一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法，通过串联交互变流器和并联交互变流器的补偿方式为系统提供有功以及无功的电压支撑，从而有效地改善配网末端的低电压问题；同时实现能量在电网及储能装置、分布式光伏电源中的流动，削弱新能源间歇性出力对电网的冲击，并设置交流不间断供电接口及直流供电接口为UPS及直流端口用户提供电能，实现了对稳态电压偏差进行阻抗补偿，集成负荷调整、能量分配、功率平衡功能、储能装置及电能质量治理，有效地改善配网末端的低电压问题。

A Topology and Control Method of Power Router at the End of Distribution Network

The invention discloses a power router topology at the end of distribution network and its control method, which provides active and reactive voltage support for the system through compensation of series and parallel interactive converters, thereby effectively improving the low voltage problem at the end of distribution network, realizing the flow of energy in power grid, energy storage device and distributed photovoltaic power supply, and weakening the new energy room. The impact of intermittent power supply on power grid, and the setting of AC uninterrupted power supply interface and DC power supply interface to provide power for UPS and DC port users, realize the impedance compensation of steady-state voltage deviation, integrate load adjustment, energy distribution, power balance function, energy storage device and power quality control, effectively improve the low-voltage problem at the end of distribution network.

【技术实现步骤摘要】
一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法
本专利技术涉及电气自动化
，尤其涉及一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法。
技术介绍
现有电力线路配网末端仍大量存在电压偏低的场景，其治理方案主要包括：新增变压器或调档、对变压器分支处的线路进行改造、在线路末端安装风光电互补的分布式发电系统、在线路末端串联低电压的自动补偿装置等。上述何种方案均存在种种不足，如采用变压器提升末端电压可以有效的结局线路末端低电压问题，但前期投入大、经济性较差、在变压器全寿命周期内不一定能回收投资，且需根据负荷特性选择使用。风光电分布式系统不受地域限制可缓解用电紧张状况，但会使配电网潮流复杂化、影响单向保护的灵敏性和可靠性，同时也会使运行检修带来困难。串联电压自动补偿装置可为电网提供无功缺额更为直接地抬高末端电压，但配网末端阻抗参数相近，补偿效果较差，并会产生谐波分量维护费用较大。综上，目前配电网中缺少对稳态电压偏差进行阻抗补偿，集成负荷调整、能量分配、功率平衡功能、储能装置及电能质量治理的灵活性装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法，实现了对稳态电压偏差进行阻抗补偿，集成负荷调整、能量分配、功率平衡功能、储能装置及电能质量治理，有效地改善配网末端的低电压问题。本专利技术提供了一种配网末端电力路由器拓扑，包括：串联交互变流器、并联交互变流器、光伏变流器、储能系统变流器和三个DC-AC-DC隔离变换单元；还包括：串并联交互单元、分布式光伏系统电气接口、储能系统电气接口、交流不间断供电接口及直流供电接口；所述串并联交互单元的串联端通过所述串联交互变流器接入交流电网；所述串并联交互单元的并联端通过所述并联交互变流器接入直流电网；所述串并联交互单元的串联端与并联端之间连接有DC-AC-DC隔离变换单元；所述分布式光伏系统电气接口通过所述光伏变流器与电力路由器的直流母线连接；所述储能系统电气接口通过所述储能系统变流器与所述直流母线连接；所述交流不间断供电接口通过所述DC-AC-DC隔离变换单元与所述直流母线连接；所述直流供电单元通过所述DC-AC-DC隔离变换单元与所述直流母线连接。可选地，所述光伏变流器工作在Buck模式。可选地，所述储能系统变流器工作在Buck-Boost模式。可选地，所述串联交互交流器、所述并联交互交流器和所述储能系统变流器为双向变流器；所述光伏变流器为单向变流器。可选地，所述DC-AC-DC隔离变换单元的变压器为高频变压器。本专利技术提供了一种配网末端电力路由器拓扑的控制方法，所述控制方法应用于如上中任意一项所述的配网末端电力路由器拓扑，所述控制方法包括：获取设置电力路由器的配网线路的负载率；若所述负载率大于第一预设负载率，则所述电力路由器采用第一并网模式，所述第一并网模式包括：控制串联交互电流器以受控电压源的方式生成一个与交流电网同频率，幅值和相位可控的第一电压，且与所述交流电网的原电压叠加，控制并联交互电流器以受控电流源的方式生成补偿直流电网的无功功率和谐波电流的第一电流；若所述负载率小于第一预设负载率，则所述电力路由器采用第二并网模式，所述第二并网模式包括：控制分布式光伏系统电气接口输入的第二功率经过光伏变流器、直流母线、储能系统变流器和储能系统电气接口输入至储能装置中。可选地，所述第一并网模式中，从储能系统电气接口输入的第一功率经过储能系统变流器、直流母线和DC-AC-DC隔离变换单元向所述串联交互电流器提供补偿电压波形以及注入电压补偿相量，使得所述串联交互电流器以受控电压源的方式生成一个与交流电网同频率，幅值和相位可控的第一电压，其中，所述注入电压补偿相量包括与配网末端线路电流垂直的电抗性补偿分量和与配网末端线路电流相反的电阻性补偿分量。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术通过串联交互变流器和并联交互变流器的补偿方式为系统提供有功以及无功的电压支撑，从而有效地改善配网末端的低电压问题；同时实现能量在电网及储能装置、分布式光伏电源中的流动，削弱新能源间歇性出力对电网的冲击，并设置交流不间断供电接口及直流供电接口为UPS及直流端口用户提供电能，实现了对稳态电压偏差进行阻抗补偿，集成负荷调整、能量分配、功率平衡功能、储能装置及电能质量治理，有效地改善配网末端的低电压问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术提供的一种配网末端电力路由器拓扑的结构示意图；图2为串联交互变流器电路拓扑结构示意图；图3为并联交互变流器的电路拓扑结构示意图；图4为光伏变流器或储能系统变流器的电路拓扑结构示意图；图5为单相隔离变换单元部分电路拓扑结构示意图；图6为本专利技术提供的一种配网末端电力路由器拓扑的控制方法的流程示意图；图7为本专利技术提供的电力路由器电网回馈单元相量原理图；图8为第一并网模式下能量流动示意图；图9为第二并网模式下能量流动示意图。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种配网末端电力路由器拓扑及其控制方法，实现了对稳态电压偏差进行阻抗补偿，集成负荷调整、能量分配、功率平衡功能、储能装置及电能质量治理，有效地改善配网末端的低电压问题。为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1至图5，本专利技术提供了一种配网末端电力路由器拓扑，包括：串联交互变流器PC0、并联交互变流器PC1、光伏变流器PC2、储能系统变流器PC3和三个DC-AC-DC隔离变换单元；还包括：串并联交互单元、分布式光伏系统电气接口、储能系统电气接口、交流不间断供电接口及直流供电接口；串并联交互单元的串联端通过串联交互变流器PC0接入交流电网；串并联交互单元的并联端通过并联交互变流器PC1接入直流电网；串并联交互单元的串联端与并联端之间连接有DC-AC-DC隔离变换单元；分布式光伏系统电气接口通过光伏变流器PC2与电力路由器的直流母线连接；储能系统电气接口通过储能系统变流器PC3与直流母线连接；交流不间断供电接口通过DC-AC-DC隔离变换单元与直流母线连接；直流供电单元通过DC-AC-DC隔离变换单元与直流母线连接；本专利技术实施例通过串联交互变流器PC0和并联交互变流器PC1的补偿方式为系统提供有功以及无功的电压支撑，从而有效地改善配网末端的低电压问题；同时实现能量在电网及储能装置、分布式光伏电源中的流动，削弱新能源间歇性出力对电网的冲击，并设置交流不间断供电接口及直流供电接口为UPS及直流端口用户提供电能，实现了对稳态电压偏差进行阻抗补偿，集成负荷调整、能量分配、功率平衡功能、储能装置及电能质量治理，有效地改善配网末端的低电压问题。进一步地，光伏变流器PC2工作在Buck模式。进一步地，储能系统变流器PC3工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配网末端电力路由器拓扑，其特征在于，包括：串联交互变流器、并联交互变流器、光伏变流器、储能系统变流器和三个DC‑AC‑DC隔离变换单元；还包括：串并联交互单元、分布式光伏系统电气接口、储能系统电气接口、交流不间断供电接口及直流供电接口；所述串并联交互单元的串联端通过所述串联交互变流器接入交流电网；所述串并联交互单元的并联端通过所述并联交互变流器接入直流电网；所述串并联交互单元的串联端与并联端之间连接有DC‑AC‑DC隔离变换单元；所述分布式光伏系统电气接口通过所述光伏变流器与电力路由器的直流母线连接；所述储能系统电气接口通过所述储能系统变流器与所述直流母线连接；所述交流不间断供电接口通过所述DC‑AC‑DC隔离变换单元与所述直流母线连接；所述直流供电单元通过所述DC‑AC‑DC隔离变换单元与所述直流母线连接。

