电网长距离低压供电问题串联型治理装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电网长距离低压供电问题串联型治理装置及其控制方法，该装置包括整流模块、逆变模块、储能电池模块、控制系统专用模块、通讯模块及旁路开关；整流模块和逆变模块串联后接在交流配电网及用户侧之间；储能电池模块与整流模块、逆变模块之间的直流母线相连；控制系统专用模块与整流模块、逆变模块、储能电池模块及旁路开关的控制端相连；旁路开关接在交流配电网及用户侧之间。本发明专利技术针对偏远弱联电网长距离低压单户独立供电场景这一典型用电场景，以串联方式接入用户侧前端，实现用户侧与线路侧的隔离，通过最优能量控制策略，开展微网供电技术研究，降低供电成本，满足线路末端用户用电需求，解决目前农网中存在的缺电、限电问题。限电问题。限电问题。

Series type treatment device and its control method for long-distance low-voltage power supply in power grid

【技术实现步骤摘要】
电网长距离低压供电问题串联型治理装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及储能技术应用领域，具体是一种电网长距离低压供电问题串联型治理装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]偏远地区农村电网远离配网核心区域，普遍存在台区供电半径大、输电线路长、设备性能陈旧、用电可靠性低及电能质量差等特点。受地形地貌影响，农村存在大量的单辐射型长线路低压弱联电网，供电可靠性形式严峻。此外，由于农村电网普遍存在的季节性负荷、不平衡负荷等导致居民用电及生产用电矛盾突出，居民投诉率居高不下，迫切需要解决电压低及经常性停电的问题。以现场实际案例为例，某农网供电台区配置了一台10kV、80kVA变压器，供电户数42户，部分分支线路距离长(如1户单独供电距离长达5km，6户集中供电距离为4km)，虽然采用了35mm2铝芯电缆来尽量减小线路压降，但末端用户仍无法正常用电，供电电压随线路负荷情况在140～240V间波动。整个台区年用电量不足2万度，负荷率不足10％，线损率高达40～60％。其核心问题在于有功功率输送能力不足，现有无功补偿及有载调压技术难以解决末端电网用电问题，采用10kV网架改造的常规网改方案资金负担也较为突出。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供一种电网长距离低压供电问题串联型治理装置及其控制方法，解决了目前偏远弱联电网中普遍存在的线路末端低压单户因功率不足而导致的低电压、电压频繁大范围波动等电能质量问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种电网长距离低压供电问题串联型治理装置，包括整流模块、逆变模块、储能电池模块、控制系统专用模块、通讯模块及旁路开关；
[0006]所述整流模块和所述逆变模块串联后接在交流配电网及用户侧之间，所述整流模块和所述逆变模块具有接入光直流电源和负载的拓展接口；
[0007]所述储能电池模块与所述整流模块、所述逆变模块之间的直流母线相连；
[0008]所述控制系统专用模块与所述整流模块、所述逆变模块、所述储能电池模块及所述旁路开关的控制端相连，并通过通讯模块与远程监控平台进行信息互联，所述控制系统专用模块用于实时采集装置前端线路侧电压、储能SOC、各模块状态信息，根据控制逻辑下发指令给整流模块、逆变模块、旁路开关，控制治理装置进行储能充、放电及旁路开关的闭合、开断操作；
[0009]所述通讯模块用于实时上传治理装置的运行数据至远程监控平台，以实现远程状态监视及运维管理；
[0010]所述旁路开关接在交流配电网及用户侧之间，用于根据控制系统专用模块的控制指令控制交流配电网与用户侧间的通断。
[0011]进一步的，所述控制系统专用模块根据控制逻辑下发指令给整流模块、逆变模块、旁路开关，具体包括：
[0012]在装置前端电压U位于储能补电区间(U1,U
max
)时，其中U
max
为装置可正常运行范围的最高前端电压，使整流模块投入，对储能电池模块进行充电，在其他电压条件下，使整流模块均处于退出状态；
[0013]当装置前端电压位于低电压治理区间U＜U0或者过电压区间U
max
＜U范围内时，使逆变模块投入，通过储能电池模块支撑后端用户侧电压；在其他电压条件下使逆变模块均处于退出状态；
[0014]在装置前端电压位于储能补电区间(U1,U
max
)时，使储能电池模块处于补电状态，旁路开关闭合，为用户供电；在装置前端电压位于电压正常区间(U0,U1)时，装置不进行低电压治理，旁路开关闭合供电；其余条件下，优先采用储能供电，旁路开关断开，直至储能SOC达到SOC
min
后旁路开关再次闭合，以实现最大限度地保障用户供电，其中SOC
min
为保障储能电池能够正常运行的荷电状态最小值。
[0015]进一步的，所述通讯模块为4G无线通信模块。
[0016]一种如上所述治理装置的控制方法，包括如下步骤：
[0017]步骤a，治理装置投入运行后，启动装置自检模式，对储能SOC与考虑自放电条件下储能安全运行保障值SOC1进行比较：若SOC≥SOC1，则控制流程进入步骤b；若SOC＜SOC1，则装置采用储能最小电流充电的方式对储能进行充电，直至满足SOC≥SOC1的状态要求；
