一種儲配一體化智能箱式變壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種箱式變壓器，具體涉及一種儲配一體化智能箱式變壓器。
【背景技術】
[0002]常規(guī)的1kV以下終端配電系統(tǒng)采用被動的功率調節(jié)模式，饋送功率由實際負荷需求決定，但任何時刻不允許負荷需求超出所連配電變壓器容量。容量限制在各級配電網中都嚴格遵循并配置相應保護，如果終端配電網因電動汽車大規(guī)模接入等原因需要普遍擴容，現(xiàn)有各級配電網均需大面積改造，造價高昂。
[0003]另一方面，負荷峰谷差逐年增加，配電網容量實際利用率卻在下降。通過在終端配電網引入分布式儲能容量，能實現(xiàn)高峰期終端配電變壓器的短時動態(tài)增容，實現(xiàn)移峰填谷，有效增加配電網現(xiàn)有容量的利用率，延緩已有配電設施的增容改造，降低新建配電設施的容量投資。
[0004]對變壓器實施動態(tài)增容需要按照“儲配一體設計微型配電網控制方法”及其衍生方法實施。該方法要求根據微網所處狀態(tài)，對具備調控條件的逆變、儲能、負荷等可控對象實施統(tǒng)一控制，目的是在保證變壓器、儲能等處的關鍵安全約束得以滿足前提下，為超出變壓器容量的負荷需求提供可靠供電服務，它通過配電網能量管理系統(tǒng)(EMS)實現(xiàn)。該方法要求將常規(guī)箱式變壓器與新的一次設備如功率調節(jié)系統(tǒng)(PCS)、基于各種電池技術的儲能陣列連接起來，同時還需改擴建常規(guī)箱式變壓器的二次系統(tǒng)如功率量測單元，由配電網EMS工控機對變壓器、PCS、儲能、負荷實施統(tǒng)一調控。因此，低壓大功率的一次系統(tǒng)需要盡可能縮短間距以減少線損，同時一、二次系統(tǒng)都有防潮、防火、防塵、防水、控溫之需要，分別放置和管理增加了環(huán)節(jié)、整體復雜性和成本、降低了可靠性和可維護性。傳統(tǒng)箱式變壓器技術已不適合應用于上述新場景。
【實用新型內容】
[0005]為了解決現(xiàn)有箱式變壓器技術無法用于變壓器動態(tài)增容場景、實現(xiàn)適應主動智能微網控制的問題，本實用新型旨在提供一種儲配一體化智能箱式變壓器，使其作為實現(xiàn)主動智能微網的關鍵組件。
[0006]為達到上述技術目的及效果，本實用新型通過以下技術方案實現(xiàn):
[0007]—種儲配一體化智能箱式變壓器，包括一多隔間容器，所述多隔間容器內設置有一次設備以及用于控制所述一次設備的二次設備;所述一次設備包括儲能陣列、逆變單元、主斷路器、變壓器、第一電氣量測量裝置和第二電氣量測量裝置;所述二次設備包括能量管理系統(tǒng)工控機和電池管理系統(tǒng)；
[0008]所述變壓器的一端通過第一開關接入位于所述多隔間容器外部的1kV交流網，所述變壓器的另一端通過所述主斷路器接入位于所述多隔間容器外部的400V交流網；所述第一電氣量測量裝置設置在所述變壓器和所述第一開關之間，所述第二電氣量測量裝置設置在所述主斷路器和所述400V交流網之間，所述第一電氣量測量裝置、所述第二電氣量測量裝置分別與所述能量管理系統(tǒng)工控機保持通訊連接;所述儲能陣列經所述逆變單元向所述400V交流網饋電，所述儲能陣列經所述電池管理系統(tǒng)與所述能量管理系統(tǒng)工控機保持通訊連接;所述能量管理系統(tǒng)工控機還分別直接與所述主斷路器和所述逆變單元保持用于傳輸調控信息和指令的通訊連接，用于下達控制命令給所述主斷路器和所述逆變單元；
[0009 ] 所述I OkV交流網與一系列外網電源相連，從所述外網電源受電；所述400V交流網從所述變壓器和所述逆變單元受電，并分別向一系列常規(guī)負荷、應急負荷和可調節(jié)負荷饋電；所述常規(guī)負荷與所述400V交流網之間設置有第二開關，所述可調節(jié)負荷與所述400V交流網之間設置有第三開關，所述能量管理系統(tǒng)工控機分別與所述第二開關、所述第三開關和所述可調節(jié)負荷保持用于傳輸調控信息和指令的通訊連接。
[0010]進一步的，所述儲能陣列包括但不限于由鋰電池、超級電容、釩硫電池以及符合應用的傳統(tǒng)電池所形成的可充電陣列單元。
