流敏感负荷、有功率反送的交流微网、无功率反送的直流微网、有功率反送的大容量储能;所述柔性中压直流配电网的主回路结构为具有两个独立交流电源的“手拉手”直流配电网络拓扑,中压直流电压等级±10kV,容量25MW。优选地,所述步骤b中的柔性中压直流配电网的运行方式包括:双端供电运行方式、单换流器运行方式、双端隔离运行方式、功率支援运行方式、STATCOM运行方式。优选地,所述步骤c中主换流器主要包括:连接交流配电网与中压直流配电网的VSC换流器,连接中压直流配电网和低压直流配电网的直流变压器;所述的VSC换流器的拓扑结构包括:两电平换流器、三电平换流器和模块化多电平换流器;所述的直流变压器的拓扑结构包括:器件串联直流变压器、多重化直流变压器和模块化多电平直流变压器。优选地,所述步骤d中主接线方式主要包括:单极不对称接线方式、单极对称接线方式和双极接线方式。优选地,所述步骤e中接地方式主要包括:交流侧接地和直流侧接地,以及高阻接地和低阻接地;当直流侧存在接地点时,优先选择直流侧接地;当直流侧不存在接地点时,优先选择交流侧接地;当可靠性要求较高时,选择高阻接地,保证单极短路故障时系统持续运行,否则选择低阻接地。实施本专利技术实施例,具有如下有益效果:在本专利技术实施例中,由于通过柔性中压直流配电网的应用方向和需求,确定所述柔性中压直流配电网的接入对象,从而确定柔性中压直流配电网的主回路结构、电压等级和容量。并根据系统运行要求,确定柔性中压直流配电网的运行方式,以及确定各类换流器的运行方式及技术要求。根据各类换流器的运行方式及技术要求,对各类换流器进行选型,明确主换流器的拓扑结构并对主接线方式进行选型,明确主接线方式。根据主接线方式以及系统可靠性需求,对接线方式进行选型,明确接地方式。本专利技术根据柔性中压直流配电网的系统运行要求,通过预设的分析软件对主换流器电气量参数进行计算,对主换流器区域接线进行设计,从而得到所需柔性中压直流配电网的系统架构,为直流配电网的系统规划、能源管理、控制保护策略、绝缘配合研究等提供了参考。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法的流程图;图2(a)为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网接入输电系统的应用方向;图2(b)为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网接入微电网系统的应用方向;图3为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的接入对象;图4为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的主回路结构;图5为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的换流器运行方式及技术要求;图6为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的换流器VSC1和VSC2拓扑结构示意图;图7为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的换流器VSC3拓扑结构示意图;图8为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的换流器UVSC拓扑结构示意图;图9为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的换流器DCSST拓扑结构示意图;图10为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的换流器UDCSST拓扑结构示意图;图11为本专利技术实施例提供的柔性中压直流配电网的主回路接线和接地方式。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示,为本专利技术实施例中,提供的一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法。在步骤S10中,梳理柔性中压直流配电网的应用方向和需求,确定所述柔性中压直流配电网的接入对象;根据接入对象的类型、电压等级和容量,确定柔性中压直流配电网的主回路结构、电压等级和容量。首先梳理柔性中压直流配电网的应用方向和需求,如图2(a)所示,从输电网向配电网的发展来看,在柔性中压直流配电网接入输电系统存在如下的几种应用方向和需求:其一、为直流输电向配电的发展提供配电接口,中压直流配电母线可以通过直流变压器直接与直流输电网连接,而无需经过交流电网的过渡,减少变换环节,提高系统可靠性,可参见左侧的图片所示;其二、通过AC/DC变换隔离交流输配电系统电压跌落、治理谐波、补偿无功功率,可参见中间的图片所示;其三、采用多端配电结构,多电源相互支撑提高供电可靠性,可参见右侧的图片所示。如图2(b)所示,从微电网向配电网的发展来看,在柔性中压直流配电网接入微电网系统存在如下的几种应用方向和需求:其一、面向有高可靠性和高电能质量需求的大功率交流电力用户、变频负荷、直流负荷等,提供可定制性的高质量供电解决方案,可参见左侧两个图片所示;其二为大容量电动汽车充电站(包括V2G形式)、电池储能站和光伏发电站等提本文档来自技高网...
一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法及相应的系统

【技术保护点】
一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法,其特征在于,所述方法包括:a、梳理柔性中压直流配电网的应用方向和需求,确定所述柔性中压直流配电网的接入对象;根据接入对象的类型、电压等级和容量,确定柔性中压直流配电网的主回路结构、电压等级和容量;b、根据系统运行要求,确定柔性中压直流配电网的运行方式;根据所述柔性中压直流配电网的运行方式,确定各类换流器的运行方式及技术要求;c、根据各类换流器的运行方式及技术要求,对各类换流器进行选型,明确主换流器的拓扑结构;d、根据柔性中压直流配电网的主回路结构和主换流器拓扑结构,对主接线方式进行选型,明确主接线方式;e、根据柔性中压直流配电网的主接线方式以及系统可靠性需求,对接线方式进行选型,明确接地方式。

【技术特征摘要】
1.一种柔性中压直流配电网系统架构的统一设计方法,其特征在于,所述方法包括:a、梳理柔性中压直流配电网的应用方向和需求,确定所述柔性中压直流配电网的接入对象;根据接入对象的类型、电压等级和容量,确定柔性中压直流配电网的主回路结构、电压等级和容量;b、根据系统运行要求,确定柔性中压直流配电网的运行方式;根据所述柔性中压直流配电网的运行方式,确定各类换流器的运行方式及技术要求;c、根据各类换流器的运行方式及技术要求,对各类换流器进行选型,明确主换流器的拓扑结构;d、根据柔性中压直流配电网的主回路结构和主换流器拓扑结构,对主接线方式进行选型,明确主接线方式;e、根据柔性中压直流配电网的主接线方式以及系统可靠性需求,对接线方式进行选型,明确接地方式。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤a中的接入对象包括:无功率反送的交流敏感负荷、有功率反送的交流微网、无功率反送的直流微网、有功率反送的大容量储能;所述柔性中压直流配电网的主回路结构为具有两个独立交流电源的“手拉手”直流配电网络拓扑,中压直流电压等级±10kV,容量25MW。3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤b中的柔性中压直流...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵宇明赵彪刘国伟宋强胡子珩姚森敬
申请(专利权)人:深圳供电局有限公司清华大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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