一种智能微电网配电网络主接线结构

摘要

本发明公开了一种智能微电网配电网络主接线结构，优化选取分布式电源的配置，保证微电网的安全可靠运行。本发明的主接线的输入端与外网电源相连，主接线由若干并行的主线路组成，并行的主线路之间由分段断路器连接，其中一条主线路由多组依次串联的断路器、变压器及微电网MG组成，微电网MG包括若干微燃机、380V母线DGM、双电源切换开关ATS、试验负荷D，380V母线DGM通过双电源切换开关ATS后连接试验负荷D。本发明针对智能微电网的特点，最大化利用DG电源，可以广泛应用到由风、光、微燃机、柴、储等多种分布式电源组成的智能微电网项目。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统配电技术，特别是涉及一种智能微电网电源主接 线的接线方法。

背景技术

分布式电源（DG-Dispersed Generation）的种类很多，包括小水电、风力发 电、光伏电源、微型透平、燃料电池、微型燃气轮机和储能装置（如飞轮、超 级电容器、超导磁能存储和钠硫蓄电池等）。一般来说，其容量从几kW到几十 MW。配电网中的DG由于靠近负荷中心，降低了对电网扩展的需要，并提高了 供电可靠性，因此得到广泛采用。特别是有助于减轻温室效应的分布式可再生 能源，在许多国家政府政策上的大力支持下，迅速增长。

目前，大量的分布式电源并于中压或低压配电网上运行，彻底改变了传统 的配电系统单向潮流的特点，要求系统使用可靠的电源主接线和新的保护方案、 电压控制和仪表来满足双向潮流的需要。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种智能微电网配电网络主接线 结构，提出了一种针对智能微电网的灵活运行的电源主接线优化方法，优化选 取分布式电源的配置，保证微电网的安全可靠运行。

为解决现有技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种智能微电网配电网络主接线结构，主接线的输入端与外网电源相连， 主接线由若干并行的主线路组成，并行的主线路之间由分段断路器连接，其中 一条主线路由多组依次串联的断路器、变压器及微电网MG组成；微电网MG 包括若干微燃机、380V母线DGM、双电源切换开关ATS、试验负荷D；外网 电源通过两条主线路接入网络，外网电源分为外部电网B1与外部电网B2，外 部电网B1经10kV母线M2、变压器T2接入380V母线LM2这条主线路，外部 电网B2经10kV母线M1、变压器T1接入380V母线LM1另一条主线路，10kV 母线M1与10kV母线M2之间由分段断路器600连接，380V母线LM1与380V 母线LM2之间由分段断路器4000连接，380V母线LM1连接微电网MG的380V 母线DGM；微电网MG中，若干微燃机接入380V母线DGM，所述380V母线 DGM通过双电源切换开关ATS后连接试验负荷D，所述380V母线LM1经双 电源切换开关ATS后连接试验负荷D。

在一些实施例中，所述微电网MG包括3台微燃机、负荷开关、隔离开关、 断路器及380V母线DGM、双电源切换开关ATS、试验负荷D，3台微燃机是 微燃机A1、微燃机A2、微燃机A3，微燃机A1、微燃机A2、微燃机A3依次 通过负荷开关、隔离开关后接入380V母线DGM，380V母线DGM通过断路器 4518、双电源切换开关ATS后连接试验负荷D，380V母线LM1经断路器4111、 双电源切换开关ATS后连接试验负荷D，380V母线LM1经断路器4101连接 380V母线DGM。

在一些实施例中，所述380V母线DGM通过断路器4519后连接燃机负荷 NL。

在一些实施例中，所述微燃机A1依次通过负荷开关4611、隔离开关4541 后接入380V母线DGM，微燃机A2依次通过负荷开关4612、隔离开关4542后 接入380V母线DGM，微燃机A3依次通过负荷开关4613、隔离开关4543后接 入380V母线DGM。

