【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双向配电网络
[0001]本专利技术涉及一种配电网，并且在一个特定示例中，涉及一种具有电功率调节装置的配电网，该电力调节装置用于提供双向电力传输或分配网络。
技术介绍
[0002]在功率传输或配电系统中，功率调节设备被实施为在宽范围的负载条件下调节功率供应。电压调节是具有挑战性的，因此配电馈线经过精心设计为在允许的范围内供应电压，同时考虑客户负载变化。随着客户拥有的可再生能源发电不断普及，屋顶太阳能发电和商业规模的太阳能发电场预计将在未来几年成为总电力供应的主要贡献者。这使得电压调节更具挑战性，因为除了现有的用户负载变化的问题外，还需要考虑馈入功率。
[0003]网络运营商已使用变压器分接开关(有载和无载)、电压调节器和导体尺寸的组合来控制电压偏移，并维持法定限制范围。然而，这些设计对于管理单向网络中的电压是有限的。此外，系统通常没有被配置为动态调整。例如，分接变压器通常需要断开以进行调整，这意味着此类机制无法实时响应电压变化，而是需要配置以适应在数周、数月甚至数年内发生的任何负载/馈入变化。因此，当存在由于可再生能源的潜在馈入时，这些布置通常无法管理网络上的电压，或者最多只允许在受到限制的情况下馈入功率。因此，可再生能量向电网的输出往往受到限制，阻碍了可再生能源的充分利用。
[0004]本说明书中对任何先前出版物(或从其导出的信息)或任何已知事项的引用不是且不应被视为确认或承认或任何形式的建议，即先前出版物(或从其导出的信息)或已知事物构成本说明书所涉及的努力领域中公知常识的一部分。
专利技...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于调节输电网络中的电功率的装置，所述装置包括：a)DC接触器，其具有被配置成连接到DC设备的DC端子；b)传输网络连接器，其被配置为连接到输电网络，并且包括：i)至少一个火线端子，其被配置为连接到所述输电网络的至少一个火线连接；以及ii)零线端子，其被配置为连接到所述输电网络的零线或地线中的至少一个；c)连接到所述DC接触器的多个开关；以及d)与所述开关耦合的一个或多个电子控制设备，并被配置成控制所述开关选择性地连接所述DC端子与至少一个火线端子和零线端子，从而独立地调节至少一个火线连接和零线连接中的每一个上的电功率，所述一个或多个电子控制设备被配置为：i)接收所述至少一个火线连接的电压读数；ii)计算所述至少一个火线连接的电压读数的平均值；iii)如果所述平均值大于预定的上限值，则控制所述开关将所述至少一个火线连接选择性地连接到所述DC设备并且从而降低所述至少一个火线连接上的电压；以及iv)如果所述平均值小于预定的下限值，则控制所述开关将所述至少一个火线连接选择性地连接到所述DC设备并且从而增加所述火线连接上供应的电压。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为通过以下至少一项增加所述电压：a)提供无功功率；b)增加无功功率；c)吸收实际功率；以及d)降低实际功率。3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为通过以下至少一项降低所述电压：a)提供实际功率；b)增加实际功率；c)吸收无功功率；以及d)降低无功功率。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为接收以下至少一项的所述电压读数：a)至少每微秒；b)至少每秒；以及c)在每微秒和每秒之间。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为计算以下至少一项的移动平均值：a)在10分钟的窗口内；以及b)在微秒的窗口内，其中随后的稳定性求平均至少每10分钟发生。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述输电网络是多相传输网络，并且所述一个或多个电子控制设备被配置为相互独立地改变多个火线连接的电压。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述装置被配置为在最佳位置处连
接在电路上。8.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，从电网连接到所述最佳位置的累积电压差为沿所述电路的总累积电压差的约40％至60％。9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其中，从电网连接到所述最佳位置的累积电压差为沿所述电路的总累积电压差的约50％。10.根据权利要求8或9所述的装置，其中，所述总累积电压差是以下至少一项的平均值：a)最大馈入时的总累积电压差；b)最小负载下的总累积电压差；以及c)最大负载下的总累积电压差。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为控制所述开关在电流模式或电压模式下操作。12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为控制所述开关在电流模式和电压模式下操作之间改变。