[0011]進一步的，所述能量管理系統(tǒng)工控機與運維人員的控制主機通過專線保持通訊連接。
[0012]進一步的，所述多隔間容器具備整體防潮、防火、防塵、電池隔間防水、控溫之功會K。
[0013]進一步的，所述儲配一體化智能箱式變壓器所需的自用電由接入所述400V交流網的配電柜提供。
[0014]本實用新型的工作原理如下:
[0015]1、由所述EMS工控機測量變壓器低壓側功率，電網正常供電情況下，所述EMS工控機控制逆變單元(以下將這一控制的主體稱作PCS)，按照功率調節(jié)(P/Q)模式工作;如果儲能陣列SOC介于其最低允許值和最高允許值之間，并且變壓器負荷率(變壓器實測功率與其額定容量的比值)超過“變壓器高功率水平”，PCS以維持變壓器在該功率限值以下工作為目標控制儲能陣列放電。
[0016]2、當變壓器負荷率在“變壓器低功率水平”與“變壓器高功率水平”之間時，儲能陣列不充電也不放電；當變壓器負荷率低于“變壓器低功率水平”時，PCS應盡可能將變壓器維持在“變壓器低功率水平”:如果PCS已以充電模式滿功率運行，并且用電負荷的確不夠，則維持充電滿功率運行，直到變壓器負荷率再次回到“變壓器低功率水平”以上。
[0017]3、對每個可調節(jié)負荷通過EMS工控機控制其用電狀態(tài)，并在控制主機中反映其開斷狀態(tài)及用電情況;如果儲能SOC低于最低允許值，降低部分或全部可調節(jié)負荷的功率直至切除全部可調節(jié)負荷，使儲能SOC不再下降；直到儲能SOC恢復到高于最低允許值之上一給定水平△ S0C，才重新投入可調節(jié)負荷或將可調節(jié)負荷的用電功率恢復到額定水平。
[0018]4、在全系統(tǒng)并網運行時:當儲能陣列SOC小于最低允許值時，儲能系統(tǒng)不再放電；當儲能陣列SOC大于最高允許值時，儲能系統(tǒng)不再充電。當充放電因SOC范圍限制無法繼續(xù)按當前功率運行時，應使PCS充放電功率逐步由當前功率調整到0，避免因負荷沖擊造成頻率、電壓的暫態(tài)波動。
[0019]5、在全系統(tǒng)離網運行中，若檢測到電網突然斷電，PCS、儲能陣列和可調節(jié)負荷將從電網中自動切除，并在離網運行全過程中禁止可調節(jié)負荷使用；切除后應通過控制主機向運維人員發(fā)出通知;如運維人員希望儲能系統(tǒng)繼續(xù)給應急負荷供電，則需首先通過EMS控制主斷路器斷開防止倒送電，斷開全部非應急負荷的斷路器開關，然后通過EMS工控機以電壓頻率調節(jié)(ν/Π模式啟動PCS，恢復儲能陣列向400V交流網供電。當儲能SOC小于最低允許值時，PCS自動關閉，退出運行。
[0020]6、在全系統(tǒng)離網運行中，并且通過第一電氣量測量裝置檢測到電網恢復供電時，若此時PCS運行在V/F模式并給應急負荷供電，則運維人員從控制主機接受到通知;如運維人員希望恢復并網運行，應首先通過控制主機，經EMS工控機關閉PCS，然后閉合主斷路器開關，以P/Q模式啟動PCS，使微網恢復到并網工作模式。第一電氣量測量裝置中應包括頻率測量裝置，該裝置將電壓與相位信號傳送給PCS，當電網恢復供電時，PCS輸出電壓自動與電網同步。
[0021 ]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0022]1、本實用新型的儲配一體化智能箱式變壓器是實現(xiàn)主動智能微網的關鍵組件，將“儲配一體設計微型配電網控制方法”及其衍生方法實施中必須的各一、二次系統(tǒng)中的關鍵設備整合在一多隔間容器中，為“儲配一體設計微型配電網控制方法”及其衍生方法創(chuàng)造了高可靠性、高可維護性的實施環(huán)境，有利于關鍵一、二次設備的集中管理、維護和控溫，簡化儲配一體設計微網的運維管理，提高微網運行的可靠性；
[0023]2、本實用新型的控制原理使微網能在多種工況間迀移，自動保持發(fā)電用電功率的平衡，提高了電能質量，滿足了安全用電要求；
[0024]3、當配置功率和容量足夠大的儲能陣列時，可成比例的提高微型配電網容納新增負荷的能力，允許網內負荷容量大于變壓器最大通過容量，使微網增容不受最初規(guī)劃的變壓器容量影響，極大節(jié)省配網改造投資，規(guī)避增加負荷后，用電高峰