[发明专利]一种基于放射式接线的智能化高可靠性低压供配电系统及其方法

说明书

本发明公开一种基于放射式接线的智能化高可靠性低压供配电系统及其方法，包括在供电母线与负荷母线之间的主站设备，以及在负荷母线与负荷之间的N个区域站设备。本发明放射式接线的低压供配电系统可靠性高、智能化高，主站多功能电源采取主电源模式，将系统内部的供电无缝切换到主站柴油发电机上，不存在断电死区时间；主站多功能电源对负荷接入点进行谐波和无功动态跟踪补偿功能，不会将系统内部产生的谐波通过供电母线接入点进入到电网，造成污染。系统内部任何负荷分支发生故障时，不需要整个系统断电，故障区域控制器与区域多功能电源相互配合实现试起动，尝试区域内的故障自愈，显示在主站人机界面上，简化排除过程，减少排除故障的工作量。

技术领域

本发明涉及供配电技术领域，尤其涉及适用于工业施工现场、发电厂辅助设备、煤矿、钢铁、石化、化纤、芯片制造等负荷区域分散、且现场设备和仪器仪表对供配电质量要求高的应用。具体地说是一种基于放射式接线的智能化高可靠性低压供配电系统及其方法。

背景技术

目前，低压供配电线路有放射式、树枝式和环形等基本接线方式。放射式接线，基于独立负荷或集中负荷均由单独的配电线路供电，其特点是引出线发生故障时互不影响，一般用在单台设备容量较大、容量比较集中或供电可靠性高的场所。与其他几种接线形式相比，放射式接线已经高于其他几种接线形式。但对于很多应用场景，仅仅采用了放射式接线的常规低压供配电系统依然无法满足负荷对高可靠性供电的要求，而且现有常规低压供配电系统普遍存在智能化低的问题。

对于现有的常规供配电系统的监控与保护设备，各个站点与负荷之间除了电力线路外，需要单独敷设专用通信线路，成本和工程复杂度很高，后续工程扩建、改造灵活度受到限制。

电网供电存在电压暂降和短时中断情况，对配电系统内负荷造成严重影响。国标《电能质量电压暂降与短时中断》(GB/T 30317)中已经对电压暂降和短时中断进行了明确定义。由于电压暂降和短时中断发生和回复速度都很快，常规供配电系统只能被迫停电，即使系统设有备用柴油发电机，也在供电母线掉电与柴油发电机起动完成之间存在断电死区时间。

由于供配电系统内部存在非线性负荷及电力电子类设备，会产生大小和频率时刻变化的谐波电流，谐波将通过供电母线接入点进入到电网，造成污染，超过限值还会遭到电网公司罚款。国标《电能质量公用电网谐波》(GB/T 14549)中已明确进行了谐波定义，并给出了注入电网接入点的谐波限值。

智能化的微机继电保护装置广泛应用于电力的发电、输电、变电环节，但对于供配电环节却少有使用，导致低压供配电系统原始落后。常规供配电系统内部、尤其是低压配电环节普遍使用热磁脱扣断路器熔断器，任何负荷分支发生故障时，需要整个系统断电，且排除过程复杂，工作量大。

由于电力线路和负荷造成的无功损耗，导致负荷侧电压过低，往往最佳解决方案就是就地补偿，而常规就地补偿采用的电容补偿体积大、只能定值补偿，缺乏灵活性，且运维周期短。当有大功率电动机负荷起动过程中，会造成无功损耗突变，大幅拉低系统电压。如果在正常运行或交流电动机直接起动时不采取相应的措施，设备消耗无功功率，会造成电动机所连接的配电母线电压产生较大电压偏差，直接影响接于该配电母线上的其他用电设备的正常运行，还可能触发过、欠压保护动作，造成设备的有害跳闸；同时过大的起动冲击电流会使电动机绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电动机寿命。为了应对配电母线的电压偏差问题，一方面对正常运行和电动机起动过程中造成的配电母线电压偏差水平进行限制；另一方面采取改善措施，降低电动机的起动造成的冲击，以满足母线电压偏差水平的限制要求。现行的相关规范标准对交流电动机起动时母线电压的偏差水平进行了明确限制：母线上接有照明或其他对电压波动敏感的负荷，电动机频繁启动时不宜低于额定电压的90％；电动机不频繁起动时不宜低于额定电压的85％。母线上未接照明或其他对电压波动较敏感的负荷，不应低于额定电压的80％。母线电压上未接其他用电设备时，可按保证电动机起动转矩的条件决定；对于低压电动机，尚应保证接触器线圈的电压不低于释放电压。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于：