基于多站融合的供配电系统技术方案

本发明专利技术涉及供配电技术领域，具体提供了一种基于多站融合的供配电系统，旨在解决如何提高多站融合内每个电力功能站的供电可靠性的技术问题。为此目的，根据本发明专利技术实施例的系统通过变压器、电能变换装置和柔性多状态开关等装置将电源、电网、负荷和储能相关的装置、设备等高度融合与集成，不仅能够提高系统的供电可靠性，还能够对电压波动敏感程度较高的负荷进行持续稳定的可靠供电。此外，通过控制柔性多状态开关和电能变换等装置实现不同交流电网之间、不同交流母线之间的潮流互济与功率支撑，还可以提高分布式电源站的消纳能力，以及克服电动汽车等即插即用负载接入系统带来的潮流变化较大，不利于系统稳定运行的缺陷。

【技术实现步骤摘要】
基于多站融合的供配电系统
本专利技术涉及供配电
，具体涉及一种基于多站融合的供配电系统。
技术介绍
多站融合技术指的是在已有变电站资源的基础上，融合建设数据中心站(DataCenter)、充换电站、储能站、通信基站和分布式新能源发电站等，以形成多站信息通信以及能源环境相关的基础设施和系统平台，“融合”即通过“多站”的建设，业务上实现能源、信息通信、政务等领域的融合，服务主体上实现电网企业、通信运营商、政府相关委办局等的协同。因而，“多站融合”以提高资源利用效率、促进业务跨界融合为目标，具备开放共享、深度协同的资源和数据服务能力。然而，由于多站融合涉及到的电力功能站(例如：数据中心站、充换电站和储能站)无论是在通信方式、供电等级、供电可靠性要求等方面存在一定差异，因而如何对每个电力功能站进行可靠供电，以保证每个电力功能站都能够稳定运行是多站融合技术亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述缺陷，提出了本专利技术，以提供解决或至少部分地解决如何提高多站融合内每个电力功能站的供电可靠性的技术问题的基于多站融合的供配电系统，所述系统包括第一变压器、第二变压器、第一电能变换装置、第二电能变换装置、第一柔性多状态开关、第二柔性多状态开关、后台服务器以及多个电力功能站；所述第一变压器的高压侧与第一交流电网连接，所述第一变压器的低压侧与第一交流母线连接；所述第二变压器的高压侧与第二交流电网连接，所述第二变压器的低压侧与第二交流母线连接；所述第一电能变换装置的交流侧与所述第一交流母线连接，所述第一电能变换装置的直流侧与负载接入端连接；所述第二电能变换装置的交流侧与所述第二交流母线连接，所述第二电能变换装置的直流侧与直流母线连接；所述多个电力功能站分别与所述负载接入端口和/或所述直流母线连接，用于接收所述负载接入端口和/或所述直流母线输出的电能；所述第一柔性多状态开关的第一端口与所述第一变压器的高压侧连接，所述第一柔性多状态开关的第二端口与所述第二变压器的高压侧连接；所述第二柔性多状态开关的第一端口与所述第一交流母线连接，所述第二柔性多状态开关的第二端口与所述第二交流母线连接；所述后台服务器分别与所述第一柔性多状态开关以及第二柔性多状态开关通信连接，所述后台服务器被配置成根据负载需求或者上级控制系统发送的控制指令控制所述第一柔性多状态开关与所述第二柔性多状态开关进行工作模式切换。在上述系统的一个技术方案中，所述电力功能站包括数据中心站，所述数据中心站包括数据服务器和储能装置；所述负载接入端包括第一接入端口和第二接入端口，所述第一接入端口与所述数据服务器连接，用于向所述数据服务器传输电能进行供电；所述第二接入端口与所述储能装置连接，用于向所述储能装置传输电能进行充电；其中，所述储能装置分别与所述数据服务器以及所述直流母线连接，所述储能装置被配置成向所述数据服务器和/或所述直流母线输出电能，用于向所述数据服务器和/或接入所述直流母线的电力功能站供电。在上述系统的一个技术方案中，所述第二柔性多状态开关的第三端口与第三交流母线连接；所述电力功能站还包括分布式电源站和储能电站，所述分布式电源站与所述储能电站分别与所述第三交流母线连接；所述数据中心站内除所述数据服务器和所述储能装置以外的其他负载与所述第三交流母线连接。在上述系统的一个技术方案中，所述后台服务器包括顶层控制模块、中间层控制模块和底层控制模块；所述顶层控制模块被配置成当接收到上级控制系统发送的控制指令时根据所述控制指令控制所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述中间层控制模块发送中间层控制指令；当未接收到所述控制指令时根据负载需求控制所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述中间层控制模块发送中间层控制指令；所述中间层控制模块被配置成当接收到所述中间层控制指令时根据所述中间层控制指令控制所述第二柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述底层控制模块发送底层控制指令；当未接收到所述中间层控制指令时根据负载需求控制第二柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述底层控制模块发送底层控制指令；所述底层控制模块被配置成当接收到所述底层控制指令时根据所述底层控制指令控制所述电力功能站进行工作模式切换；当未接收到所述底层控制指令时根据负载需求控制所述电力功能站进行工作模式切换。