一种配变动态增容智能储能装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种配变动态增容智能储能装置及控制方法，所述装置包括中央监控单元、光储单元、功率变换单元和外辅设备；光储单元包括储能电池、电池管理系统和光伏阵列；外辅设备采集台区负载率并发送至中央监控单元；电池管理系统采集储能电池SOC并发送至中央监控单元；当台区负载率大于高定值且储能电池SOC大于可放电定值，控制储能电池为电网供电；当台区负载率小于低定值且储能电池SOC小于可充电定值，控制电网为储能电池充电；当储能电池处于满充状态且台区负载率小于高定值，控制光伏阵列为电网供电。本发明专利技术能提升配电网供电能力和供电质量。

【技术实现步骤摘要】
一种配变动态增容智能储能装置及控制方法
本专利技术涉及电力控制领域，具体涉及一种配变动态增容智能储能装置及控制方法。
技术介绍
随着我国经济发展和社会进步，工农业生产以及民生用电量也在逐年攀升，且用电需求呈多元化趋势，对电力部门的供电要求也越来越高。在国家电网公司所覆盖的许多农网地区，由于当地网架结构薄弱，电力供应的保障仍是突出问题。特别是全年用电负载率低，峰值用电具有时段性或季节性，特定时期内尖峰负荷突出，时常造成台区配变、线路过载和台区低电压，供电能力无法保障。如何解决配电变压器重过载运行，避免设备事故发生，提高供电质量、供电可靠率和优质服务水平显得尤为重要。
技术实现思路
针对上述技术中存在的问题，本专利技术提供一种配变动态增容智能储能装置及控制方法，能提升配电网供电能力和供电质量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，提供一种配变动态增容智能储能装置，包括中央监控单元、光储单元、功率变换单元和外辅设备；所述光储单元包括储能电池、电池模块管理单元和光伏阵列；所述外辅设备采集台区负载率并发送至中央监控单元；所述电池模块管理单元采集储能电池SOC并发送至中央监控单元；当台区负载率大于高定值且储能电池SOC大于可放电定值，中央监控单元控制储能电池经功率变换单元为电网供电(储能电池放电)；当台区负载率小于低定值且储能电池SOC小于可充电定值，中央监控单元控制电网经功率变换单元为储能电池充电；当储能电池处于满充状态且台区负载率小于高定值，中央监控单元控制光伏阵列经功率变换单元为电网供电；所述功率变换单元受控于中央监控单元；中央监控单元对功率变换单元进行启停及工作模式控制。优选的，所述中央监控单元与光储单元、功率变换单元、外辅设备之间采用RS485通信方式，通信协议为MODBUS。优选的，所述电池所述光伏阵列与储能电池分别经直流接触器连接到直流母线(功率变换单元的直流侧)。优选的，所述光储单元通过直流电缆带压接端子方式与功率变换单元连接。优选的，所述功率变换单元包括DC/DC变换器和DC/AC变换器。优选的，所述功率变换单元的交流侧经外辅设备与电网连接。所述功率变换单元通过三相四线交流电缆与外辅设备连接。优选的，所述外辅设备包括HPLC(电力线宽带载波)模块，外辅设备与台区集中器通过HPLC通信技术通信连接，实时采集台区负载信息，包括台区负载率等。优选的，所述智能储能装置采用上杆式安装方式，以并联方式接入配电台区380V主线。优选的，所述外辅设备与电网通过并网线缆连接。优选的，所述外辅设备包括并网断路器(出口断路器)和并网线缆(电网接入线缆)；所述并网断路器一侧与功率变换单元的交流侧相连，另一侧连接并网线缆，并网线缆通过并沟线夹与配电线路配电台区380V主线连接。优选的，所述并网断路器配置过流保护和漏电保护。所述外辅设备包括开关电源，用于从功率变换单元的交流侧取电为中央监控单元、电池管理系统、功率变换单元控制器和外辅设备中其它用电模块供电。优选的，所述中央监控单元包括控制器、通信模块、交换机、显示器，所述控制器采用嵌入式微处理器，执行数据处理、控制逻辑等，所述通信模块包含RS485通信接口、以太网口，所述交换机包含高速4G模块、WIFI联网服务、以太网口等。优选的，所述中央监控单元通过高速4G模块实现与配网主站(远程监控)的通信。优选的，所述储能电池是由若干个电池模块构成的电池簇，每个电池模块包括多个电池单体；所述电池管理系统采用电池模块管理单元和电池控制单元两级架构；每个电池模块配置一个电池模块管理单元，负责该电池模块内电池单体的管理，包括各电池单体信息采集、均衡、信息上送和热管理；整个电池簇配置一个电池控制单元，与各个电池模块管理单元通信连接，负责管理各个电池模块管理单元，同时负责电池簇的电流采集、总电压采集、绝缘电阻检测和SOC估算，并在电池簇状态发生异常时使其退出运行。优选的，所述中央监控单元通过通信获取光储单元和功率变换单元的状态进行显示及异常告警。优选的，光储单元的电池管理系统包括电压传感器和温度传感器，用于对储能电池的电压和温度进行监测，当电池管理系统发出过压、欠压、过温、欠温等告警信号时，中央监控单元根据严重等级控制功率变换单元降功率、待机、停机。另一方面，提供一种配变动态增容智能储能控制方法，采用上述的配变动态增容智能储能装置，所述控制方法包括以下步骤：所述中央监控单元通过外辅设备实时采集台区负载信息，包括台区负载率等；当台区负载率大于高定值且储能电池SOC大于可放电定值，中央监控单元控制储能电池经功率变换单元为电网供电(储能电池放电)；当台区负载率小于低定值且储能电池SOC小于可充电定值，中央监控单元控制电网经功率变换单元为储能电池充电；当储能电池处于满充状态且台区负载率小于高定值，中央监控单元控制光伏阵列经功率变换单元为电网供电。优选的，设置一定的回滞区间，防止频繁启动充放电控制。优选的，所述台区负载信息包括有功功率和无功功率；若根据有功功率、无功功率计算得功率因数小于1，在优先满足电网有功功率需求后，控制储能电池对电网进行无功补偿。优选的，所述台区负载信息包括三相电压；在非负荷用电高峰期，控制智能储能装置工作在离网模式，用于临时供电、应急保电、不停电作业等方面；当控制智能储能装置工作在离网模式时，中央监控单元向功率变换单元发三相电压控制指令(即恒压控制，使功率变换单元按给定电压恒压输出)；当控制智能储能装置工作在并网模式时，中央监控单元根据实时采集的台区负载信息向功率变换单元发三相电流控制指令(即恒流控制)；通过进行分相控制，以抑制三相不平衡控制。优选的，当负载功率PL大于r1倍变压器容量PT，且储能电池SOC大于p1，根据P放＝min{PL-r1·PT，P最大可放}计算储能电池可以放电的有功功率P放，根据P放和当前台区负载三相电压，计算出可以补偿给电网的三相电流，下发相应控制指令给功率变换单元控制储能电池经功率变换单元为电网供电；其中PL-r1·PT为需要补偿的有功功率，P最大可放为储能电池最大放电功率；当检测到负载功率PL小于r2倍变压器容量PT，且电池SOC小于p2，根据P充＝min{r1·PT-PL，P最大可充}计算储能电池可以充电的有功功率P充，根据P充和当前台区负载三相电压，计算出可以为储能电池充电的三相电流，下发相应控制指令给功率变换单元，控制电网经功率变换单元为储能电池充电；其中P最大可充为储能电池最大充电功率；当储能电池处于满充状态且台区负载率小于r1倍PT，控制光伏阵列经功率变换单元为电网供电。优选的，设定r1＝0.95，r2＝0.7，p1＝8％，p2＝100％。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供一种配变动态增容智能储能装置及控制方法，所述智能储能装置包括中央监控单元、光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配变动态增容智能储能装置，其特征在于，包括中央监控单元、光储单元、功率变换单元和外辅设备；/n所述光储单元包括储能电池、电池管理系统和光伏阵列；/n所述外辅设备采集台区负载率并发送至中央监控单元；所述电池管理系统采集储能电池SOC并发送至中央监控单元；/n当台区负载率大于高定值且储能电池SOC大于可放电定值，中央监控单元控制储能电池经功率变换单元为电网供电；/n当台区负载率小于低定值且储能电池SOC小于可充电定值，中央监控单元控制电网经功率变换单元为储能电池充电；/n当储能电池处于满充状态且台区负载率小于高定值，中央监控单元控制光伏阵列经功率变换单元为电网供电；/n所述功率变换单元受控于中央监控单元；中央监控单元对功率变换单元进行启停及工作模式控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种配变动态增容智能储能装置，其特征在于，包括中央监控单元、光储单元、功率变换单元和外辅设备；
所述光储单元包括储能电池、电池管理系统和光伏阵列；
所述外辅设备采集台区负载率并发送至中央监控单元；所述电池管理系统采集储能电池SOC并发送至中央监控单元；
当台区负载率大于高定值且储能电池SOC大于可放电定值，中央监控单元控制储能电池经功率变换单元为电网供电；
当台区负载率小于低定值且储能电池SOC小于可充电定值，中央监控单元控制电网经功率变换单元为储能电池充电；
当储能电池处于满充状态且台区负载率小于高定值，中央监控单元控制光伏阵列经功率变换单元为电网供电；
所述功率变换单元受控于中央监控单元；中央监控单元对功率变换单元进行启停及工作模式控制。


