一种无中央控制器的四端口智能软开关系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术提出了一种无中央控制器的四端口智能软开关系统及其控制方法，该系统结构上包括智能软开关单元、光伏单元、储能单元及隔离变压器。将分布式光伏、储能接入到智能软开关的直流链上，通过智能软开关的控制器依据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价执行优化策略输出控制信号，实现对直流电压和调控功率的控制；储能单元再根据直流电压值确定控制策略实现对储能充放电的控制，最终实现各端口的协同运行。本发明专利技术将智能软开关的AC

【技术实现步骤摘要】
一种无中央控制器的四端口智能软开关系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于电力电子控制
，尤其涉及一种无中央控制器的四端口智能软开关系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]日益多样化的用电负载和电力需求使得交流配电网在安全性、可靠性、经济适用性和配电效率方面存在巨大问题。随着能源结构的调整和电力系统的发展，分布式光伏、储能和新型电力电子设备在电力系统中的应用越来越广泛，使得配电网具有更丰富的主动调节能力。其中，智能软开关SOP(Soft Open Point)作为一种完全受控的电力电子设备，受到了更多的关注。
[0004]分布式光伏和储能接入配电网有效缓解了资源短缺和负荷波动大的问题。然而，在连接到配电网时，分布式光伏和储能均是独立规划、单独设计、独立运行的，系统之间缺乏协调，同时也存在变流器冗余的问题，导致系统的经济性和稳定性下降。同时，由于光伏发电的周期性特点和电力负荷的周期性变化，使得配电网的潮流大小和方向随时可能发生变化，导致输电功率波动大、变压器运行效率难保证、配电网运行成本高、发电量和用电量难匹配，使得配电网的经济适用性和配电高效性难以保证。
[0005]面向配电层面的SOP具有灵活、快速、精确的功率交换控制和潮流优化能力，能够实现“源
‑
荷
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网
‑
储”的一体协调优化管理，使得交流配电网能够兼顾安全可靠性、经济适用性与配电高效性。但是SOP主要用于实现故障隔离与功率转移，对SOP接入配电网时分布式电源、储能与SOP的连接方式以及三者之间的协同控制很少研究，也没有考虑SOP接入配电网处的变压器的运行优化问题，导致系统中的变流器数量多，用电成本高。
[0006]因此，急需一种能够减少变流器数量、提高变压器运行效率的连接方式及协同控制方法。

