一種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及輸配電技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 直流配電網(wǎng)是指從輸電網(wǎng)到用戶之間，W直流形式由大量直流端互聯(lián)組成的能量 傳輸系統(tǒng)。直流配電網(wǎng)采用直直變換技術(shù)，利用晶閩管和自關(guān)斷器件來(lái)實(shí)現(xiàn)通斷控制，將直 流電壓斷續(xù)加到負(fù)載上。相比于交流配電網(wǎng)，直流配電網(wǎng)的應(yīng)用可實(shí)現(xiàn)新能源的平滑接入 和有功、無(wú)功功率的獨(dú)立控制，提供適應(yīng)性更強(qiáng)的供電模式，W及靈活和安全的配電控制。 從輸電領(lǐng)域看，直流配電網(wǎng)與分布式電源接入靈活、設(shè)備投資低，電能質(zhì)量高，供電可靠性 好，擁有巨大的發(fā)展前景。
[0003] 由于直流配電網(wǎng)具有大量電力電子裝置，且各裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含相當(dāng)數(shù)目快速 暫態(tài)的投切器件，同時(shí)，直流電網(wǎng)運(yùn)行需要觀察較長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)。因此，直流電網(wǎng)建模仿真 技術(shù)面臨著模型適應(yīng)性、準(zhǔn)確度的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬平臺(tái)包括電壓源型換 流器、各種分布式能源發(fā)電模擬裝置、儲(chǔ)能裝置、直流配電線路模擬裝置、各類負(fù)荷模擬裝 置、直流變壓器等直流配電系統(tǒng)典型元件的動(dòng)態(tài)模擬。
[0004] 然而，現(xiàn)有的直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)研究裝置模擬對(duì)象單一，無(wú)法通過(guò)調(diào)節(jié)配 電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備的線路參數(shù)W及添加直流測(cè)試儀等操作，研究直流配電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模 擬和仿真實(shí)驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供了一種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置及方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法 通過(guò)調(diào)節(jié)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備線路參數(shù)W及添加直流測(cè)試儀等操作，解決直流配電網(wǎng)系統(tǒng) 的動(dòng)態(tài)模擬和仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M對(duì)象單一的問(wèn)題。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了如下技術(shù)方案：
[0007] -種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法，包括W下步驟：
[000引在線路接口斷路器之間接入直流線路；
[0009] 閉合線路接口斷路器；
[0010] 閉合負(fù)載斷路器。
[0011] 優(yōu)選的，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法還包括W下步驟：
[0012] 閉合第一交流供電斷路器、第二交流供電斷路器和雙側(cè)線路接口斷路器，模擬環(huán) 狀直流配電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0013] 閉合第一交流供電斷路器、第二交流供電斷路器和單側(cè)并網(wǎng)線路線路接口斷路 器，模擬兩端直流配電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；
[0014] 閉合第一交流供電斷路器和單端并網(wǎng)線路線路接口斷路器，模擬放射狀直流配電 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0015] -種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括交流供電系統(tǒng)、負(fù)載、負(fù)載斷路器、直流 配電線路、線路接口、線路接口斷路器、直流線路和高壓直流母線，其中，
[0016] 交流供電系統(tǒng)與直流配電線路相連；
[0017] 直流配電線路與高壓直流母線相連；
[0018] 線路接口通過(guò)線路接口斷路器與直流配電線路相連；
[0019]直流線路與線路接口相連；
[0020]負(fù)載通過(guò)負(fù)載斷路器與高壓直流母線相連。
[0021 ]優(yōu)選的，直流線路包括直流電纜或直流測(cè)試儀。
[0022] 優(yōu)選的，交流供電系統(tǒng)包括第一交流供電接口、第二交流供電接口、第一交流供電 斷路器、第二交流供電斷路器;其中，第一交流接口和第二交流接口一端分別與交流系統(tǒng)相 連，另一端分別通過(guò)第一交流供電斷路器和第二交流供電斷路器與高壓直流母線相連。
