配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)與用戶端并聯(lián)連接于電網(wǎng)系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)包含：儲(chǔ)能電路，其與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；儲(chǔ)能電路接收臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)輸出的電能進(jìn)行充電，或?qū)τ脩舳诉M(jìn)行供電；電能控制電路，其與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)，電能控制電路輸出基波負(fù)序電流、諧波電流和無(wú)功電流至臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)。本實(shí)用新型配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)解決用電負(fù)荷大時(shí)供電不可靠的問(wèn)題，保證農(nóng)網(wǎng)供電可靠性。
【專利說(shuō)明】配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電網(wǎng)系統(tǒng)的供電保證系統(tǒng)，具體涉及一種用于農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，農(nóng)網(wǎng)配電系統(tǒng)在負(fù)荷較大時(shí)容易出現(xiàn)供電不可靠問(wèn)題，嚴(yán)重情況下造成變壓器燒毀，影響居民可靠用電。尤其在集中性高強(qiáng)度用電時(shí)間，例如過(guò)年期間，大量外出打工人員回鄉(xiāng)，用電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平時(shí)，臺(tái)區(qū)變壓器出現(xiàn)過(guò)載，經(jīng)常造成供電故障，甚至造成階段性用不上電的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型提供一種配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，通過(guò)儲(chǔ)能和電能質(zhì)量控制，解決用電負(fù)荷大時(shí)供電不可靠的問(wèn)題，保證農(nóng)網(wǎng)供電可靠性。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特點(diǎn)是，該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)與用戶端并聯(lián)連接于電網(wǎng)系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)包含:
[0005]儲(chǔ)能電路，其與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；儲(chǔ)能電路接收臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)輸出的電能進(jìn)行充電，或?qū)τ脩舳诉M(jìn)行供電；
[0006]電能控制電路，其與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)，電能控制電路輸出基波負(fù)序電流、諧波電流和無(wú)功電流至臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)。
[0007]上述的儲(chǔ)能電路包含:
[0008]電池組；
[0009]雙向交流直流變流電路，其直流端電路連接電池組，交流端電路連接臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；雙向交流直流變流電路監(jiān)測(cè)并判斷臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的最大輸出功率是否大于用戶端的負(fù)載，若是則雙向交流直流變流電路輸出充電信號(hào)，若否則雙向交流直流變流電路輸出供電信號(hào)；
[0010]電池管理系統(tǒng)，其電路連接電池組與雙向交流直流變流電路，其接收雙向交流直流變流電路輸出的充電信號(hào)或供電信號(hào)，控制電池組充電或?qū)τ脩舳斯╇姟?br> [0011]上述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有第一開關(guān)，其連接在臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)與用戶側(cè)之間；雙向交流直流變流電路輸出端電路連接第一開關(guān)，雙向交流直流變流電路檢測(cè)臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)電壓幅值與相位，判定電網(wǎng)異常時(shí)，控制第一開關(guān)斷開，并通過(guò)電池管理系統(tǒng)控制電池組對(duì)用戶端供電。
[0012]上述的雙向交流直流變流電路包含三個(gè)獨(dú)立的交流直流變流器，該三個(gè)交流直流變流器分別工作于不同的功率等級(jí)。
[0013]上述的電能控制電路包含:與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的自換相橋式電路，自換相橋式電路調(diào)節(jié)其交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，輸出基波負(fù)序電流、諧波電流以及無(wú)功電流。
[0014]上述的電能控制電路包含:與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的脈沖寬度調(diào)制控制電路，其根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功的變化，輸出感性或容性無(wú)功。