13.根据权利要求11或12所述的装置，其中，当处于所述电流模式时，所述一个或多个电子控制设备被配置为控制所述开关，使得所述至少一个火线端子或所述DC端子中的每个具有预定的电流波形。14.根据权利要求11或12所述的装置，其中，当处于所述电压模式时，所述一个或多个电子控制设备被配置为控制所述开关，使得所述至少一个火线端子或所述DC端子中的每个具有预定的电压波形。15.根据权利要求1至14中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括用于抑制所述至少一个连接上的噪声的一个或多个滤波器。16.根据权利要求1至15中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括连接在所述一个或多个滤波器和所述DC接触器之间用于抑制噪声的缓冲电路。17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中，所述零线连接与地线解耦。18.根据权利要求1至17中任一项所述的装置，其中，所述开关包括多个碳化硅MOSFET开关。19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中，所述开关包括多个对称的半桥拓扑臂，其连接到所述至少一个火线连接和所述零线连接。20.根据权利要求1至19中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个滤波器包括以下至少一个：a)电磁干扰(EMI)扼流圈；b)差模扼流圈，其连接到所述至少一个火线连接和所述零线连接以滤波噪声；以及c)共模扼流圈，其与所述开关连接以抑制干扰。21.根据权利要求1至20中任一项所述的装置，其中，所述开关具有多个电容器，所述多个电容器被配置为以下至少一项：a)平滑DC功率的波动；以及b)存储足够的能量，以完成具有全相位偏移范围的每个切换周期。22.根据权利要求1至21中任一项所述的装置，其中，所述多个电容器被连接到故障安
全机构，以在发生故障时使所述电容器放电。23.根据权利要求21或22所述的装置，其中，所述电容器通过交错结构与多层印刷电路板(PCB)连接。24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述交错结构包括一个或多个通孔，其将所述电容器之一的正极触点连接到PCB的一个或多个正极层，并且将所述电容器之一的负极触点连接到所述PCB的一个或多个负极层。25.根据权利要求23至24中任一项所述的装置，其中，所述多层PCB定义了交替极性层以抵消生成的磁场。26.根据权利要求23至25中任一项所述的装置，其中，所述多层PCB包括八个导电层。27.根据权利要求23至26中任一项所述的装置，其中，所述多层PCB具有至少两个外部导电负极层。28.根据权利要求22至27中任一项所述的装置，其中，所述故障安全机构包括以下至少一种：a)硬件故障安全机构，其被配置为在发生故障时断开所述DC接触器或所述传输网络连接器；以及b)软件故障安全机构，在发生故障时，被配置为以下至少一项：i)将所述电容器与地线快速连接和断开；以及ii)关闭所述DC接触器或所述传输网络连接器。29.根据权利要求1至28中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个电子控制设备包括主控制器和从控制器。30.根据权利要求1至29中任一项所述的装置，其中，所述DC设备包括以下至少一个：a)电池；b)太阳能发电机；c)流体动力发电机；以及d)风力发电机。31.根据权利要求1至30中任一项所述的装置，其中，所述传输网络连接器包括以下至少一个：a)AC接触器；b)AC继电器；以及c)用于所述至少一个火线端子中的每个的AC断路器。32.根据权利要求1至31中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括负载连接器，所述负载连接器被配置成连接到负载并且包括：i)至少一个负载端子，其被配置为连接到所述负载；以及ii)负载零线端子，其被配置为连接到所述负载的零线或地线中的至少一个。33.根据权利要求1至32中任一项所述的装置，其中，所述负载连接器包括用于所述至少一个负载端子中的每个的DC断路器。34.根据权利要求1至33中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括通信接口，所述通信接口连接到所述一个或多个电子控制设备以与外部设备进行通信。35.一种在输电网络中调节电功率的方法，所述方法包括使用电功率调节装置，所述电
