项目概况
1.1 试点情况简介
图1 某超充站卫星图
试点充电站由10kV配电线路通过2台630kVA变压器给充电桩供电。其中一台变压器（#1变压器）下带充电桩为10台60kW直流桩和20台7kW交流桩，主要给家用小汽车充电。另一台变压器（#2变压器）下带有5台120kW直流桩，主要给卡车充电。两台变压器供电负荷的负荷曲线未被观测记录。根据现场调研，#1变压器为小汽车充电桩，上有车棚，使用频率较高，#2变压器为卡车充电桩，使用频率较低。
结合现实情况与实际需求，本试点可进行以下方面改造：1）信息化升级：在变压器箱变就近加装信息化终端，变压器进出线开关更换成物联网开关，对变压器和各开关状态及电参数进行采集，并上传到云平台，实现远程监测；2）柔性互联：加装柔性互联装置，将2台变压器进行柔性互联，实现功率转移，降低供电损耗，提高带载能力，实现负载转供，提高检修状态下供电保障能力；3）增加分布式光伏和储能：将现有车棚改造成光伏车棚，并增加储能，平抑充电桩负荷对配电网冲击，提升分布式光伏就地消纳能力。
1.2 技术路线
本项目通过构建柔性互联的配电系统，应对大功率充电桩的冲击性，提升现有当地接纳电动汽车负荷的能力；采用柔性互联技术，提升保供电的可靠性。配网柔性互联装置可解决配电变压器容量资源与负荷分布不匹配的问题，同时可配合安装分布式新能源，提升电动汽车负荷的接入能力和应急支撑能力，实现动态增容和潮流优化调度，提高配电系统运行经济性和可靠性。
基于电力电子技术的柔性互联装置可将多条馈线间的合环运行，实现多条馈线间的灵活潮流控制，达到均衡负载、优化电网供电能力，提高配电网可靠性和设备利用率的作用。同时还可提供一定动态无功支撑能力，改善电能质量。
2 柔性互联装置设计方案
2.1 电网系统设计方案
图2 电网系统设计方案示意图
本试点项目的设计方案如图2所示，扩建内容及分为：
（1）柔性互联装置。设备的主要配置为：300kVA 2交流端口+1直流端口，直流端口带有DC/DC变流器，其中150kW DC/DC用于与储能相连，2路75kW用于与车棚光伏相连。能量管理系统（EMS）通过#1变和#2变的实时运行情况进行优化控制方案计算，并通过控制光伏功率及两台变流器的传输功率，实现两台变压器的负载均衡或故障下负荷转供的功能。
（2）车棚光储设备。设备光伏的功率参数为150kWp，储能的功率参数为450kWh。两者受柔性互联装置内置的EMS控制，并通过其直流端口对两处充电桩进行功率支撑。此外，光伏板安装在车棚顶空间不占用任何地面面积，使空间得到充分利用。
（3）通讯设备。由信息化终端和云平台构成。信息终端负责监控改造后系统的运行状态，收集必要的运行数据上传至云平台和上级调度系统。收集的数据包括设备状态参数和电气参数。通讯设备的监测对象主要包括两台变压器、柔性互联装置、光储设备。
2.2 控制系统方案功能
（1）系统架构
系统架构为云主站、融合终端、终端设备三层。
云主站层部署柔性互联模块，主要对安装柔性互联设备的配电台区进行数据监视；
融合终端层部署柔性互联APP，负责本配电台区内电压、电流、功率、开关状态等配变信息采集以及对柔性互联设备等进行监视与控制，与相邻台区融合终端通过光纤进行信息交互，实现低压直流柔性互联的各控制策略的站控层控制，对上与云主站通讯；终端设备层部署柔性互联设备，由低压交直流柔性接口设备、就地协调控制装置、直流配电端口（按照需要选配）等设备组成，实现台区间柔性互联设备的数据采集、就地控制功能，执行功率与运方控制指令，实现保护故障定位与隔离、同期合闸等快速控制能力。
系统架构图如下：
（2）通讯组网
本项目通过在配电台区新建智能融合终端，以融合终端为基础，开发并扩展低压台区柔性互联相关APP，通过融合终端实现本台区电压、电流、功率等配变信息管理，并计算台区负载率、正序电流、负序电流、零序电流等信息。融合终端中扩展柔性互联APP，也可实现合环系统重载转供、负载均衡、电能质量治理、源网荷协同、中压优化调度支撑等场景下的协调控制。
供电公司配电房 融合终端采集就地协调控制装置信息。就地协调控制器与各端口开关、柔性互联装置之间采用RS485通讯方式或控制电缆直接采集。融合终端具备主从控制能力，能够设置其中一台融合终端为主控单元，其他台区融合终端为从控单元。融合终端之间通过光纤通信，主融合终端接收从融合终端的台区运行信息。融合终端采用无线公网接入配电自动化主站。
2.3 系统功能
某超充站柔性互联装置试点方案的主要功能包括重载转供（负载均衡）、失电支援、故障隔离、平抑负荷波动等功能。
（1）重载转供（负载均衡）：通过获取两台配电变压器的负载率，当配电变压器发生过载、负载率严重不平衡或上级调度下发控制指令等情况时，能够计算变压器过载情况、剩余配电变压器可用容量和低压交直流柔性接口设备可用容量，完成配变间转供功率计算和控制，实现配电变压器间的功率互济和配变过载治理，提供稳定运行保障。
（2）失电支援：当柔性互联系统中某一个配电变压器的上级交流系统发生故障导致其负荷失电后，通过柔性互联装置向失电负荷提供功率支撑，最大化支撑故障影响的负荷连续供电。
（3）故障隔离：当一侧端口的交流电网发生故障，不影响其他端口的正常运行。当发生直流端口母线故障，能够及时隔离故障并不影响上级交流电源。当发生直流馈线故障，能够快速完成故障定位、隔离并恢复直流侧运行。
（4）平抑负荷波动 源荷转供：将柔性互联装置连接的光储系统进行协调控制，平抑集中充用电带来的尖峰，动态支撑分布式能源和充电桩负荷接入和就地消纳。
3 预期成效
在配电变压器不扩容的情况下最大化综合利用柔性互联装置所连接配电变压器的剩余容量，合理不同时刻下分配各个配电变压器的未利用容量，实现多配电变压器间功率动态的柔性调控与容量互补，有效的解决目前配电网调峰困难、扩容效益低等痛点，提升配电网的经济效益。
