一种变电站直流配电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种变电站直流配电系统，包括飞轮储能系统、交直流变换器；所述飞轮储能系统包括：飞轮本体、电机和飞轮储能控制系统，所述飞轮本体通过轴承连接电机；所述飞轮储能控制系统包括：控制器和电力电子变换器，所述控制器控制所述电机的工作模式，所述电力电子变换器分别连接电机和直流母线，所述直流母线连接所述交直流变换器；所述交直流变换器的输出端与负载直接连接，在市电失电情况下通过飞轮储能系统向负载供电。可靠性高，空间占用小，基本上不用维护，使用寿命长。

【技术实现步骤摘要】
一种变电站直流配电系统
本技术属于电力设备
，具体涉及一种变电站直流配电系统。
技术介绍
为保证在变电站(所)正常运行和事故停电状态下为计算机、自动化仪表、继电保护设备提供不间断的两用(交流-直流)电源。电站停电的情况下，UPS满负荷、连续供电的时间不得少于半小时。因此在输配电系统和发电厂、变电站(所)等重要一级供电系统中，需要提供一个可靠稳定的直流配电系统，给重要一级负荷提供保安直流电源，同时也可以为一级交流负载提供保安交流电源。现有技术多采用化学电池组作为备用电源，电池组有多块电池串联组合，在实际使用中一般使用铅锌电池，能量密度较低，需要电池组数量比较大，节点多故障率高，同时可靠性低，空间占用较大，维护成本高，且由于电池的衰减周期，使用寿命较短。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种变电站直流配电系统，以解决现有技术中，变电站的备用电源可靠性低、空间占用较大、维护成本高、使用寿命较短的问题。为实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种变电站直流配电系统，包括飞轮储能系统、交直流变换器；所述飞轮储能系统包括：飞轮本体、电机和飞轮储能控制系统，所述飞轮本体通过轴承连接电机；所述飞轮储能控制系统包括：控制器和电力电子变换器，所述控制器控制所述电机的工作模式，所述电力电子变换器分别连接电机和直流母线，所述直流母线连接所述交直流变换器；所述交直流变换器的输出端与负载直接连接，在市电失电情况下通过飞轮储能系统向负载供电。进一步的，所述负载包括变电站继电保护装置和开关操作机构。<br>进一步的，所述飞轮本体由碳素纤维材料制成。与现有技术的方式相比，本技术具有至少以下优点：1、相比于现有技术中的同容量储能设备，本技术变电站直流配电系统占地面积为原有占地面积1/4，大大节省了安装的空间。2、本技术变电站直流配电系统采用机械储能技术，变电站不存在任何化学有毒有害物质，减少燃烧爆炸的风险。3、以220直流系统举例，现有技术中的储能设备需要100多块电化学电池，节点多故障率高，同时可靠性低。本技术变电站直流配电系统可以消除节点多的问题，同时提高可靠性达到几万小时。4、本技术变电站直流配电系统维护量可以做到两到三年一次的基本保养，寿命可达20年以上。5、本技术变电站直流配电系统从经济性来比较大大提高了投入产出比，减少了占地面积、维护成本、人工成本、消安成本等。6、本技术变电站直流配电系统部署快速，可以为后期变电站扩容节约资金，同时做到真正意义上的无人值守变电站的要求。7、本技术变电站直流配电系统对消防安全等级大大降低要求，减少的消防系统的直接投资和风险损失。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例变电站直流配电系统的结构框图；图2为本技术实施例变电站直流配电系统的交直流变换器控制电路图；图3为本技术实施例变电站直流配电系统的飞轮储能系统配置图；其中：1飞轮本体，2电机，3飞轮储能控制系统，4交直流变换器，5市电，6负载。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本技术提供进一步的详细说明。除非另有指明，本技术所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本技术所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本技术的示例性实施方式。本技术实施例提供了一种变电站直流配电系统，采用物理储能技术替代现有的化学储能方式，使用飞轮储能技术替代蓄电池，能够做到飞轮长期运行少维护或基本免维护，是一种可靠的直流应急电源系统。解决了蓄电池维护使用中：电池组的使用寿命的限制，回收处理需要消耗巨大的人力物力，成本较高的问题。如图1所示，一种变电站直流配电系统，包括飞轮储能系统、交直流变换器4；所述飞轮储能系统包括：飞轮本体1、电机2和飞轮储能控制系统3，所述飞轮本体1通过轴承连接电机2；所述飞轮储能控制系统3包括：控制器和电力电子变换器，所述控制器控制所述电机2的工作模式，所述电力电子变换器分别连接电机2和直流母线，所述直流母线连接所述交直流变换器4；所述交直流变换器4的输出端与负载6直接连接，在市电5失电情况下通过飞轮储能系统向负载6供电。所述负载6包括变电站继电保护装置和开关操作机构。所述飞轮本体1为储能元件，利用自身旋转储存机械能，采用高强度材料制作飞轮本体1，优选为碳素纤维材料。飞轮本体1为储能元件，利用自身旋转储存机械能，采用高强度材料制作飞轮本体1，实现飞轮高速运转。电机2通过轴承与飞轮本体1连接，控制飞轮本体1旋转，储能状态时电机2为电动机工作模式，向飞轮本体1输出机械能，发电状态时电机2为发电机工作模式，将飞轮机械能转化为电能；飞轮储能控制系统3由控制器、电力电子变换器组成，用于控制电机工作模式和性能，维持母线电压恒定，持续向负载6提供稳定电源输出；电力电子变换器为整流器和/或逆变器。交直流变换器4在储能工作状态时将市电交流电转换为直流电，向母线供电；发电状态时将母线电压转换为稳定的负载6需要的交直流电压，向负载6供电；负载6包括变电站继电保护装置和开关操作机构，交直流变换器4输出与负载6直接连接，在市电失电情况下通过飞轮储能系统向其供电。图2为本技术实施例变电站直流配电系统的交直流变换器控制电路图；飞轮储能系统输出的直流电经过逆变器变换为交流电，经过第二变压器后向负载提供电源；在飞轮储能系统与逆变器之间连接一个晶闸管实现可控整流。市电提供的交流电先经过第一变压器，然后依次经过整流器整流、逆变器转换为直流电向飞轮储能系统供电。在第二变压器和负载之间连接一组双向晶闸管，控制器控制该双向晶闸管的通断。由技术常识可知，本技术可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本技术范围内或在等同于本技术的范围内的改变均被本技术包含。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种变电站直流配电系统，其特征在于，包括飞轮储能系统、交直流变换器(4)；所述飞轮储能系统包括：飞轮本体(1)、电机(2)和飞轮储能控制系统(3)，所述飞轮本体(1)通过轴承连接电机(2)；所述飞轮储能控制系统(3)包括：控制器和电力电子变换器，所述控制器控制所述电机(2)的工作模式，所述电力电子变换器分别连接电机(2)和直流母线，所述直流母线连接所述交直流变换器(4)；所述交直流变换器(4)的输出端与负载(6)直接连接，在市电(5)失电情况下通过飞轮储能系统向负载(6)供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种变电站直流配电系统，其特征在于，包括飞轮储能系统、交直流变换器(4)；所述飞轮储能系统包括：飞轮本体(1)、电机(2)和飞轮储能控制系统(3)，所述飞轮本体(1)通过轴承连接电机(2)；所述飞轮储能控制系统(3)包括：控制器和电力电子变换器，所述控制器控制所述电机(2)的工作模式，所述电力电子变换器分别连接电机(2)和直流母线，所述直流母线连接所述交直流变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：高尚，杨文剑，王财宝，甘时霖，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，国家电网有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11