在一些实施例中，所述外网电源是外部10kV配电网、35kV配电网、中压 配电站或电厂，外部10kV配电网分为外部电网B1与外部电网B2，外部电网 B1经断路器603接入10kV母线M2这条主线路，外部电网B2经断路器602接 入10kV母线M1另一条主线路；10kV母线M1依次通过断路器801、变压器 T1、断路器4021后接入380V母线LM1。

在一些实施例中，所述10kV母线M1依次通过断路器601、变压器T3后供 电给综合负荷NT；380V母线LM1通过断路器302后连接一般负荷C2。

在一些实施例中，所述10kV母线M2依次通过断路器802、变压器T2、断 路器4131后接入380V母线LM2，380V母线LM2通过断路器301后连接一般 负荷C1。

在一些实施例中，所述分布式电源DG为微型燃气轮机、内微燃机、燃料 电池、太阳能电池、风力发电机或生物质能。

在一些实施例中，所述分段断路器在电网正常运行时断开，电网发生故障 时选择性闭合。

本发明针对智能微电网的特点，综合考虑项目规划期内的资源随机性，根 据项目所在地的资源情况和负荷特性，最大化利用DG电源，使智能微电网在 全生命周期内的投资和运营费用最优。本发明涉及到的方法，可以广泛应用到 由风、光、微燃机、柴、储等多种分布式电源组成的智能微电网项目，尤其是 智能微电网项目中，用于在项目建设规划时确定优化各种分布式电源智能微电 网主接线配置。

附图说明

图1为本发明实施例的主接线电路图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能， 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

微电网MG是一种由负荷和分布式电源DG（微型电源）组成的系统，它可 同时提供电能和热量，能进行并网运行和孤网运行。参见附图1所示，在试验 点，提高分布式冷电联供系统的利用率和经济性，联供系统的容量只部分满足 试验点的最大电负荷和冷负荷需求。除燃机负荷NL（烟气溴化锂制冷机）外， 试验点的综合负荷NT、一般负荷、试验负荷D内均设有电空调系统，共同满足 试验点区域内的冷负荷需求。试验点和电网连接，微燃机电功率不足以满足试 验点电负荷需求时，由外电网供电补充。

主线路的输入端与外部10kV配电网相连，外部10kV配电网通过两条主线 路进入，外部10kV配电网分为外部电网B1与外部电网B2，外部电网B1经断 路器603接入10kV母线M2这条主线路，外部电网B2经断路器602接入10kV 母线M1另一条主线路，（经断路器602、603分别接入10kV母线M1、M2）， 两段10kV母线的10kV母线M1与10kV母线M2之间由分段断路器600连接。

10kV母线M1依次通过断路器601、变压器T3后供电给综合负荷NT。

10kV母线M1依次通过断路器801、变压器T1、断路器4021后接入380V 母线LM1，380V母线LM1通过断路器302后连接一般负荷C2，一般负荷C2 由380V母线LM1供电。10kV母线M2依次通过断路器802、变压器T2、断路 器4131后接入380V母线LM2，380V母线LM2通过断路器301后连接一般负 荷C1，一般负荷C1由380V母线LM2供电。（两段10kV母线通过两台变压器 T1、T2分别接入两段380V母线LM1、LM2），380V母线LM1与380V母线 LM2之间由分段断路器4000连接。

380V母线LM1经断路器4101连接380V母线DGM，所述分段断路器600、 分段断路器4000在电网正常运行时断开，380V母线LM1与380V母线LM2这 两段母线各自独立运行，电网发生故障时断路器、分段断路器进行选择性切换。

分布式电源DG包括3台微燃机（微燃机A1、微燃机A2、微燃机A3），3 台微燃机依次通过负荷开关、隔离开关后接入380V母线DGM，微燃机A1依 次通过负荷开关4611、隔离开关4541后接入380V母线DGM，微燃机A2依次 通过负荷开关4612、隔离开关4542后接入380V母线DGM，微燃机A3依次通 过负荷开关4613、隔离开关4543后接入380V母线DGM，380V母线DGM通 过断路器4519后连接燃机负荷NL，380V母线DGM通过断路器4518后连接试 验负荷D，380V母线LM1经断路器4111后连接试验负荷D，试验负荷D经双 电源切换开关ATS分别连接断路器4518与断路器4111。