功率调节装置包括：a)DC接触器，其具有被配置成连接到DC设备的DC端子；b)传输网络连接器，其被配置为连接到输电网络，并且包括：i)至少一个火线端子，其被配置为连接到所述输电网络的至少一个火线连接；以及ii)零线端子，其被配置为连接到所述输电网络的零线或地线中的至少一个；c)连接到所述DC接触器的多个开关；d)与所述开关耦合的一个或多个电子控制设备，并被配置成控制所述开关选择性地连接所述DC端子与至少一个火线端子和零线端子，从而独立地调节所述至少一个火线连接和所述零线连接中的每个上的电功率，所述方法包括，在所述一个或多个电子控制设备中：i)接收所述至少一个火线连接的电压读数；ii)计算所述至少一个火线连接的电压读数的平均值；iii)如果所述平均值大于预定的上限值，则控制所述开关将所述至少一个火线连接选择性地连接到所述DC设备并且从而降低所述至少一个火线连接上的电压；以及iv)如果所述平均值小于预定的下限值，则控制所述开关将所述至少一个火线连接选择性地连接到所述DC设备并且从而增加所述火线连接上供应的电压。36.根据权利要求35所述的方法，其中，增加所述电压的方法包括以下至少一项：a)提供无功功率；b)增加无功功率；c)吸收实际功率；以及d)降低实际功率。37.根据权利要求35或36所述的方法，其中，降低所述电压的方法包括以下至少一项：a)提供实际功率；b)增加实际功率；c)吸收无功功率；以及d)降低无功功率。38.根据权利要求35至37中任一项所述的方法，其中，接收所述电压读数的方法包括接收以下至少一项的所述电压读数：a)至少每微秒；b)至少每秒；以及c)在每微秒和每秒之间。39.根据权利要求35至38中任一项所述的方法，其中，计算所述平均值的方法包括，在所述一个或多个电子控制设备中，计算以下至少一项的移动平均值：a)在10分钟的窗口内；以及b)在微秒的窗口内，其中随后的稳定性求平均至少每10分钟发生。40.根据权利要求35至39中任一项所述的方法，其中，所述输电网络是多相传输网络，并且所述方法包括彼此相互独立地改变多个火线连接的电压。41.根据权利要求35至40中任一项所述的方法，其中，所述方法包括，在所述一个或多个电子控制设备中，控制所述开关以电流模式或电压模式操作。42.根据权利要求35至41中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：在所述一个或多
个电子控制设备中，控制所述开关在电流模式和电压模式下操作之间改变。43.根据权利要求41或42所述的方法，其中，当处于所述电流模式时，所述方法包括：在所述一个或多个电子控制设备中，控制所述开关，使得所述至少一个火线端子或所述DC端子中的每一个具有预定的电流波形。44.根据权利要求41或42所述的方法，其中，当处于所述电压模式时，所述方法包括：在所述一个或多个电子控制设备中，控制所述开关，使得所述至少一个火线端子或所述DC端子中的每一个具有预定的电压波形。45.一种用于为连接在电路上的电功率调节装置确定最佳位置的方法，所述方法包括：a)确定沿所述电路的总累积电压差；以及b)基于所述总累积电压差来计算所述最佳位置。46.根据权利要求45所述的方法，其中，计算所述最佳位置包括：将从电网连接到所述最佳位置的累积电压差计算为所述总累积电压差的约40％至60％。47.根据权利要求45所述的方法，其中，计算所述最佳位置包括：将从电网连接到所述最佳位置的累积电压差计算为所述总累积电压差的约50％。48.根据权利要求45至47中任一项所述的方法，其中，所述总累积电压差是以下至少一项的平均值：a)最大馈入时的总累积电压差；b)最小负载下的总累积电压差；以及c)最大负载下的总累积电压差。49.一种双向配电网络，包括：a)连接到高压变压器的配电总线；b)连接到所述配电总线的多个中压馈电线；c)连接到每个馈线的多个低压配电线路，其中所述低压配电线路连接至以下至少一个：i)一个或多个负载；以及ii)一个或多个电源；以及d)至少一个中压电功率调节装置，其连接到多个馈线中的至少一个，其中所述中压电功率调节装置包括：i)DC接触器，其具有被配置成连接到DC设备的DC端子；ii)传输网络连接器，其被配置为连接到所述中压馈电线，并且包括：(1)至少一个火线端子，其被配置为连接到所述中压馈电线的至少一个火线连接；以及(2)零线端子，其被配置为连接到所述中压馈电线的零线或地线中的至少一个；iii)连接到所述DC接触器的多个开关；以及iv)与所述开关耦合的一个或多个电子控制设备，并被配置为控制所述开关选择性地连接所述DC端子与至少一个火线端子和零线端子，从而独立地调节所述中压馈电线的所述至少一个火线连接和所述零线连接上的电功率，从而在不同的负载和电源条件下维持所述配电总线中的电压。50.根据权利要求49所述的双向配电网络，其中，所述一个或多个电子控制设备被配置为：
(1)接收所述至少一个火线连接的电压读数；(2)计算所述至少一个火线连接的电压读数的平均值；(3)如果所述平均值大于预定的上限值，则控制所述开关将所述至少一个火线连接选择性地连接到所述DC设备并且从而降低所述至少一个火线连接上的电压；以及(4)如果所述平均值小于预定的下限值，则控制所述开关将所述至少一个火线连接选择性地连接到所述DC设备并且从而增加所述火线连接上供应的电压。51.根据权利要求49所述的双向配电网络，其中，所述配电总线和所述中压馈电线上的电压为以下至少一个：a)约5kV；b)约7.2kV；c)约10kV；d)约11kV；e)约12.47kV；f)约15kV；g)约20kV...
【专利技术属性】
技术研发人员：贝文，
申请(专利权)人：埃莱克赛斯IP有限公司，
类型：发明
国别省市：
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