[0023] 優(yōu)選的，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括試驗(yàn)接口，試驗(yàn)接口包括并網(wǎng)線路 實(shí)驗(yàn)接口和并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口斷路器，并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口通過(guò)并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口斷路器與 高壓直流母線相連。
[0024] 優(yōu)選的，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括發(fā)電裝置和發(fā)電裝置斷路器，發(fā)電 裝置通過(guò)發(fā)電裝置斷路器與高壓直流母線相連。
[0025] 優(yōu)選的，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括儲(chǔ)能裝置和儲(chǔ)能裝置斷路器，儲(chǔ)能 裝置通過(guò)儲(chǔ)能裝置斷路器與高壓直流母線相連。
[0026] 優(yōu)選的，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括低壓直流母線和低壓直流變壓器， 低壓直流母線通過(guò)低壓直流變壓器與高壓直流母線相連。
[0027] 優(yōu)選的，負(fù)載包括高壓線性負(fù)載、高壓非線性負(fù)載、低壓線性負(fù)載、低壓非線性負(fù) 載、直流負(fù)載和交流負(fù)載，其中高壓線性負(fù)載、高壓非線性負(fù)載、直流負(fù)載和交流負(fù)載通過(guò) 負(fù)載斷路器與高壓直流母線相連，低壓線性負(fù)載和低壓非線性負(fù)載通過(guò)負(fù)載斷路器與低壓 直流母線相連。
[00%]優(yōu)選的，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括同步電機(jī)、異步電機(jī)和電機(jī)斷路器， 同步電機(jī)和異步電機(jī)通過(guò)電機(jī)斷路器與低壓直流母線相連。
[0029] 由W上技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明提供的直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)方法及裝置，包括 在線路接口斷路器之間接入直流線路，閉合線路接口斷路器W及閉合負(fù)載斷路器的步驟。 通過(guò)在直流配電線路中設(shè)置線路接口，使得直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置可W接入不同類 型的直流電纜或者直流測(cè)試儀，繼而通過(guò)調(diào)節(jié)配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬設(shè)備的直流電纜線路參數(shù)W 及添加直流測(cè)試儀等操作，解決直流配電網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬和仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M對(duì)象單一的問(wèn) 題。
【附圖說(shuō)明】
[0030] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而 言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的第=種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施 例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù) 的范圍。
[0035] 圖1為直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可見(jiàn)，直流配電網(wǎng)動(dòng) 態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括負(fù)載、負(fù)載斷路器、線路接口斷路器、直流配電線路、線路接口和高壓 直流母線，其中，直流配電線路與高壓直流母線相連，線路接口通過(guò)線路接口斷路器與直流 配電線路相連，負(fù)載通過(guò)負(fù)載斷路器與高壓直流母線相連。
[0036] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由 圖可見(jiàn)，直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括第一交流供電接口、第二交流供電接口、第一 交流供電斷路器1、第二交流供電斷路器18;其中，第一交流接口和所述第二交流接口一端 分別與交流系統(tǒng)相連，另一端分別與第一交流供電斷路器1和第二交流供電斷路器18相連。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的第=種直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖，由圖3可見(jiàn)， 第一交流供電斷路器1和第二交流供電斷路器18通過(guò)整流環(huán)節(jié)(AC/DC裝置)裝置與高壓直 流母線相連。
