一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提出一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统及控制方法，配网系统为包括至少两个以上的能源路由器和柔性组网控制器的配电网，能源路由器包括交流端口和直流端口，其交流端口连接在两段同电压等级的交流母线之间；直流端口通过直流开关与直流微网公共母线连接；所述柔性组网控制器负责能源路由器的内部控制，并与其他网格单元的柔性组网控制器进行通信形成环状通信结构，还与远端配网主站通信并接受远程控制；能源路由器与两段交流母线互联并引出直流端口以形成一个网格单元，各网格单元以直流端口连接并共同构成可集成直流类型源储荷设备的直流微电网；本发明专利技术实现了新型配电网潮流互济与灵活可控，同时提升了配电网的安全性和可靠性

【技术实现步骤摘要】
一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及配网优化运行控制
，尤其是一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统及控制方法
。

技术介绍

[0002]我国配网整体呈现辐射状的特点，通常采用“闭环设计，开环运行”的方式，即在电网合环时，通过调控联络开关
、
分段开关的状态可优化网络结构，维持配网的高效可靠运行
、
实现故障区域的快速供电恢复
。
但这种通过联络开关实现闭环运行的方式，因功率潮流随阻抗自然分布，无法实现功率柔性控制
。
在合环时，如果合环点两侧存在电压差
、
相位差，合环后不但会产生环流，合环瞬间还会出现较大的冲击电流，严重的可能引起保护误动作，影响电网的安全稳定运行
。
[0003]同时为提高城市网格化配网供电可靠性，减少故障停电时间，可以使用花瓣型配电网
、
蜂巢型配电网
、
多端口柔性直流合环等配电网技术
。
在线路检修和负荷转移时，若先停电后转供会使供电可靠性降低，采取不停电的合环操作将减少停电时间，已成为网格化配网可靠性提升中的重要手段
。
以不跨区供电的花瓣型电网为例，这种供电模式具有结构简明
、
负荷转供灵活
、
故障隔离时间短
、
可靠性较高
、
可扩展性强的特点
。
但也存在以下问题：闭环运行时系统的短路故障电流水平较高，对断路器或负荷开关要求较高；故障时整个环上的负荷转移到一条馈线，馈线电缆要考虑冗余设计；所有配电网都要装设差动保护，投资大，且二次保护配置比较复杂
、
运维工作量大等
。
[0004]近年来，随着器件成本的降低与电力电子变压器
、
智能软开关
(
柔性多状态开关
)、
统一潮流控制器等装备技术的不断发展成熟，其应用已扩展至整个配电系统，如配网潮流调节
、
电压
/
无功综合控制
、
柔性开关等，归根结底都是通过电力电子技术与装备，实现配电网的“柔性互联”和功率柔性互济，从而提升配电网的灵活性与可控性
。
[0005]为了进一步发挥这些电力电子技术与装备的灵活可控特点，可以在现有辐射状配网基础上利用这些电力电子技术装备来组网，将辐射状的配电网改造成闭环运行且潮流灵活可控的新型配电网络就非常有重要意义，不仅实现了新型配电网潮流互济与灵活可控，而且还可以提升传统配电网的安全性和可靠性
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统及控制方法，实现了新型配电网潮流互济与灵活可控，同时提升了配电网的安全性和可靠性
。
[0007]本专利技术采用以下技术方案
。
[0008]一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，以能源路由器为方案核心，所述配网系统为包括至少两个以上的能源路由器和柔性组网控制器的配电网，
[0009]所述能源路由器包括交流端口和直流端口，其交流端口中的两个分别通过交流开关
I
和交流开关
II
连接在两段同电压等级的交流母线之间，两个交流端口之间以旁路联络
开关并联；直流端口通过直流开关与以直流类型源储荷设备构成的直流微网公共母线连接；
[0010]所述柔性组网控制器负责能源路由器的内部开关控制
、
潮流指令控制
、
各种工作模式逻辑控制，并与其他网格单元的柔性组网控制器进行通信形成环状通信结构，同时还与远端配网主站进行通信，上传蒲公英型新型配网的状态信息并接受远程控制；
[0011]所述能源路由器与配电网内的两段交流母线互联并引出直流端口以形成一个网格单元，各网格单元以直流端口连接并共同构成可集成直流类型源储荷设备的直流微电网
。
[0012]所述能源路由器，以电力的电子串联拓扑形式或串并联拓扑形式构成两个交流端口和一个直流端口，交流端口与交流端口之间
、
交流端口与直流端口之间的功率可以双向流动
。
[0013]蒲公英式新型配网的网格单元中，所述能源路由器的两个交流端口直接串联在有交流互联需求的两段配电台区之间，一端与需要进行互联的其中
I
段台区供电母线连接，另一端与另外
II
段台区供电母线连接；
[0014]所述柔性组网控制器控制配电台区之间有功或无功潮流的双向调节；