技术实现思路

[0007]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种无中央控制器的四端口智能软开关系统及其控制方法，通过智能软开关的控制器依据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价执行优化策略输出控制信号，实现对直流电压和调控功率的控制；储能单元再根据直流电压值确定控制策略实现对储能充放电的控制，最终实现各端口的协同运行，提高配电网的经济性。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0009]一个或多个实施例提供了一种无中央控制器的四端口智能软开关系统，包括智能软开关单元、光伏单元、储能单元；
[0010]所述智能软开关单元包括控制器、检测装置，还包括两个交流端口及两个直流端
口，其中两个交流端口通过隔离变压器与配电网直接相连，两个直流端口由智能软开关单元的直流链引出，外接光伏单元与储能单元的DC
‑
DC变流器；
[0011]所述智能软开关单元采集隔离变压器的状态信息并传输至控制器，所述控制器基于接收的隔离变压器的状态信息确定运行状态；所述控制器根据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价执行优化策略输出控制信号，用于对直流电压和调控功率进行控制；
[0012]所述储能单元根据控制后的直流电压值确定控制策略，用于储能充放电的控制。
[0013]进一步地，所述智能软开关单元还包括两个AC
‑
DC变流器，所述两个AC
‑
DC变流器背靠背相连，两个AC
‑
DC变流器均为三相四桥臂AC
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DC变流器；
[0014]所述两个AC
‑
DC变流器背靠背相连的直流链路上接一个储能电容。
[0015]进一步地，所述检测装置包括电压检测装置与电流检测装置；
[0016]其中，所述电压检测装置采集直流链电压与连接配电网的交流侧电压信号，并传输给智能软开关单元的控制器；
[0017]所述电流检测装置采集连接配电网的交流侧电流信号并且传输给四端口智能软开关单元的控制器。
[0018]所述光伏单元包括多个分布式光伏单元，多个分布式光伏单元并联后通过DC
‑
DC变流器接入智能软开关单元的直流链中。
[0019]所述储能单元包括储能电池，所述储能电池通过双向DC
‑
DC变流器接入智能软开关单元的直流链中。
[0020]所述隔离变压器包括两个，每个隔离变压器的一端与配电网输电线相连，另一端分别接用户负载与智能软开关单元。
[0021]一个或多个实施例提供了一种无中央控制器的四端口智能软开关系统的控制方法，包括：
[0022]智能软开关单元采集隔离变压器的状态信息并传输至控制器，所述控制器基于接收的隔离变压器的状态信息确定运行状态；所述控制器根据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价执行优化策略输出控制信号，用于对直流电压和调控功率进行控制；
[0023]储能单元根据控制后的直流电压值确定控制策略，用于对储能充放电的控制。
[0024]优选地，所述控制器基于接收的隔离变压器的状态信息确定系统的运行状态，具体包括：
[0025]当两隔离变压器的总负荷量小于总额定容量时，确定为正常运行状态；
[0026]当两隔离变压器的总负荷量大于总额定容量时，确定为过载状态；
[0027]当两隔离变压器的负荷量中存在一个为零，即配电网发生故障导致一侧用户负载与配电网断开时，确定为单侧配电网故障状态；
[0028]其中，所述两隔离变压器的负荷量根据检测装置采集到连接配电网的交流侧电压信号与电流信号获得。
[0029]优选地，所述控制器根据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价执行的优化策略包括：正常运行状态下的经济运行策略，过载状态下的可靠运行策略，单侧配电网故障状态下的可靠运行策略。
[0030]优选地，所述正常运行状态下的经济运行策略，具体包括：
[0031]在处于峰值电价时，当储能单元的荷电状态大于第一设定阈值时，储能单元以最大功率放电，否则不工作；
[0032]在处于谷值电价时，当储能单元的荷电状态小于第二设定阈值时，储能单元以最大功率充电，否则不工作；
[0033]其中，第一设定阈值小于第二设定阈值。
[0034]所述过载状态下的可靠运行策略，分为只有一个隔离变压器过载与两个隔离变压器均发生过载两种情况，具体包括：
[0035]当仅发生一个隔离变压器过载时，若储能单元的荷电状态大于第一设定阈值，则储能单元以最大放电功率放电，智能软开关单元进行主动的功率调节，向过载侧输送功率，以缓解过载情况；
[0036]当两个隔离变压器均发生过载时，若储能单元的荷电状态大于第一设定阈值，则储能单元以最大放电功率放电，智能软开关单元不进行主动的功率调节，仅将光伏单元和储能单元的输出功率向两侧分配，使两侧变压器的负载率相同或相近。
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无中央控制器的四端口智能软开关系统，包括智能软开关单元、光伏单元、储能单元；所述智能软开关单元包括控制器、检测装置，还包括两个交流端口及两个直流端口，其中两个交流端口通过隔离变压器与配电网直接相连，两个直流端口由智能软开关的直流链引出，外接光伏单元与储能单元的DC
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DC变流器；所述智能软开关单元采集隔离变压器的状态信息并传输至控制器，所述控制器基于接收的隔离变压器的状态信息确定系统的运行状态；所述控制器根据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价执行优化策略输出控制信号，用于对直流电压和调控功率进行控制；所述储能单元根据控制后的直流电压值确定控制策略，用于储能充放电的控制。2.如权利要求1所述的一种无中央控制器的四端口智能软开关系统，其特征在于，所述智能软开关单元还包括两个AC
‑
DC变流器，所述两个AC
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DC变流器背靠背相连，两个AC
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DC变流器均为三相四桥臂AC
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DC变流器；所述两个AC
‑
DC变流器背靠背相连的直流链路上接一个储能电容。3.如权利要求1所述的一种无中央控制器的四端口智能软开关系统，其特征在于，所述光伏单元为多个分布式光伏单元，多个分布式光伏单元并联后汇总，通过一个DC
‑
DC变流器接入智能软开关单元的直流链中。4.如权利要求1所述的一种无中央控制器的四端口智能软开关系统，其特征在于，所述储能单元包括储能电池，所述储能电池通过双向DC
‑
DC变流器接入智能软开关单元的直流链中。5.如权利要求1所述的一种无中央控制器的四端口智能软开关系统，其特征在于，所述隔离变压器包括两个，每个隔离变压器的一端与配电网输电线相连，另一端分别接用户负载与智能软开关单元。6.一种无中央控制器的四端口智能软开关系统的控制方法，包括：智能软开关单元采集隔离变压器的状态信息并传输至控制器，所述控制器基于接收的隔离变压器的状态信息确定运行状态；所述控制器根据储能单元、光伏单元的状态以及当前时刻的电价...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海，蒋涛，王继文，朱海鹏，韩建伟，刘宗杰，刘锦英，郑凯，任坤龙，秦昆，白树斌，侯琨，马晶，谢允红，刘晓龙，高善平，高峰，许涛，赵兴建，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济宁供电公司，
类型：发明
国别省市：