在上述系统的一个技术方案中，所述第一柔性多状态开关包括第一VSC换流器、第二VSC换流器和第一电容器，所述第一VSC换流器与第二VSC换流器的交流侧分别与所述第一柔性多状态开关的第一端口和第二端口连接，所述第一VSC换流器与第二VSC换流器的直流侧分别与所述第一电容器连接；所述顶层控制模块被进一步配置成当未接收到上级控制系统发送的控制指令时执行以下操作：获取所述第一交流电网与所述第二交流电网的电网运行状态，根据所述电网运行状态控制所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换，若所述第一交流电网与所述第二交流电网均正常运行，则采用直流电压-无功功率外环控制与电流内环控制的恒压双闭环控制策略对所述第一VSC换流器进行运行控制，以及采用功率外环电流内环控制的功率双闭环控制策略对所述第二VSC换流器进行运行控制；若所述第一交流电网发生故障或过载，则采用交流电压-频率外环控制与电流内环控制的压频双闭环控制策略对所述第一VSC换流器进行运行控制，以及采用所述恒压双闭环控制策略对所述第二VSC换流器进行运行控制；若所述第二交流电网发生故障或过载，则采用所述压频双闭环控制策略对所述第二VSC换流器进行运行控制，以及采用所述恒压双闭环控制策略对所述第一VSC换流器进行运行控制；若所述第一交流电网与所述第二交流电网均发生故障或过载，则控制所述第一柔性多状态开关停止运行。在上述系统的一个技术方案中，所述第一VSC换流器包括第一VSC控制模块，所述第二VSC换流器包括第二VSC控制模块；所述第一VSC控制模块与所述第二VSC控制模块均包括换流器驱动器以及多个状态跟踪双闭环控制器；每个状态跟踪双闭环控制器均包括外环控制器、内环控制器和状态跟踪控制器，并且所述外环控制器的输出端与所述状态跟踪控制器的输出端分别通过模式逻辑开关与所述内环控制器的输入端连接，所述内环控制器的输出端分别与所述外环控制器的信号反馈端和所述状态跟踪控制器的信号反馈端连接，以及通过主逻辑开关与所述换流器驱动器连接；所述换流器驱动器被配置成根据所述状态跟踪双闭环控制器的输出信号生成驱动信号，以驱动所述第一VSC换流器或所述第二VSC换流器工作；所述每个状态跟踪双闭环控制器分别被配置成执行各自对应的双闭环控制策略；所述第一VSC控制模块与所述第二VSC控制模块均被配置成：响应于所述顶层控制模块根据所述电网运行状态对所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换输出的切换指令，根据所述切换指令指定的双闭环控制策略控制相应的状态跟踪双闭环控制器内与外环控制器连接的模式逻辑开关导通、与状态跟踪控制器连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多站融合的供配电系统，其特征在于，所述供配电系统包括：第一变压器、第二变压器、第一电能变换装置、第二电能变换装置、第一柔性多状态开关、第二柔性多状态开关、后台服务器以及多个电力功能站；/n所述第一变压器的高压侧与第一交流电网连接，所述第一变压器的低压侧与第一交流母线连接；所述第二变压器的高压侧与第二交流电网连接，所述第二变压器的低压侧与第二交流母线连接；/n所述第一电能变换装置的交流侧与所述第一交流母线连接，所述第一电能变换装置的直流侧与负载接入端连接；所述第二电能变换装置的交流侧与所述第二交流母线连接，所述第二电能变换装置的直流侧与直流母线连接；所述多个电力功能站分别与所述负载接入端口和/或所述直流母线连接，用于接收所述负载接入端口和/或所述直流母线输出的电能；/n所述第一柔性多状态开关的第一端口与所述第一变压器的高压侧连接，所述第一柔性多状态开关的第二端口与所述第二变压器的高压侧连接；所述第二柔性多状态开关的第一端口与所述第一交流母线连接，所述第二柔性多状态开关的第二端口与所述第二交流母线连接；/n所述后台服务器分别与所述第一柔性多状态开关以及第二柔性多状态开关通信连接，所述后台服务器被配置成根据负载需求或者上级控制系统发送的控制指令控制所述第一柔性多状态开关与所述第二柔性多状态开关进行工作模式切换。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于多站融合的供配电系统，其特征在于，所述供配电系统包括：第一变压器、第二变压器、第一电能变换装置、第二电能变换装置、第一柔性多状态开关、第二柔性多状态开关、后台服务器以及多个电力功能站；
所述第一变压器的高压侧与第一交流电网连接，所述第一变压器的低压侧与第一交流母线连接；所述第二变压器的高压侧与第二交流电网连接，所述第二变压器的低压侧与第二交流母线连接；
所述第一电能变换装置的交流侧与所述第一交流母线连接，所述第一电能变换装置的直流侧与负载接入端连接；所述第二电能变换装置的交流侧与所述第二交流母线连接，所述第二电能变换装置的直流侧与直流母线连接；所述多个电力功能站分别与所述负载接入端口和/或所述直流母线连接，用于接收所述负载接入端口和/或所述直流母线输出的电能；
所述第一柔性多状态开关的第一端口与所述第一变压器的高压侧连接，所述第一柔性多状态开关的第二端口与所述第二变压器的高压侧连接；所述第二柔性多状态开关的第一端口与所述第一交流母线连接，所述第二柔性多状态开关的第二端口与所述第二交流母线连接；
所述后台服务器分别与所述第一柔性多状态开关以及第二柔性多状态开关通信连接，所述后台服务器被配置成根据负载需求或者上级控制系统发送的控制指令控制所述第一柔性多状态开关与所述第二柔性多状态开关进行工作模式切换。