2.根据权利要求1所述的配变动态增容智能储能装置，其特征在于，所述外辅设备与台区集中器通过HPLC通信连接，实时采集台区负载信息。


3.根据权利要求1所述的配变动态增容智能储能装置，其特征在于，所述中央监控单元与配网主站通信连接。


4.根据权利要求1所述的配变动态增容智能储能装置，其特征在于，所述储能电池是由若干个电池模块构成的电池簇，每个电池模块包括多个电池单体；所述电池管理系统采用电池模块管理单元和电池控制单元两级架构；每个电池模块配置一个电池模块管理单元，负责该电池模块内电池单体的管理，包括各电池单体信息采集、均衡、信息上送和热管理；整个电池簇配置一个电池控制单元，与各个电池模块管理单元通信连接，负责管理各个电池模块管理单元，同时负责电池簇的电流采集、总电压采集、绝缘电阻检测和SOC估算，并在电池簇状态发生异常时使其退出运行。


5.根据权利要求1所述的配变动态增容智能储能装置，其特征在于，所述电池管理系统包括电压传感器和温度传感器，用于对储能电池的电压和温度进行监测，当电池管理系统发出过压、欠压、过温或欠温告警信号时，中央监控单元根据严重等级控制功率变换单元降功率、待机或停机。


6.根据权利要求1所述的配变动态增容智能储能装置，其特征在于，所述外辅设备包括并网断路器和并网线缆；所述并网断路器一侧与功率变换单元的交流侧相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余斌，万代，黎刚，朱光明，欧阳帆，朱维钧，梁文武，李辉，许立强，臧欣，李理，严亚兵，徐浩，洪权，李刚，熊尚峰，吴晋波，刘海峰，徐波，陶莉，
申请(专利权)人：国网湖南省电力有限公司，国网湖南省电力有限公司电力科学研究院，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43