[0018]步骤b，比较装置前端电压是否位于正常电压区间(U0,U1)内，其中U0、U1为根据线路电压情况设置的能保障用户正常用电的自定义电压值，若U在(U0,U1)内，则储能不动作，旁路闭合给用户供电，流程回到步骤a；若U不在(U0,U1)内，则控制流程进入步骤c；
[0019]步骤c，比较装置前端电压是否位于储能补电区间(U1,U
max
)内，其中U
max
为装置可正常运行范围的最高前端电压：若U在(U1,U
max
)内，则延时t后再次判断是否仍在此区间内。若不在，则流程直接回到步骤a；若仍在(U1,U
max
)内，则整流模块投入，逆变模块退出，进行第一后续流程：
[0020]步骤d，比较装置前端电压是否位于U＜U0或者U
max
＜U范围内：若U在该范围内，则延时t后再次判断是否仍在此区间内。若不在，则流程直接回到步骤a；若U不在该范围内，则整流模块退出，逆变模块投入，旁路断开，进行第二后续流程。
[0021]进一步的，步骤c中的第一后续流程，具体为：
[0022](1)若U在(U1,U
max
)内，说明此时用户侧电压不存在低电压治理需求，则进行储能充电操作，并闭合旁路开关给用户供电，首先比较储能SOC与储能启动充电最大限值SOC2的大小：
①
若SOC＜SOC2，则此时可进行充电操作，每次充电后首先比较是否SOC＜SOC
max
，其中SOC
max
为保障储能电池能够正常运行的荷电状态最大值，若成立则再比较U是否位于(U1,Umax)内，若在区间内则继续进行充电；若SOC＝SOC
max
，则储能无法进行充电，流程回到步骤a；
②
若SOC≥SOC2，则流程直接回到步骤a；
[0023](2)若U不在(U1,U
max
)内，说明此时用户侧电压不满足储能补电要求，控制流程进入步骤d。
[0024]进一步的，步骤d中的第二后续流程，具体包括：
[0025](1)若U位于U＜U0或者U
max
＜U范围内，则说明此时用户侧电压存在低电压治理需
求或者过电压风险，无法通过旁路供电直接保障用户的正常用电，此时优先进行储能电池模块放电操作，为后端用户提供电压支撑：首先比较储能SOC与储能SOC
min
的大小，其中SOC
min
为保障储能电池能够正常运行的荷电状态最小值：
①
若本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电网长距离低压供电问题串联型治理装置，其特征在于，包括整流模块、逆变模块、储能电池模块、控制系统专用模块、通讯模块及旁路开关；所述整流模块和所述逆变模块串联后接在交流配电网及用户侧之间，所述整流模块和所述逆变模块具有接入光直流电源和负载的拓展接口；所述储能电池模块与所述整流模块、所述逆变模块之间的直流母线相连；所述控制系统专用模块与所述整流模块、所述逆变模块、所述储能电池模块及所述旁路开关的控制端相连，并通过通讯模块与远程监控平台进行信息互联，所述控制系统专用模块用于实时采集装置前端线路侧电压、储能SOC、各模块状态信息，根据控制逻辑下发指令给整流模块、逆变模块、旁路开关，控制治理装置进行储能充、放电及旁路开关的闭合、开断操作；所述通讯模块用于实时上传治理装置的运行数据至远程监控平台，以实现远程状态监视及运维管理；所述旁路开关接在交流配电网及用户侧之间，用于根据控制系统专用模块的控制指令控制交流配电网与用户侧间的通断。2.如权利要求1所述的电网长距离低压供电问题串联型治理装置，其特征在于，所述控制系统专用模块根据控制逻辑下发指令给整流模块、逆变模块、旁路开关，具体包括：在装置前端电压U位于储能补电区间(U1,U
max
)时，其中U
max
为装置可正常运行范围的最高前端电压，使整流模块投入，对储能电池模块进行充电，在其他电压条件下，使整流模块均处于退出状态；当装置前端电压位于低电压治理区间U＜U0或者过电压区间U
max
＜U范围内时，使逆变模块投入，通过储能电池模块支撑后端用户侧电压；在其他电压条件下使逆变模块均处于退出状态；在装置前端电压位于储能补电区间(U1,U
max
)时，使储能电池模块处于补电状态，旁路开关闭合，为用户供电；在装置前端电压位于电压正常区间(U0,U1)时，装置不进行低电压治理，旁路开关闭合供电；其余条件下，优先采用储能供电，旁路开关断开，直至储能SOC达到SOC
min
后旁路开关再次闭合，以实现最大限度地保障用户供电，其中SOC
min
为保障储能电池能够正常运行的荷电状态最小值。3.如权利要求1所述的电网长距离低压供电问题串联型治理装置，其特征在于，所述通讯模块为4G无线通信模块。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述治理装置的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，治理装置投入运行后，启动装置自检模式，对储能SOC与考虑自放电条件下储能安全运行保障值SOC1进行比较：若SOC≥SOC1，则控制流程进入步骤b；若SOC＜SOC1，则装置采用储能最小电流充电的方式对储能进行充电，直至满足SOC≥SOC1的状态要求；步骤b，比较装置前端电压是否位于正常电压区间(U0,U1)内，其中U0、U1为根据线路电压情况设置的能保障用户正常用电的自定义电压值，若U在(U0,U1)内，则储能不动作，旁路闭合给用户供电，流程回到步骤a；若U不在(U0,U1)内，则控制流程进入步骤c；步骤c，...

【专利技术属性】
技术研发人员：成诚，凌在汛，朱锦峰，崔一铂，李巍威，余灯，刘天慈，蔡万里，邓旭，金家桢，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司随州供电公司湖北中恒善能电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：