[0015]上述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含串口交換機(jī)，儲(chǔ)能電路與電能控制電路通過(guò)串口交換機(jī)通信連接。
[0016]上述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含工控機(jī)，該工控機(jī)通信連接串口交換機(jī)。
[0017]上述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有第二開關(guān)，該第二開關(guān)設(shè)置于供電保障系統(tǒng)對(duì)夕卜的端口處，控制供電保障系統(tǒng)與臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)和用戶端之間的電路通斷。
[0018]上述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)設(shè)置于農(nóng)網(wǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)中。
[0019]本實(shí)用新型配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本實(shí)用新型設(shè)有儲(chǔ)能電路和電能控制電路，儲(chǔ)能電路在電網(wǎng)功率小于負(fù)載功率或電網(wǎng)異常時(shí)，對(duì)負(fù)載進(jìn)彳丁供電，實(shí)現(xiàn)削峰填谷，電能控制電路發(fā)出基波負(fù)序電流、諧波電流以及無(wú)功電流，達(dá)到消除系統(tǒng)三相不平衡、濾除諧波、補(bǔ)償無(wú)功以及解決由于無(wú)功造成的電壓降低問(wèn)題，解決用電負(fù)荷大時(shí)供電不可靠的問(wèn)題，保證農(nóng)網(wǎng)供電可靠性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)的電路模塊圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)中電能控制電路一種實(shí)施例的電路模塊圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型公開了一種可適用于農(nóng)網(wǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)的實(shí)施例，該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)與若干用戶端并聯(lián)連接于電網(wǎng)系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)。配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)包含:儲(chǔ)能電路100和電能控制電路200。
[0024]配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)兩方面功能:儲(chǔ)能與電能質(zhì)量管理。儲(chǔ)能是保障用戶用電超出變壓器額定容量下，提供超出部分的有功功率，在負(fù)荷低的時(shí)候充電，負(fù)荷高的時(shí)候放電；電能質(zhì)量管理設(shè)備是解決系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題，保證臺(tái)區(qū)變壓器輸出(有功輸出)的效率最高。
[0025]進(jìn)一步的，配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有串口交換機(jī)300和工控機(jī)400。儲(chǔ)能電路100和電能控制電路200通過(guò)該串口交換機(jī)(或串口服務(wù)器)300通信連接，并且通過(guò)該串口交換機(jī)(或串口服務(wù)器)300通信連接至工控機(jī)400。
[0026]工控機(jī)400可用于對(duì)服務(wù)器接收的充電及放電信息進(jìn)行處理，提取充放電電流、電壓、溫度、充放電程度等重要參量，并以數(shù)據(jù)文件的形式保存，從而實(shí)時(shí)觀察充放電的過(guò)程，同時(shí)通過(guò)工控機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)放電功率、變流器能量分配的調(diào)度。
[0027]儲(chǔ)能電路100與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)。儲(chǔ)能電路100用于接收臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)輸出的電能進(jìn)行充電，或?qū)τ脩舳诉M(jìn)行供電。
[0028]儲(chǔ)能電路100包含:蓄電池組110、雙向交流直流變流電路120和電池管理系統(tǒng)。雙向交流直流變流電路120的直流端電路連接電池組，交流端電路連接臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)。電池管理系統(tǒng)電路連接電池組與雙向交流直流變流電路。
[0029]蓄電池組110用于存儲(chǔ)電能或必要時(shí)對(duì)外供電。
[0030]雙向交流直流變流電路120用于監(jiān)測(cè)并判斷臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的最大輸出功率是否大于用戶端的負(fù)載，若是則雙向交流直流變流電路輸出充電信號(hào)，若否則雙向交流直流變流電路輸出供電信號(hào)。
[0031]雙向交流直流變流電路包含有三個(gè)獨(dú)立的交流直流變流器(AC/DC變流器)。該三個(gè)交流直流變流器采用獨(dú)立的功率變換電路以及控制系統(tǒng)，同一時(shí)刻三個(gè)變流器可工作于不同的工作模式以及功率等級(jí)，可有效應(yīng)對(duì)三相不平衡負(fù)載的狀況，并提高電網(wǎng)的利用率。