[0037] 本發(fā)明提供的直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置與交流無(wú)窮大系統(tǒng)有兩處接口，分別 為第一交流供電接口和第二交流供電接口。無(wú)窮大系統(tǒng)是根據(jù)電網(wǎng)容量的比例來(lái)計(jì)算的。 交流大系統(tǒng)的容量至少要達(dá)到實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)容量的10倍W上，相對(duì)于直流配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的容量 才可W看作無(wú)窮大交流系統(tǒng)。因此本發(fā)明提供的實(shí)驗(yàn)裝置與交流大系統(tǒng)的兩處接入點(diǎn)為專 線接入，并在交流電網(wǎng)系統(tǒng)外部加裝隔離變壓器，經(jīng)過(guò)變換后的系統(tǒng)容量達(dá)到250kVA，完全 滿足交流無(wú)窮大系統(tǒng)的條件。交流供電器通過(guò)交流供電斷路器與高壓直流母線相連。
[003引配網(wǎng)系統(tǒng)中電壓一般為10.化V，容量為1000 kVAW上，本發(fā)明中選用電壓±380V， 容量25kVA，因此功率模擬比為：
[0040] 其中，下標(biāo)S (sour Ce)表示原型系統(tǒng)的物理量，m (mode 1)則表示模擬系統(tǒng)的物理 量。
[0041] 電壓模擬比為：
[0043]電流模擬比為：
[0045]模擬系統(tǒng)的最大電流為
[0047] 由圖3可見(jiàn)，本發(fā)明提供的直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置試驗(yàn)接口還包括并網(wǎng)線 路實(shí)驗(yàn)接口和并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口斷路器22和/或23,并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口通過(guò)并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn) 接口斷路器與高壓直流母線相連。并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口可W連接直流斷路器、直流變壓器和 新研制設(shè)備等。通過(guò)閉合并網(wǎng)線路實(shí)驗(yàn)接口斷路器22和/或23,可W將直流斷路器、直流變 壓器和/或新研制設(shè)備接入試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)不同設(shè)備在不同類型故障下進(jìn)行運(yùn)行控制和繼電 保護(hù)研究。其中，直流變壓器可W連接直流儲(chǔ)能電源和直流負(fù)荷，來(lái)測(cè)試直流變壓器的性 能；也可W通過(guò)接入不同類型的直流負(fù)荷比較不同類型直流負(fù)荷的特性；W及通過(guò)直流儲(chǔ) 能接入研究?jī)?chǔ)能裝置對(duì)于直流配電系統(tǒng)運(yùn)行的影響。
[0048] 直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置包括發(fā)電裝置和發(fā)電裝置斷路器26、27和28,發(fā)電 裝置通過(guò)發(fā)電裝置斷路器26、27和28與高壓直流母線相連。發(fā)電裝置為新能源發(fā)電系統(tǒng)，包 括生物質(zhì)發(fā)電電池組、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏陣列發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電作為交流分布式電源經(jīng)過(guò)整 流環(huán)節(jié)(AC/DC裝置)將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓接入高壓直流母線上;生物質(zhì)發(fā)電電池組 和光伏陣列發(fā)電作為直流分布式電源經(jīng)直流斬波器(DC/DC裝置)接入高壓直流母線上。
[0049] 直流配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)裝置還包括儲(chǔ)能裝置和儲(chǔ)能裝置斷路器29和30,儲(chǔ)能通 過(guò)儲(chǔ)能裝置斷路器29和30與高壓直流母線相連。各類型的儲(chǔ)能設(shè)備通過(guò)直流斬波器(DC/DC 裝置)接入直流高壓母線上，連接儲(chǔ)能設(shè)備的直流斬波器(DC/DC裝置)需要對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行 充、放電，需要具備能量雙向流動(dòng)功能。本發(fā)明提供的儲(chǔ)能裝置包括超級(jí)電容儲(chǔ)能設(shè)備和蓄 電池儲(chǔ)能設(shè)備。超級(jí)電容器作為一種新興的儲(chǔ)能器件，使用特殊材料制作電極和電解質(zhì)，其 存儲(chǔ)容量是普通電容器的20~1000倍，但又保持了能量釋放快的特點(diǎn)。蓄電池儲(chǔ)能設(shè)備由 電池、直-交逆變器、控制裝置及輔助設(shè)備等部分組成。蓄電池分為很多種，在大規(guī)模儲(chǔ)能系 統(tǒng)方面，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較廣、技術(shù)相對(duì)成熟的蓄電池有鉛酸蓄電池、鋼硫電池和液饑電 池。本發(fā)明優(yōu)選鉛酸蓄電池，其造價(jià)便宜，便于直流配電網(wǎng)試