【技术特征摘要】
1.一种配网末端电力路由器拓扑，其特征在于，包括：串联交互变流器、并联交互变流器、光伏变流器、储能系统变流器和三个DC-AC-DC隔离变换单元；还包括：串并联交互单元、分布式光伏系统电气接口、储能系统电气接口、交流不间断供电接口及直流供电接口；所述串并联交互单元的串联端通过所述串联交互变流器接入交流电网；所述串并联交互单元的并联端通过所述并联交互变流器接入直流电网；所述串并联交互单元的串联端与并联端之间连接有DC-AC-DC隔离变换单元；所述分布式光伏系统电气接口通过所述光伏变流器与电力路由器的直流母线连接；所述储能系统电气接口通过所述储能系统变流器与所述直流母线连接；所述交流不间断供电接口通过所述DC-AC-DC隔离变换单元与所述直流母线连接；所述直流供电单元通过所述DC-AC-DC隔离变换单元与所述直流母线连接。2.根据权利要求1所述的配网末端电力路由器拓扑，其特征在于，所述光伏变流器工作在Buck模式。3.根据权利要求1所述的配网末端电力路由器拓扑，其特征在于，所述储能系统变流器工作在Buck-Boost模式。4.根据权利要求1所述的配网末端电力路由器拓扑，其特征在于，所述串联交互交流器、所述并联交互交流器和所述储能系统变流器为双向变流器；所述光伏变流器为单向变流器。5.根据权利要求1所述的配网末端电力路由器拓扑，其特征在于，所述DC-...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾梦迪，唐升卫，高雅，胡春潮，刘菲，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44