[0032]電池管理系統(tǒng)用于接收雙向交流直流變流電路輸出的充電信號(hào)或供電信號(hào)，控制電池組充電或?qū)τ脩舳斯╇姟?br> [0033]本實(shí)施例中，儲(chǔ)能電路100可運(yùn)行于并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式下；既可滿足并網(wǎng)時(shí)對(duì)蓄電池組110的充放電功能；在離網(wǎng)時(shí)，也可利用蓄電池組110的電能給交流負(fù)載(即用戶端)供電，保證重要負(fù)載供電的穩(wěn)定。
[0034]并網(wǎng)運(yùn)行:交流負(fù)載優(yōu)先從電網(wǎng)獲取電能，此時(shí)若交流負(fù)載功率小于電網(wǎng)供電變壓器(即臺(tái)區(qū)變壓器)的最大輸出功率，則雙向交流直流變流電路120將工作于充電模式，通過(guò)電池管理系統(tǒng)控制蓄電池組110接收臺(tái)區(qū)變壓器的輸出進(jìn)行充電。若交流負(fù)載功率大于電網(wǎng)供電變壓器的最大輸出功率，則雙向交流直流變流電路120將工作于放電模式，通過(guò)電池管理系統(tǒng)控制蓄電池組110對(duì)用戶端供電。蓄電池組110放電功率可通過(guò)工控機(jī)400調(diào)度，也可設(shè)定為恒流放電。并網(wǎng)時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)100起到削峰填谷的作用，減小了負(fù)載對(duì)電網(wǎng)配電的壓力。
[0035]離網(wǎng)運(yùn)行:配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有第一開關(guān)500，其連接在臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)與用戶側(cè)之間；雙向交流直流變流電路120輸出端電路連接第一開關(guān)500，雙向交流直流變流電路120檢測(cè)臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)電壓幅值與相位，判定電網(wǎng)異常時(shí)，控制第一開關(guān)500斷開，將電網(wǎng)與系統(tǒng)斷開，控制交流輸出電壓，通過(guò)電池管理系統(tǒng)控制蓄電池組110對(duì)用戶端供電，保證重要負(fù)載的供電。雙向交流直流變流電路120能量分配可通過(guò)工控機(jī)400進(jìn)行調(diào)度；工控機(jī)400會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載功率以及電網(wǎng)輸入功率，來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)雙向交流直流變流電路120的工作模式以及輸出功率。
[0036]電能控制電路200與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)，電能控制電路200輸出基波負(fù)序電流、諧波電流和無(wú)功電流至臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)，達(dá)到消除系統(tǒng)三相不平衡、濾除諧波、補(bǔ)償無(wú)功以及解決由于無(wú)功造成的電壓降低問(wèn)題。
[0037]如圖2所示，為一種有源電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器的實(shí)施例，其包含與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的自換相橋式電路和脈沖寬度調(diào)制控制電路。
[0038]基本原理是指將自換相橋式電路通過(guò)電抗器直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路發(fā)出基波負(fù)序電流、諧波電流以及無(wú)功電流，達(dá)到消除系統(tǒng)三相不平衡、濾除諧波、補(bǔ)償無(wú)功以及解決由于無(wú)功造成的電壓降低問(wèn)題。橋式電路通過(guò)從交流系統(tǒng)吸取少量的有功功率，對(duì)直流電容進(jìn)行充電，從而保持電壓的穩(wěn)定。
[0039]脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制器根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功的變化，通過(guò)開關(guān)器件向系統(tǒng)輸入感性或容性無(wú)功，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)功的補(bǔ)償。
[0040]通過(guò)CT檢測(cè)負(fù)載電流，得到負(fù)載電流中的負(fù)序電流、諧波電流及無(wú)功電流，經(jīng)過(guò)功率單元(IGBT實(shí)現(xiàn))發(fā)出與負(fù)載負(fù)序電流、諧波電流及無(wú)功電流大小相等、方向相反的電流，從而實(shí)現(xiàn)消除三相不平衡、濾除諧波以及提高功率因數(shù)的目的。
[0041]有源電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器是不再采用大容量的電容、電感、電阻器件，而是通過(guò)大功率電力電子器件的高頻開關(guān)實(shí)現(xiàn)能量的變換。
[0042]該有源電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器具有以下特點(diǎn):
[0043]I)響應(yīng)速度更快:響應(yīng)時(shí)間:(20ms。
[0044]2)安全性更高:運(yùn)行時(shí)被控制為電流源，不存在與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的可能性，安全性更高。
[0045]3)功能多樣化:消除三相不平衡、濾除負(fù)載諧波、補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功。