[0015]所述能源路由器的直流端口引出与其他的能源路由器进行连接，柔性组网控制器控制直流端口输出或输入的有功功率
。
[0016]各网格单元在以直流端口互联后形成直流配网的公共直流母线，基于该公共直流母线在直流微电网内实现直流类型源储荷设备的即插即用接入；各个网格单元内部的柔性组网控制器相互之间以环状通信方式连接，形成蒲公英式配电网的组网控制网络
。
[0017]所述组网控制网络用于每两个互联的交流线路之间的潮流互济，还通过能源路由器的直流端口的功率控制来实现蒲公英式新型配电网内部的网格单元之间的潮流互济
。
[0018]所述直流类型源储荷设备为直流源荷设备
、
直流储能设备，包括分布式光伏
、
储能
、
充电桩
。
[0019]所述蒲公英型配网系统拓扑结构类似蒲公英形状，用于配网之间的柔性转供电和故障时的快速退出，通过在线潮流转移来利用配网资产存量，使重载线路和轻载线路实现负荷率均衡，以提高配网供电台区的负荷率和负荷均衡性，以及实现台区配网供电的可靠性
、
安全性
、
经济性
。
[0020]基于能源路由器的蒲公英型配网系统的控制方法，用于提升以上所述的基于能源路由器的蒲公英型配网系统的可靠性，其特征在于：包括以下步骤；
[0021]步骤
S1
，以蒲公英式配电网内部的网格单元为最小单位，当柔性组网控制器监测到互联的任一段交流母线出现故障时，首先分断故障交流母线段的出线开关，同时合闸上能源路由器内部的旁路联络开关以执行转供电作业；
[0022]步骤
S2
，当柔性组网控制器监测到故障交流母线恢复正常时，首先分断旁路联络开关，同时合闸原故障交流母线段的出线开关，恢复正常供电，能源路由器恢复到正常工作模式；
[0023]步骤
S3
，当柔性组网控制器监测到两段交流母线均出现故障时，则柔性组网控制器控制能源路由器进入应急转供电模式，该模式下由直流微电网向两个交流端口进行应急供电
。
[0024]所述控制方法包括用于提高蒲公英式配电网经济性的运行控制策略，该策略中，假设第一个网格单元的能源路由器的一个交流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，以能源路由器为方案核心，其特征在于：所述配网系统为包括至少两个以上的能源路由器和柔性组网控制器的配电网，所述能源路由器包括交流端口和直流端口，其交流端口中的两个分别通过交流开关
I
和交流开关
II
连接在两段同电压等级的交流母线之间，两个交流端口之间以旁路联络开关并联；直流端口通过直流开关与以直流类型源储荷设备构成的直流微网公共母线连接；所述柔性组网控制器负责能源路由器的内部开关控制
、
潮流指令控制
、
各种工作模式逻辑控制，并与其他网格单元的柔性组网控制器进行通信形成环状通信结构，同时还与远端配网主站进行通信，上传蒲公英型新型配网的状态信息并接受远程控制；所述能源路由器与配电网内的两段交流母线互联并引出直流端口以形成一个网格单元，各网格单元以直流端口连接并共同构成可集成直流类型源储荷设备的直流微电网
。2.
根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，其特征在于：所述能源路由器，以电力的电子串联拓扑形式或串并联拓扑形式构成两个交流端口和一个直流端口，交流端口与交流端口之间
、
交流端口与直流端口之间的功率可以双向流动
。3.
根据权利要求2所述的一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，其特征在于：蒲公英式新型配网的网格单元中，所述能源路由器的两个交流端口直接串联在有交流互联需求的两段配电台区之间，一端与需要进行互联的其中
I
段台区供电母线连接，另一端与另外
II
段台区供电母线连接；所述柔性组网控制器控制配电台区之间有功或无功潮流的双向调节；所述能源路由器的直流端口引出与其他的能源路由器进行连接，柔性组网控制器控制直流端口输出或输入的有功功率
。4.
根据权利要求3所述的一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，其特征在于：各网格单元在以直流端口互联后形成直流配网的公共直流母线，基于该公共直流母线在直流微电网内实现直流类型源储荷设备的即插即用接入；各个网格单元内部的柔性组网控制器相互之间以环状通信方式连接，形成蒲公英式配电网的组网控制网络
。5.
根据权利要求4所述的一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，其特征在于：所述组网控制网络用于每两个互联的交流线路之间的潮流互济，还通过能源路由器的直流端口的功率控制来实现蒲公英式新型配电网内部的网格单元之间的潮流互济
。6.
根据权利要求1所述的一种基于能源路由器的蒲公英型配网系统，其特征在于：所述直流类型源储荷设备为直流源荷设备
、
直流储能设备，包括分布式光伏
、
储能
...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾振松，陈伟铭，林文彬，阙定飞，沈豫，林可尧，吴涵，范元亮，陈锐，陈茂新，陈大才，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：