负荷开关用于开断和关合分布式电源DG的负荷电流，以手动方式通断有载 电路。隔离开关使380V母线DGM或试验负荷D与分布式电源DG隔离，在 380V母线DGM及试验负荷D检修时形成明显的断口并与带电部分隔离，用以 保障维护人员的人身安全。

380V母线DGM通过断路器4101与380V母线LM1连接。一般负荷C1、 一般负荷C2分别由380V母线LM2、380V母线LM1供电，燃机负荷NL由380V 母线DGM供电，试验负荷D由380V母线LM1和380V母线DGM分别通过断 路器4111和断路器4518各接一电源，经双电源切换开关ATS供电。综合负荷 NT经10kV断路器601、变压器T3后由10kV母线M1供电。

正常时分段断路器600、分段断路器4000断开，10kV母线M1、10kV母线 M2这两段母线各自独立运行，当任一进线电源（外部电网B1、外部电网B2） 失电或变压器故障时，通过进线断路器与分段断路器的切换都能继续为负荷供 电。微燃机（微燃机A1、微燃机A2、微燃机A3）平时与电网并列运行，其容 量选择与380V母线LM1和380V母线DGM所接试验负荷D相匹配；为保证 分布式电源DG经济运行，分布式电源DG容量一般小于380V母线LM1的负 荷；为使孤网时能稳定运行，微燃机总容量又要大于380V母线DGM和试验负 荷D的负荷。当外部电网出现故障时，可通过微燃机或断路器4101二处装设的 继电保护设备检测到，保护动作后断开断路器4101，微燃机继续为试验负荷D 供电，保证负载供电的可靠。当外部电网恢复正常后，微燃机重新并网运行。

本发明的主要任务是建设分布式能源站，为新建的一般负荷以及原有的综 合负荷和试验负荷供电，同时为一般负荷和综合负荷供冷，以实现能源的综合 利用。智能微电网电源主接线对于微电网运行的安全性、可靠性、经济性至关 重要，本发明针对智能微电网的灵活运行的电源主接线优化方法，具有如下优 点：

1）本智能微电网电源主接线的设计，能保证区域内用电设备的安全，保证 负荷供电的可靠。在电网出现故障时，智能微电网能尽快与电网脱离，智能微 电网内各种设备的故障能尽快隔离，DG（分布式电源）能保证试验负荷用户供 电的连续性，在电网恢复正常后，智能微电网能尽快重新并网。微电网内部的 继电保护和自动装置的配置也要以安全可靠为前提，同时充分考虑了DG的接 入对外部电网的影响。通过高级的自动化系统把这些分布式电源无缝集成到电 网中来并协调运行，将可带来巨大的效益。除了节省对输电网的投资外，它可 提高全系统的可靠性和效率，提供对电网的紧急功率和峰荷电力支持，及其他 一些辅助服务功能，如无功支持、电能质量改善等；

2）同时，它也为系统运行提供了巨大的灵活性。如在风暴和冰雪天气下， 当大电网遭到严重破坏时，这些分布式电源可自行形成孤网，保证试验负荷用 户提供应急供电。本专利设计的智能微电网主接线能实现各种运行方式的切换， 设备的例行检修等的操作灵活方便。

3）充分考虑了DG的接入对外部电网的影响。考虑DG的接入点，将试验 点区域内的分布式发电功率与用电负荷进行平衡，本专利配电结构的能使用户 优先使用微电网内部所发出的电量，同时兼顾冷（热）负荷的需求，提高了DG 的能源利用效益，节省了用户成本。DG不仅可以节约常规能源，还可以改善能 源结构、减少环境污染，可以带来直接的经济效益、社会效益和环境效益。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和 改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。