CN111193283A - 一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机 - Google Patents
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Abstract
一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,由智能选择电源接入交换单元、自动调节交换单元、输送电能控制单元、物联传感信息交换报告单元的四个单元组成,属双母线微电网四层控制、管理装置,也是微电网闭环级优化运行控制的装置,在双母线交流、直流混合微电网中增加了智能选择电源接入、自动交换优化运行控制的能力,保持双母线的幅值稳定,实时预测定制微电网并网运行和孤网运行的最优时间,通过自动调节控制装置、母线继电保护器、自动交换启动、关闭输出控制器,协同快速执行黑启动,从电网和微电网安全、经济运行的角度协调、调度双母线微电网交换功率,同时接受上级配电网的调节控制命令,实现了双母线混合微电网的并网运行和孤网运行的最优经济运行时间,大幅提高了分布式清洁能源的利用效率。
Description
技术领域
本发明专利涉及“一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机”领域,尤其本发明是改变了微电网运行中的电压、电流、功率、频率、补偿、储能、并网、供电、温度监测、散热处理的调节控制方式,采用数字化技术简化了微电网运行中居多的开关元件。提高了微电网***的供电保障能力和与外电网并网发电的效率,对多点分布式电源的利用率和运行安全保障有较大提高。
背景技术
目前,公知的微电网在孤网运行时,在于微电网与大电网之间安装静态开关,该静态开关可控地接收或输送电能,是一个交流开关功能的电子组件,适用于交流微电网的运行控制。互联通信方面一般采用电力路由器,监视微电网的运行状态,报告常规电力运行数据。其缺点是:被动采集数据,一般以交流微电网居多,不能智能化分析、自动调节微电网优化运行控制、双母线的幅值和交换功率,微电网并网运行和孤网运行的最优预测时间不完善,会导致清洁能源使用效率较低,其电能转换环节较多,微电网内电能损耗大,其运行控制较复杂,易产生诸多方面的电气运行故障。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明专利提供了“一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机”,(又称“智能化自动调节交换机”),作为微电网结构实施的重要组成部分,不仅能在交流、直流混合微电网中智能交换接收、智能调节电能幅值、优化运行控制,而且能在微电网中传送各类物联传感信息,能稳定的实现双母线微电网各类清洁能源的自动选择性、执行快速性、调节灵敏性、运行可靠性的输送电能方式。
一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:在双母线交流、直流混合微电网中增加了智能选择电源接入、自动交换优化运行控制的能力,保持双母线的幅值稳定,实时定制微电网并网运行和孤网运行的最优时间,电能输送调度策略执行准确,交流、直流协调运行控制速度更快,降低了线路成本和分布式能源损耗,提升了分布式清洁能源的利用效率,实现了灵敏的自动调节交换运行,可靠的电能输送运行控制,快速的物联传感、变送信息,准确的接收、发送、报告微电网的运行数据。
本发明专利由智能选择电源接入交换单元、自动调节交换单元、输送电能控制单元、物联传感信息交换报告单元的四个单元组成,属双母线微电网四层控制、管理装置,也是微电网闭环级优化运行控制的装置。
一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:在其输入端的光伏电源、风力电源、燃料电池电源、移动电源、电网电源均连接在其输入端口上,其中设有离网的不间断三相交流基准电源和直流基准电源,电网电源接入端是一组双向变流控制装置,实时执行电能调度策略,在每个单元中均设有物联传感器和传感变送器,选择电源接入的信息由负荷端、双母线幅值信息和物联信息端预测发出,通过自动调节控制装置、母线继电保护器、自动交换启动、关闭输出控制器,协同快速执行黑启动,从电网和微电网安全、经济运行的角度协调、调度双母线微电网交换功率,同时接受上级配电网的调节控制命令,实现了双母线混合微电网的并网运行和孤网运行的最优经济运行时间,大幅提高了分布式清洁能源的利用效率。
