一种能量路由器、直流配电网合环控制系统以及控制方法
阅读说明：本技术 一种能量路由器、直流配电网合环控制系统以及控制方法 (Energy router, direct-current power distribution network closed-loop control system and control method ) 是由 段青 盛万兴 李鹏华 沙广林 赵彩虹 马春燕 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种能量路由器、直流配电网合环控制系统以及控制方法,与直流母线并联的输入侧变流器,用于将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；与直流母线并联的输出侧变流器,用于将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的交流负载和直流负载供电；本发明将不同变流器与直流母线连接,可实现直流配电网的实时互联及合环潮流控制,将不同电压等级和不同特性的高质量电能提供给用户,操作简单,不需要复杂的切换控制。(The invention relates to an energy router, a direct-current distribution network closed-loop control system and a control method.A converter on the input side, which is connected with a direct-current bus in parallel, is used for converting direct-current voltage of a converter station, which is accessed to the energy router, into a first expected voltage class and then is used as the voltage of the direct-current bus; the output side converter is connected with the direct current bus in parallel and used for converting the voltage of the direct current bus into alternating current and direct current of a second expected voltage level and then supplying power to an alternating current load and a direct current load which are connected to the energy router; according to the invention, different converters are connected with the direct current bus, real-time interconnection and closed loop power flow control of the direct current distribution network can be realized, high-quality electric energy with different voltage grades and different characteristics is provided for users, the operation is simple, and complex switching control is not required.)
技术领域
本发明涉及能源互联网技术领域，具体涉及一种能量路由器、直流配电网合环控制系统以及控制方法。
背景技术
泛在电力物联网建设是能源互联网建设的重要内容和关键环节。目前，在直流配电网进行互联，并对落地点提供交直流供电时，先采用复杂的断路器和转换开关进行连接，然后再用直流变压器进行供电，其存在多种缺点：开环运行，无法实现实时合环潮流控制；通过开断转换开关控制潮流时，需要多方配合；控制和运行方案相对复杂，必须制定多种运行模式；在解决直流配电线路的柔性实时互联、交直流混合供电和分布式电源的接入问题时，前述方案不能实现实时合环潮流控制和操作复杂的缺点更加凸出。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是通过设置不同变流器与直流母线连接，解决能源互联网构建中交直流混合配电网的直流配电线路的柔性实时互联及合环潮流控制、交直流混合供电和分布式电源的接入等问题。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种能量路由器，其改进之处在于，包括：
直流母线；
与直流母线并联的输入侧变流器，用于将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；
与直流母线并联的输出侧变流器，用于将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的交流负载和直流负载供电。
优选地，所述与直流母线并联的输入侧变流器，包括：至少两个第一直流变流器；
所述与直流母线并联的输出侧变流器，包括：至少一个第二直流变流器和至少一个交流变流器。
进一步地，所述直流母线，包括：伪双极直流母线；
所述至少两个第一直流变流器的低压端口均与所述伪双极直流母线的正极和负极连接，高压端口与不同换流站连接；
所述第二直流变流器的高压端口与所述伪双极直流母线的正极和负极连接，低压端口与直流负载连接；
所述交流变流器的直流端口与所述伪双极直流母线的正极和负极连接，交流端口与交流负载连接。
进一步地，所述直流母线，包括：两个伪双极直流母线；
所述至少两个第一直流变流器包括：两个低压端口；
所述至少两个第一直流变流器的一个低压端口与所述两个伪双极直流母线中一个伪双极直流母线的正极和负极连接，另一个低压端口与所述两个伪双极直流母线中另一个伪双极直流母线的正极和负极连接，所述至少两个第一直流变流器的高压端口与不同换流站连接；
所述第二直流变流器的高压端口与所述两个伪双极直流母线中一个伪双极直流母线的正极和负极连接，低压端口与直流负载连接；
所述交流变流器的直流端口与所述两个伪双极直流母线中一个伪双极直流母线的正极和负极连接，交流端口与交流负载连接。
进一步地，所述直流母线，包括：真双极直流母线；
所述至少两个第一直流变流器中至少一个第一直流变流器的低压端口与所述真双极直流母线的正极和零线连接，所述至少两个第一直流变流器中至少一个第一直流变流器的低压端口与所述真双极直流母线的负极和零线连接，所述至少两个第一直流变流器的高压端口与不同换流站连接；
所述第二直流变流器的高压端口与所述伪双极直流母线的负极和零线连接，低压端口与直流负载连接；
所述交流变流器的直流端口与所述伪双极直流母线的正极和零线连接，交流端口与交流负载连接。
进一步地，所述第一预期电压等级包括：750kVDC；
所述第二预期电压等级的直流电包括：375kVDC；
所述第二预期电压等级的交流电包括：380kVAC。
进一步地，所述第一预期电压等级包括：750kVDC和375kVDC；
