一种远程分布式直流供电系统及其控制方法技术方案

一种远程分布式直流供电系统，包括用于直流母线的电缆、在所述电缆上设置的多个分布式发电模块和分布式负荷模块，在所述直流母线一端设置的双向逆变器以实现并网；所述分布式发电模块为电流型电源。所述系统还包括用于在所述分布式发电模块、分布式负荷模块和双向逆变器之间进行闭环调节的控制回路。本发明专利技术针对沿路设备分散，间距较远，难以为分布式的小型用电设施提供长期稳定的电力的技术问题，设计了一款应用在直流电网中的远程分布式直流供电系统，使较长直流母线的电压和电流得到精准的控制，达到稳定的电网运行效果。

【技术实现步骤摘要】
一种远程分布式直流供电系统及其控制方法
本专利技术涉及一种远程分布式直流供电系统及其控制方法，属于远程分布式直流供电的

技术介绍
高速公路两侧的广告牌、监控、基站等设施需要长期稳定供电，沿路设备分散，间距较远，每台设备的电力需求又较小，若按普通电网设计往往成本较高。因此远程分布式直流供电系统在高速公路上能够较好的发挥其特点，为分布式的小型用电设施提供长期稳定的电力。该远程分布式直流供电系统除了用电节点，还包含大量的可再生能源发电节点和储能节点，如光伏、风电等。长达10～20公里的直流母线的电压和电流需要精准的控制，才能得到稳定的电网运行效果。中国专利文献CN106981866A公开了一种分布式直流供电系统，属于电网供电
；系统包括：供电单元连接至一一级直流母线，并分别接入外部的供电源；配电单元连接至一级直流母线，并分别连接至一二级直流母线；每个供电单元中分别设置一第一监控模块，第一监控模块连接至一监控总线；每个配电单元中分别设置一第二监控模块，第二监控模块连接至监控总线。相比于该专利文献，本专利技术只需一条直流母线，且各模块在控制时无需区分供电单元还是配电单元，由主控制器统一协调控制。中国专利文献CN103036260A公开了一种再生能源与市电互相备援的直流供电系统，其利用再生能源发电装置转换为直流电力输出予稳压模块，稳压模块以额定电压传送至电池组，以及电池组连接一市电备援直流转换器，由该市电备援直流转换器以预定电力供给电池组；电池组包含一电位控制模块和一电力切换模块，通过该电力切换模块选择供电模式予电池组，且由电池组输出并供应与其电连接的直流负载；藉此以形成互相备援并达到提高其稳定和高效率的直流供电系统。该专利文献无需电池组稳压，且为分布式控制，而不仅仅只是一个电位控制模块和一个电力切换模块。中国专利文献CN203536997U一种带负荷控制的不间断直流供电系统，其特征在于：包括直流电源设备和直流输出配电模块，直流电源设备内装有蓄电池组和现场监控系统，直流输出配电模块内装有若干路独立的负载和智能开关，蓄电池组通过直流输出母线与若干路独立的负载连接，每一个负载与直流输出母线之间还连接一个智能开关，现场监控系统与蓄电池组连接并监测蓄电池容量及直流输出功率，现场监控系统还通过现场总线与若干智能开关连接并控制智能开关的开闭。该专利文献只能作为不间断电源使用，没有远距离输电的电压补偿和控制内容，很难实现公里级以上的远距离直流输电。中国专利文献CN103872675B包括：新能源直流电力光伏阵列P1接入端、P2接入端、Pn接入端、直流输入电力线P1、直流输入电力线P2、直流输入电力线Pn、监测电路、汇流母线保护电路、控制模块、汇流电力母线、汇流母线防雷电路、直流输出L1端、直流输出Lm端、防雷接地端、通信接口、系统总线、直流输出电力线及电控开关电路K1及Km。可以随着发电供电功率的变化进行实时调控，使每一路直流输出端的电力功率满足相应逆变子系电力功率的供电要求，使逆变器达到高效运行的电力功率范围内，提高了系统效率、节省了大量自耗，对于离网发电供电系统尤其重要，效果更加显著。该专利文献是光伏逆变器可接入多条直流母线连接的多个光伏阵列，通过电力功率控制离网系统的发电功率，而本专利技术总线拓扑和控制方法和文献中的有明显区别，所采用的分布式电压动态控制方法目的是使小线径的长距离输电线损控制在合理范围。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种远程分布式直流供电系统。本专利技术还提供上述远程分布式直流供电系统的控制方法。本专利技术的技术方案如下：一种远程分布式直流供电系统，包括用于直流母线的电缆、在所述电缆上设置的多个分布式发电模块和分布式负荷模块，在所述直流母线一端设置的双向逆变器以实现并网；所述分布式发电模块为电流型电源。本专利技术在所述直流母线上布置多个分布式发电模块和分布式负荷模块，所述双向逆变器在直流母线的一端；所述分布式发电模块为电流型电源，正常工作状态下以最大功率输出向直流母线提供电流，而双向逆变器则可根据母线电压来调节并网发电量或用电量，维持直流母线电压平衡。根据本专利技术优选的，所述系统还包括用于在所述分布式发电模块、分布式负荷模块和双向逆变器之间进行闭环调节的控制回路。根据本专利技术优选的，当双向逆变器处于整流工作状态时，所述控制回路包括：电压调节器、电压最小值判断模块、超载调节模块以及控制输出的电压限幅模块。双向逆变器处于整流工作状态时，将其称之为整流器。所述整流器输出电压限制给定值和整流器实际输出电压值做差，差值作为电压调节器输入；各个分布节点电压采样经过电压最小值判断模块，输出直流母线上的电压最小值，作为超载调节模块的输入；电压调节器的输出和超载调节模块的输出的和作为整流器的控制量，完成整流器对直流母线输出电压的控制。根据本专利技术优选的，当双向逆变器处于逆变工作状态时，所述控制回路包括：多状态时滞电压调节器、电压最大值判断模块以及控制输出的电压限幅模块。双向逆变器处于逆变工作状态时，将其称之为逆变器。各个分布节点电压采样经过电压最大值判断模块，输出直流母线上的电压最大值；直流母线电压限制给定值和直流母线上的电压最大值做差，差值作为多状态时滞电压调节器的输入；多状态时滞电压调节器的输出经过电压限幅模块作为逆变器的控制量，完成逆变器直流母线输入电压的控制。根据本专利技术优选的，所述电缆为小线径双线制线缆；所述电缆的长度为10～20公里。上述远程分布式直流供电系统的控制方法，包括如下：当分布式发电模块发电不足时，则，所述双向逆变器工作在整流状态，由三相交流电网向所述远程分布式直流供电系统所在的直流电网供电；当所述分布式发电模块发电超出负荷需求时，则，所述双向逆变器工作在逆变状态，由所述远程分布式直流供电系统所在的直流电网向三相交流电网供电。根据本专利技术优选的，控制所述双向逆变器工作在整流状态的方法如下：系统采用闭环反馈控制双向逆变器直流母线侧电压。根据本专利技术优选的，将双向逆变器的直流母线整流电压Vo控制在直流母线设定的最高控制电压以下。以尽可能减小利用小线径线缆长距离传输中的线损问题，并且保护直流母线不会过压。分布式发电节点发的电量无法满足公路沿线分布式的负荷时，所述远程分布式直流供电系统所在的直流电网需要从三相交流电网获取电能，双向逆变器工作在整流状态。将双向逆变器的直流母线整流电压Vo控制在直流母线的最高控制电压以下，以减小线缆的长距离线损。根据本专利技术优选的，所述双向逆变器工作在整流状态时，当直流母线某一处的分布式负荷过大，造成直流母线电压低于系统正常工作电压时，即线路节点电压过低，线损过大，系统无法正常工作，则将不重要的负荷节点暂时关闭，以维持远距离直流母线处在正常的线损工作模式下；当直流母线电压达到系统正常工作电压，并达到系统预设的电压值后，恢复暂时关闭的负荷节点工作。由于线路较长，线路上的阻抗和电压降较大，因此直流母线两端会有较大的电压差，需要协调控制母线电压和各个分布式负荷模块的工作状态，而各个分布式发电模块的并网电流处于最大功率输出模式，才能较好的控制远程直流供电系统的稳定。根据本专利技术优选的，当直流电网超载时，采用超载调节模块和Vo电压控制实现对所述不重要负荷节点暂时关闭或恢复。根据本专利技术优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种远程分布式直流供电系统，其特征在于，该系统包括用于直流母线的电缆、在所述电缆上设置的多个分布式发电模块和分布式负荷模块，在所述直流母线一端设置的双向逆变器以实现并网；所述分布式发电模块为电流型电源；所述系统还包括用于在所述分布式发电模块、分布式负荷模块和双向逆变器之间进行闭环调节的控制回路。