本发明专利对智能选择的分布式电源,交换输送到自动调节交换单元,与直流基准电源幅值和交流基准电源的幅值、频率、相位参数及物联传感信息进行比较、交换数据,自动调节直流电源幅值和交流电源幅值、频率、相位,在自动交换电源补偿控制模块中,准确发出补偿直流幅值和交流幅值的指令,自动调节补偿幅值和电源质量监测,通过在双母线继电保护器中,自动交换母线输送电能至中间继电保护器和储能充电控制器,按微电网各类负荷的电功率自动调节交换直流母线、交流母线的运行控制方式,预置的各类电参数与在线调节的电参数同步后,按预测输送电能给储能充电装置和输送电能控制交换单元。
本发明专利将优化后的启用电源交换接入到输送电能控制单元,通过超级电容组件,稳定直流幅值和交流幅值,交换选择电抗器,进一步优化电源质量和保护方式,在双母线继电保护、物联传感器和变送器中确认预置的安全运行控制参数,执行向各类用电负荷供电,该单元根据物联传感信息和负荷反馈采集电流、电压、功率等信息,对微电网双母线上的幅值、频率运行进行实时调整、实时交换,保证实时并网发电和不间断对各类负荷供电的分布式电源利用率最大化,实现微电网双母线可靠的最优经济运行时间。
本发明专利的物联传感信息交换单元共分为六个互联装置,即用电负荷变流设备信息交换装置、电参数信息接收、发送控制装置、电源质量信息分析装置、现场视频信息解调器、温度监测信息和散热处理装置、物联信息变送汇集交换装置,采用互联网方式向微电网管理中心汇集与互联通信交换数据,提供各种物联信息,报告微电网物联运行情况,执行各物联点的运行状态和双母线优化运行控制指令,实现优化运行控制的目标,最后通过大屏幕显示数据和图像,并可在大屏幕的右下角与前三个单元进行预置互动,对提高微电网输出效率和安全运行更有保障。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明专利进一步说明
图1是一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机的组成互连图
图2是图1中(6)智能选择电源接入交换单元连接图
图3是图1中(8)自动调节交换单元连接图
图4是图1中(12)输送电能交换单元连接图
图5是图1中(22)物联传感信息交换报告单元和传感信息变送连接图
附图中1.光伏电源。2.风力电源。3.燃料电池电源。4.移动电源。5.电网电源。6.智能选择电源接入交换单元。7.直流和交流母线端。8.自动调节交换单元。9.储能信息交换反馈端。10.储能充电输出端。11.直流和交流母线端。12.输送电能交换单元。13.交流负荷控制接入端。14.并网发电控制接入端。15.直流负荷控制接入端。16.直流变频器控制接入端。17.单元预测变流控制器信息接入端。18.物联网光纤接入端口。19.物联信息连接端口。20.物联信息连接端口。21.蓄电池储能信息连接端口。22.物联传感信息交换单元。23.显示、对话连接端口。
附图中24.传感器和保护模块。25.变流、传感器保护模块。26.变流、传感器保护模块。27.传感器和保护模块。28.双向变流、传感器保护模块。29.自动调节控制装置。30.物联传感变送器。31.双母线继电保护装置。32.物联传感信息交换模块。33.交流输送中间控制器。34.交流输出控制装置。35.直流输送中间控制器。36.直流输出控制装置。37.三相交流和直流基准电源。
附图中38.直流、交流幅值调节器。39.自动交换电源补偿控制装置。40.物联传感变送器。41.母线继电保护装置。42.电源质量中间控制器。43.电源输出继电保护装置。44.储能充电中间控制器。45.充电控制器。46.物联传感信息交换模块。47.三相交流和直流基准电源。
附图中48.超级电容组件装置。49.电抗器组件和自动交换控制装置。50.物联传感变送器。51.双母线交换和继电保护装置。52.交流负荷中间控制器。53.交流电能输出控制装置。54.并网发电中间控制器。55.并网逆变器接入控制装置。56.直流负荷中间控制器。57.直流电能输出控制装置。58.直流变频负荷中间控制器。59.直流变频器接入控制装置。60.物联传感信息交换模块。61.单元预测变流控制器模块。62.三相交流和直流基准电源。
附图中63.用电负荷变流设备信息交换装置。64.电参数信息接收、发送控制装置。65.电源质量信息分析装置。66.传感信息调制器。67.物联汇集信息交换装置。68.现场视频信息解调器。69.温度监测信息和散热处理装置。70.物联信息变送汇集交换装置。71.物联网操作平台装置。72.三相交流和直流基准电源。
具体实施方式
