[發明專利]一種適用于多電源并聯供電的低壓電網單相供電結構

在審

• 申請號: 201710310948.0
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN106972535A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 徐玉韜;談竹奎;王冕;林呈輝;徐長寶;桂軍國;龍秋風;劉斌;徐梅梅;顧威
• 申請（專利權）人: 貴州電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 商小川

技術領域

本發明屬于供電技術，尤其涉及一種適用于多電源并聯供電的低壓電網單相供電結構。

背景技術

為提高單相重要用戶的供電可靠性，往往采用雙電源自動切換開關（Automatic Transfer Switch，ATS）進行供電。然而，ATS在切換過程中需要停電轉供，仍會出現幾秒鐘的短時停電，會給敏感負荷帶來損失。由于在低壓并聯供電系統中，電源受電源電壓大小與相位、等值阻抗大小與阻抗角以及負荷大小與功率因數等諸多因素的影響，ATS切換時還可能產生逆功率運行情況，并且傳統的ATS頻繁切換，將造成機械開關觸頭變形，直接影響ATS的使用壽命。目前，小容量分布式電源往往直接接入至低壓臺區，其間歇性和波動性將對低壓臺區帶來臺區配變單相過負荷、電壓波動劇烈等不利影響。隨著分布式電源的使用日益廣泛，這種影響將逐步加劇。

發明內容：

本發明要解決的技術問題：提供一種適用于多電源并聯供電的低壓電網單相供電結構，以解決：1）現有技術低壓并聯供電系統中，末端電壓低，供電可靠性不高；2）ATS切換時受電源電壓大小與相位、等值阻抗大小與阻抗角以及負荷大小與功率因數等諸多因素的影響可能出現逆功率運行；3）傳統的ATS頻繁切換，將造成機械開關觸頭變形，影響ATS的使用壽命等技術問題；4）新能源接入時導致的配變單相過負荷、電壓波動劇烈等問題。

本發明技術方案：

一種適用于多電源并聯供電的低壓電網單相供電結構，它包括低壓單相饋線一、低壓單相饋線二，低壓單相饋線一和低壓單相饋線二通過雙電源自動切換開關ATS連接；單相背靠背電壓源型B2B變流器與雙電源自動切換開關ATS并聯連接在低壓單相饋線一和低壓單相饋線二上；光伏發電單元通過開關三、Boost變換器后并聯接在單相背靠背電壓源型B2B變流器的直流側；風力發電單元通過開關四和電壓源型變流器VSC3后并聯接在單相背靠背電壓源型B2B變流器的直流側。

Boost變換器由一個IGBT、一個電感和一個續流二極管VD構成。

電壓源型變流器VSC3由四個IGBT組成的單相全橋變流器構成。

單相背靠背電壓源型B2B變流器包括二個單相全橋變流器、一個電容和四個電感，二個單相全橋變流器的直流側分別與電容連接，四個電感分別接在二個單相全橋變流器的輸入端上。

低壓單相饋線一通過開關一與單相背靠背電壓源型B2B變流器的第一交流輸入端連接；低壓單相饋線二通過開關二與單相背靠背電壓源型B2B變流器的第二交流輸入端連接；開關一、單相背靠背電壓源型B2B變流器和開關二串聯后與雙電源自動切換開關ATS并聯連接。

本發明的有益效果：

本發明將單相背靠背電壓源型B2B變流器與ATS并聯，正常運行時ATS斷開，雙電源通過單相背靠背電壓源型B2B變流器連接，形成雙電源閉環供電模式，以提高低壓配電網的供電可靠性及雙電源線路的負載平衡能力；單相背靠背電壓源型B2B變流器串聯在兩個低壓配電柜的低壓母線之間，當其中一條饋線或配電變壓器因故障停運時，其所帶負荷可通過變流器由另一側配電變壓器供電，變流器提供低壓配電系統電壓和頻率的支撐，實現不間斷供電，從而避免線路出現短時停電問題；同時分布式電源光伏發電單元和風力發電單元并聯接在單相背靠背電壓源型B2B變流器的直流側，可以減少配變電壓器容量；在用電高峰期，光伏發電單元和風力發電單元可以給主網減輕壓力，防止末端電壓偏低；當兩條低壓饋線的配電變壓器都因故障停運時，可由光伏或風力供電，實現負荷的不間斷供電；當光伏發電設備出現故障時，可由主網和風力維持供電；反之，當風力發生故障，則有光伏和主網維持不停電；當風力和光伏均出現問題時，主網仍可保證供電；當兩側配電變壓器正常供電時，可通過單相背靠背電壓源型B2B變流器動態調節低壓配電網的電壓無功，改善低壓母線電壓水平；當兩側配電變壓器正常供電時，可通過單相背靠背電壓源型B2B變流器動態調節兩側配電變壓器間的有功功率分布，避免逆功率、優化兩臺配電變壓器之間的負載率，以實現兩臺配電變壓器的經濟運行；當單相背靠背電壓源型B2B變流器出現故障或檢修停運時，ATS才投運，按常規的低壓配電網雙端并聯供電方式運行。

本發明與現有技術相比具有以下特點：

1、分布式電源光伏發電單元和風力發電單元并聯接在單相背靠背電壓源型B2B變流器的直流側，可以減少配變電壓器容量；

2、在用電高峰期，光伏發電單元和風力發電單元可以給主網減輕壓力，防止末端電壓偏低；