【技术特征摘要】
1.一种远程分布式直流供电系统，其特征在于，该系统包括用于直流母线的电缆、在所述电缆上设置的多个分布式发电模块和分布式负荷模块，在所述直流母线一端设置的双向逆变器以实现并网；所述分布式发电模块为电流型电源；所述系统还包括用于在所述分布式发电模块、分布式负荷模块和双向逆变器之间进行闭环调节的控制回路。2.根据权利要求1所述的一种远程分布式直流供电系统，其特征在于，当双向逆变器处于整流工作状态时，所述控制回路包括：电压调节器、电压最小值判断模块、超载调节模块以及控制输出的电压限幅模块。3.根据权利要求1所述的一种远程分布式直流供电系统，其特征在于，当双向逆变器处于逆变工作状态时，所述控制回路包括：多状态时滞电压调节器、电压最大值判断模块以及控制输出的电压限幅模块。4.根据权利要求1所述的一种远程分布式直流供电系统，其特征在于，所述电缆为小线径双线制线缆；所述电缆的长度为10～20公里。5.如权利要求1-4任意一项所述远程分布式直流供电系统的控制方法，其特征在于，该控制方法包括如下：当分布式发电模块发电不足时，则，所述双向逆变器工作在整流状态，由三相交流电网向所述远程分布式直流供电系统所在的直流电网供电；当所述分布式发电模块发电超出负荷需求时，则，所述双向逆变器工作在逆变状态，由所述远程分布式直流供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏，王吉武，
申请(专利权)人：山东鼎维数字技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37