附图中一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机是由(6)、(8)、(12)、(22)四个单元组成,(1)光伏电源、(2)风力电源、(3)燃料电池电源、(4)移动电源、(5)电网电源,均接入到(6)智能选择电源接入交换单元的连接器上,通过(7)直流和交流母线端输送至(8)自动调节交换单元,调节交换的信息由(9)储能信息交换反馈端换取电源,输送给(10)储能充电输出端给蓄电池充电,另一侧由(11)直流和交流母线端连通(12)输送电能交换单元,发送指令分别启动、关闭(13)交流负荷控制接入端、(14)并网发电控制接入端、(15)直流负荷控制接入端、(16)直流变频器控制接入端正常运行控制,按预测输送电能,其中(17)单元预测变流控制器信息接入端口是单元以内的各类负荷供电时启动、关闭变流器的控制信号,在(12)输送电能交换单元的端口上设置有(18)物联网光纤接入端口、(19)物联信息连接端口,在(8)自动调节交换单元中设置有(20)物联信息连接端口、(21)蓄电池储能信息连接端口与(6)智能选择电源接入交换单元互联、形成互联网络,将一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机各单元中的传感器信息传送到(22)物联传感信息交换单元,实现智能四层运行控制管理,其中通过(23)显示、对话连接端口,连接大屏幕显示优化运行控制交换数据和互动对话。
在(6)智能选择电源接入交换单元中,(24)传感器和保护模块与(1)光伏电源相连,(25)变流、传感器保护模块与(2)风力电源相连,(26)变流、传感器保护模块与(3)燃料电池电源,(27)传感器和保护模块与(4)移动电源相连,(28)双向变流、传感器保护模块与(5)电网电源相连,通过智能选择电源接入(29)自动调节控制装置上与(31)双母线继电保护装置连通,并指令(33)交流输送中间控制器、(35)直流输送中间控制器,快速启动、关闭(34)交流输出控制装置、(36)直流输出控制装置向负荷输送电能,其中的传感器信号均传送到(30)物联传感变送器中,由(32)物联传感信息交换模块传送到(22)物联传感信息交换单元中调制输出,其中(37)三相交流和直流基准电源向(6)智能选择电源接入交换单元提供运行电源。
在(8)自动调节交换单元中,(38)直流、交流幅值调节器在运行时发现各幅值有差值时,指令(39)自动交换电源补偿控制装置、(41)母线继电保护装置进行幅值补偿,由(42)电源质量中间控制器执行监测电源质量,符合标准后自动连接(43)电源输出继电保护装置,按预测输送电能,同时启动(44)储能充电中间控制器、连接(45)充电控制器给蓄电池充电,其中的传感器信号均送入(40)物联传感变送器中,由(46)物联传感信息交换模块传送到(22)物联传感信息交换单元中调制输出,其中(47)三相交流和直流基准电源向(8)自动调节交换单元提供运行电源。
在(12)输送电能交换单元中,(48)超级电容组件装置协同(49)电抗器组件和自动交换控制装置保证电源稳定,与(51)双母线交换和继电保护装置相连,按物联信息指令交换单母线运行或双母线运行方式,同时指令(52)交流负荷中间控制器接通(53)交流电能输出控制装置向负荷输送电能,预测实时指令(54)并网发电中间控制器和(55)并网逆变器接入控制装置并网发电,在(51)双母线交换和继电保护装置中,按预测指令(56)直流负荷中间控制器接通(57)直流电能输出控制装置向直流负荷输送电能,同时接通(58)直流变频负荷中间控制器,启动(59)直流变频器接入控制装置驱动负载,其中各点传感器信号均传送到(50)物联传感变送器与(60)物联传感信息交换模块中调制输出,其中(61)单元预测变流控制器模块与(17)单元预测变流控制器信息接入端口相连,是单元以内的各种负荷供电时启动、计量、关闭变流器的控制信号,保证分布式电源的最高利用率,其中(18)物联网光纤接入端口与(12)输送电能交换单元互联,在微电网孤网运行和黑启动时(62)三相交流和直流基准电源向(12)输送电能交换单元提供运行电源。
在(22)物联传感信息交换单元中,(63)用电负荷变流设备信息交换装置单元、(64)电参数信息接收、发送控制装置、(65)电源质量信息分析装置、(66)传感信息调制器、(67)物联汇集信息交换装置、(68)现场视频信息解调器、(69)温度监测信息和散热处理装置,按循序传送给(70)物联信息变送汇集交换装置,通过数据交换与(71)物联网操作平台装置互联,实现双母线微电网运行、调度策略和对分布式电源、调节交换、储能充电、补偿优化、负荷出力控制、并网发电的保证网内网外安全运行,其中(72)三相交流和直流基准电源是保证(22)物联传感信息交换单元不间断运行的不间断基准电源。
Claims (5)