[0046]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型公開的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有一第二開關(guān)600，該第二開關(guān)600設(shè)置于配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)對(duì)外的端口處，控制配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)與臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)和用戶端之間的電路通斷。
[0047]盡管本實(shí)用新型的內(nèi)容已經(jīng)通過(guò)上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本實(shí)用新型的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來(lái)限定。
【權(quán)利要求】
1.一種配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)與用戶端并聯(lián)連接于電網(wǎng)系統(tǒng)的臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；該配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)包含: 儲(chǔ)能電路，其與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；儲(chǔ)能電路接收臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)輸出的電能進(jìn)行充電，或?qū)τ脩舳诉M(jìn)行供電； 電能控制電路，其與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)，電能控制電路輸出基波負(fù)序電流、諧波電流和無(wú)功電流至臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)。
2.如權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述的儲(chǔ)能電路包含: 電池組； 雙向交流直流變流電路，其直流端電路連接電池組，交流端電路連接臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)；雙向交流直流變流電路監(jiān)測(cè)并判斷臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的最大輸出功率是否大于用戶端的負(fù)載，若是則雙向交流直流變流電路輸出充電信號(hào)，若否則雙向交流直流變流電路輸出供電信號(hào)； 電池管理系統(tǒng)，其電路連接電池組與雙向交流直流變流電路，其接收雙向交流直流變流電路輸出的充電信號(hào)或供電信號(hào)，控制電池組充電或?qū)τ脩舳斯╇姟?br> 3.如權(quán)利要求2所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有第一開關(guān)，其連接在臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)與用戶側(cè)之間；雙向交流直流變流電路輸出端電路連接第一開關(guān)，雙向交流直流變流電路檢測(cè)臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的電網(wǎng)電壓幅值與相位，判定電網(wǎng)異常時(shí)，控制第一開關(guān)斷開，并通過(guò)電池管理系統(tǒng)控制電池組對(duì)用戶端供電。
4.如權(quán)利要求2或3所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向交流直流變流電路包含三個(gè)獨(dú)立的交流直流變流器，該三個(gè)交流直流變流器分別工作于不同的功率等級(jí)。
5.如權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述的電能控制電路包含:與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的自換相橋式電路，自換相橋式電路調(diào)節(jié)其交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，輸出基波負(fù)序電流、諧波電流以及無(wú)功電流。
6.如權(quán)利要求1或5所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述的電能控制電路包含:與用戶端并聯(lián)連接于臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)的脈沖寬度調(diào)制控制電路，其根據(jù)電網(wǎng)無(wú)功的變化，輸出感性或容性無(wú)功。
7.如權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含串口交換機(jī)，儲(chǔ)能電路與電能控制電路通過(guò)串口交換機(jī)通信連接。
8.如權(quán)利要求7所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含工控機(jī)，該工控機(jī)通信連接串口交換機(jī)。
9.如權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)還包含有第二開關(guān)，該第二開關(guān)設(shè)置于供電保障系統(tǒng)對(duì)外的端口處，控制供電保障系統(tǒng)與臺(tái)區(qū)變壓器二次側(cè)和用戶端之間的電路通斷。
10.如權(quán)利要求1所述的配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)，其特征在于，所述配網(wǎng)供電保障系統(tǒng)設(shè)置于農(nóng)網(wǎng)電網(wǎng)系統(tǒng)中。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK204258300SQ201420788907
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】蘇啟生, 張蔚華 申請(qǐng)人:上海豫源電力科技有限公司