2.根据权利要求1所述的基于多站融合的供配电系统，其特征在于，
所述电力功能站包括数据中心站，所述数据中心站包括数据服务器和储能装置；所述负载接入端包括第一接入端口和第二接入端口，所述第一接入端口与所述数据服务器连接，用于向所述数据服务器传输电能进行供电；所述第二接入端口与所述储能装置连接，用于向所述储能装置传输电能进行充电；
其中，所述储能装置分别与所述数据服务器以及所述直流母线连接，所述储能装置被配置成向所述数据服务器和/或所述直流母线输出电能，用于向所述数据服务器和/或接入所述直流母线的电力功能站供电。


3.根据权利要求2所述的基于多站融合的供配电系统，其特征在于，
所述第二柔性多状态开关的第三端口与第三交流母线连接；
所述电力功能站还包括分布式电源站和储能电站，所述分布式电源站与所述储能电站分别与所述第三交流母线连接；
所述数据中心站内除所述数据服务器和所述储能装置以外的其他负载与所述第三交流母线连接。


4.根据权利要求3所述的基于多站融合的供配电系统，其特征在于，所述后台服务器包括顶层控制模块、中间层控制模块和底层控制模块；
所述顶层控制模块被配置成当接收到上级控制系统发送的控制指令时根据所述控制指令控制所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述中间层控制模块发送中间层控制指令；当未接收到所述控制指令时根据负载需求控制所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述中间层控制模块发送中间层控制指令；
所述中间层控制模块被配置成当接收到所述中间层控制指令时根据所述中间层控制指令控制所述第二柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述底层控制模块发送底层控制指令；当未接收到所述中间层控制指令时根据负载需求控制第二柔性多状态开关进行工作模式切换，和/或向所述底层控制模块发送底层控制指令；
所述底层控制模块被配置成当接收到所述底层控制指令时根据所述底层控制指令控制所述电力功能站进行工作模式切换；当未接收到所述底层控制指令时根据负载需求控制所述电力功能站进行工作模式切换。


5.根据权利要求4所述的基于多站融合的供配电系统，其特征在于，所述第一柔性多状态开关包括第一VSC换流器、第二VSC换流器和第一电容器，所述第一VSC换流器与第二VSC换流器的交流侧分别与所述第一柔性多状态开关的第一端口和第二端口连接，所述第一VSC换流器与第二VSC换流器的直流侧分别与所述第一电容器连接；
所述顶层控制模块被进一步配置成当未接收到上级控制系统发送的控制指令时执行以下操作：
获取所述第一交流电网与所述第二交流电网的电网运行状态，根据所述电网运行状态控制所述第一柔性多状态开关进行工作模式切换，
若所述第一交流电网与所述第二交流电网均正常运行，则采用直流电压-无功功率外环控制与电流内环控制的恒压双闭环控制策略对所述第一VSC换流器进行运行控制，以及采用功率外环电流内环控制的功率双闭环控制策略对所述第二VSC换流器进行运行控制；
若所述第一交流电网发生故障或过载，则采用交流电压-频率外环控制与电流内环控制的压频双闭环控制策略对所述第一VSC换流器进行运行控制，以及采用所述恒压双闭环控制策略对所述第二VSC换流器进行运行控制；
若所述第二交流电网发生故障或过载，则采用所述压频双闭环控制策略对所述第二VSC换流器进行运行控制，以及采用所述恒压双闭环控制策略对所述第一VSC换流器进行运行控制；
若所述第一交流电网与所述第二交流电网均发生故障或过载，则控制所述第一柔性多状态开关停止运行。


6.根据权利要求5所述的基于多站融合的供配电系统，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍群海，王文勇，尹靖元，朱晋，韩立博，师长立，韦统振，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11