1.一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:是由(6)、(8)、(12)、(22)四个单元组成,(1)光伏电源、(2)风力电源、(3)燃料电池电源、(4)移动电源、(5)电网电源,均接入到(6)智能选择电源接入交换单元的连接器上,通过(7)直流和交流母线端输送至(8)自动调节交换单元,调节交换的信息由(9)储能信息交换反馈端换取电源,输送给(10)储能充电输出端给蓄电池充电,另一侧由(11)直流和交流母线端连通(12)输送电能交换单元,发送指令分别启动、关闭(13)交流负荷控制接入端、(14)并网发电控制接入端、(15)直流负荷控制接入端、(16)直流变频器控制接入端正常运行控制,按预测输送电能,其中(17)单元预测变流控制器信息接入端口是单元以内的各类负荷供电时启动、关闭变流器的控制信号,在(12)输送电能交换单元的端口上设置有(18)物联网光纤接入端口、(19)物联信息连接端口,在(8)自动调节交换单元中设置有(20)物联信息连接端口、(21)蓄电池储能信息连接端口与(6)智能选择电源接入交换单元互联、形成互联网络,将一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机各单元中的传感器信息传送到(22)物联传感信息交换单元,实现智能四层运行控制管理,其中通过(23)显示、对话连接端口,连接大屏幕显示优化运行控制交换数据和互动对话。
2.依据权利要求书1所述的一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:在(6)智能选择电源接入交换单元中,(24)传感器和保护模块与(1)光伏电源相连,(25)变流、传感器保护模块与(2)风力电源相连,(26)变流、传感器保护模块与(3)燃料电池电源,(27)传感器和保护模块与(4)移动电源相连,(28)双向变流、传感器保护模块与(5)电网电源相连,通过智能选择电源接入(29)自动调节控制装置上与(31)双母线继电保护装置连通,并指令(33)交流输送中间控制器、(35)直流输送中间控制器,快速启动、关闭(34)交流输出控制装置、(36)直流输出控制装置向负荷输送电能,其中的传感器信号均传送到(30)物联传感变送器中,由(32)物联传感信息交换模块传送到(22)物联传感信息交换单元中调制输出,其中(37)三相交流和直流基准电源向(6)智能选择电源接入交换单元提供运行电源。
3.依据权利要求书1、2所述的一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:在(8)自动调节交换单元中,(38)直流、交流幅值调节器在运行时发现各幅值有差值时,指令(39)自动交换电源补偿控制装置、(41)母线继电保护装置进行幅值补偿,由(42)电源质量中间控制器执行监测电源质量,符合标准后自动连接(43)电源输出继电保护装置,按预测输送电能,同时启动(44)储能充电中间控制器、连接(45)充电控制器给蓄电池充电,其中的传感器信号均送入(40)物联传感变送器中,由(46)物联传感信息交换模块传送到(22)物联传感信息交换单元中调制输出,其中(47)三相交流和直流基准电源向(8)自动调节交换单元提供运行电源。
4.依据权利要求书1、2、3所述的一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:在(12)输送电能交换单元中,(48)超级电容组件装置协同(49)电抗器组件和自动交换控制装置保证电源稳定,与(51)双母线交换和继电保护装置相连,按物联信息指令交换单母线运行或双母线运行方式,同时指令(52)交流负荷中间控制器接通(53)交流电能输出控制装置向负荷输送电能,预测实时指令(54)并网发电中间控制器和(55)并网逆变器接入控制装置并网发电,在(51)双母线交换和继电保护装置中,按预测指令(56)直流负荷中间控制器接通(57)直流电能输出控制装置向直流负荷输送电能,同时接通(58)直流变频负荷中间控制器,启动(59)直流变频器接入控制装置驱动负载,其中各点传感器信号均传送到(50)物联传感变送器与(60)物联传感信息交换模块中调制输出,其中(61)单元预测变流控制器模块与(17)单元预测变流控制器信息接入端口相连,是单元以内的各种负荷供电时启动、计量、关闭变流器的控制信号,保证分布式电源的最高利用率,其中(18)物联网光纤接入端口与(12)输送电能交换单元互联,在微电网孤网运行和黑启动时(62)三相交流和直流基准电源向(12)输送电能交换单元提供运行电源。
5.依据权利要求书1、2、3、4所述的一种基于微电网智能化运行控制的自动调节交换机,其特征在于:在(22)物联传感信息交换单元中,(63)用电负荷变流设备信息交换装置单元、(64)电参数信息接收、发送控制装置、(65)电源质量信息分析装置、(66)传感信息调制器、(67)物联汇集信息交换装置、(68)现场视频信息解调器、(69)温度监测信息和散热处理装置,按循序传送给(70)物联信息变送汇集交换装置,通过数据交换与(71)物联网操作平台装置互联,实现双母线微电网运行、调度策略和对分布式电源、调节交换、储能充电、补偿优化、负荷出力控制、并网发电的保证网内网外安全运行,其中(72)三相交流和直流基准电源是保证(22)物联传感信息交换单元不间断运行的不间断基准电源。
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