所述第二预期电压等级的直流电为110kVDC；
所述第二预期电压等级的交流电为380kVAC。
进一步地，所述第一预期电压等级包括：750kVDC；
所述第二预期电压等级的直流电为110kVDC；
所述第二预期电压等级的交流电为380kVAC。
基于同一发明构思，本发明还提供一种直流配电网合环控制系统，其改进之处在于，包括：
如前所述的能量路由器；
与所述能量路由器中输入侧变流器连接的换流站；
与所述能量路由器中输出侧变流器连接的直流负载和交流负载。
基于同一发明构思，本发明还提供一种直流配电网合环控制系统的控制方法，其改进之处在于，包括：
将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；
将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的直流负载和交流负载供电。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明涉及一种能量路由器、直流配电网合环控制系统以及控制方法，直流母线；与直流母线并联的输入侧变流器，用于将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；与直流母线并联的输出侧变流器，用于将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的交流负载和直流负载供电；本发明将不同变流器与直流母线连接，可实现直流配电网的实时互联及合环潮流控制，将不同电压等级和不同特性的高质量电能提供给用户，操作简单，不需要复杂的切换控制；
其中，方案中的交流变流器和直流变流器连接交流负载和直流负载，实现微电网的构建；
与直流母线并联的输入侧变流器包括至少两个第一直流变流器，可以根据实际需要，增加多个第一直流变流器进行合环控制。
附图说明
图1是本发明能量路由器结构示意图；
图2是本发明实施例能量路由器的第一结构示意图；
图3是本发明实施例能量路由器的第二结构示意图；
图4是本发明实施例能量路由器的第三结构示意图；
图5是本发明直流配电网合环控制系统结构示意图；
图6是本发明直流配电网合环控制系统的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种能量路由器，如图1所示，所述系统：
直流母线；
与直流母线并联的输入侧变流器，用于将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；
与直流母线并联的输出侧变流器，用于将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的交流负载和直流负载供电。
为了更加清楚地表明本发明的目的，下面结合具体实施例对本发明的方案作进一步说明。
在本发明的实施例中，上述与直流母线并联的输入侧变流器，包括：至少两个第一直流变流器；
所述与直流母线并联的输出侧变流器，包括：至少一个第二直流变流器和至少一个交流变流器。
进一步地，如图2所示，上述直流母线，包括：伪双极直流母线；
所述至少两个第一直流变流器(变流器1和变流器2)的低压端口均与所述伪双极直流母线的正极和负极连接，高压端口与不同换流站(换流站1和换流站2)连接；
所述第二直流变流器(变流器3)的高压端口与所述伪双极直流母线的正极和负极连接，低压端口与直流负载连接；
所述交流变流器(变流器4)的直流端口与所述伪双极直流母线的正极和负极连接，交流端口与交流负载连接。
图2中，所述第一预期电压等级包括：750kVDC；对应功率为1MW或3MW；所述第二预期电压等级的直流电包括：375kVDC；对应功率为1MW；所述第二预期电压等级的交流电包括：380kVAC；对应功率为1MW。输入侧变流器5的低压端口与伪双极直流母线的正负极连接，高压端口与换流站3连接，电压等级可根据实际需要进行搭配设计。
进一步地，如图3所示，上述直流母线，包括：两个伪双极直流母线；
所述至少两个第一直流变流器包括：两个低压端口；
所述至少两个第一直流变流器(变流器1和2)的一个低压端口与所述两个伪双极直流母线中一个伪双极直流母线的正极和负极连接，另一个低压端口与所述两个伪双极直流母线中另一个伪双极直流母线的正极和负极连接，所述至少两个第一直流变流器的高压端口与不同换流站连接；
所述第二直流变流器(变流器3)的高压端口与所述两个伪双极直流母线中一个伪双极直流母线的正极和负极连接，低压端口与直流负载连接；
所述交流变流器(变流器4)的直流端口与所述两个伪双极直流母线中一个伪双极直流母线的正极和负极连接，交流端口与交流负载连接。
其中，上述第一预期电压等级包括：750kVDC和375kVDC；对应功率为1.5MW；所述第二预期电压等级的直流电为110kVDC；对应功率为500kW；所述第二预期电压等级的交流电为380kVAC；对应功率为1MW。输入侧变流器5的低压端口与一个伪双极直流母线的正负极连接，高压端口与换流站3连接，电压等级可根据实际需要进行搭配设计
进一步地，如图4所示，上述直流母线，包括：真双极直流母线；
所述至少两个第一直流变流器中至少一个第一直流变流器(变流器2)的低压端口与所述真双极直流母线的正极和零线连接，所述至少两个第一直流变流器中至少一个第一直流变流器(变流器1)的低压端口与所述真双极直流母线的负极和零线连接，所述至少两个第一直流变流器的高压端口与不同换流站连接；
所述第二直流变流器(变流器3)的高压端口与所述伪双极直流母线的负极和零线连接，低压端口与直流负载连接；
所述交流变流器(变流器4)的直流端口与所述伪双极直流母线的正极和零线连接，交流端口与交流负载连接。
其中，上述第一预期电压等级包括：750kVDC；对应功率为1.5～3MW；所述第二预期电压等级的直流电为110kVDC；对应功率为500kW；所述第二预期电压等级的交流电为380kVAC；对应功率为1MW。输入侧变流器5的低压端口与真双极直流母线的正负极连接，高压端口与换流站3连接，电压等级可根据实际需要进行搭配设计。
换流站1的电压等级为10kVDC，功率等级为2MW；换流站2的电压等级为10kVDC，功率等级为1MW。
基于同一发明构思，本发明还提供一种直流配电网合环控制系统，如图5所示，包括：
如前所述的能量路由器；
与所述能量路由器中输入侧变流器连接的换流站；
与所述能量路由器中输出侧变流器连接的直流负载和交流负载。
基于同一发明构思，本发明还提供一种直流配电网合环控制系统的控制方法，如图6所示，包括：
将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；
将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的直流负载和交流负载供电。
综上所述，本发明涉及一种能量路由器、直流配电网合环控制系统以及控制方法，直流母线；与直流母线并联的输入侧变流器，用于将换流站接入能量路由器的直流电压转换为第一预期电压等级后作为直流母线的电压；与直流母线并联的输出侧变流器，用于将直流母线的电压转换为第二预期电压等级的交流电和直流电后为接入能量路由器的交流负载和直流负载供电；本发明将不同变流器与直流母线连接，可实现直流配电网的实时互联及合环潮流控制，将不同电压等级和不同特性的高质量电能提供给用户，操作简单，不需要复杂的切换控制；
其中，方案中的交流变流器和直流变流器连接交流负载和直流负载，实现微电网的构建；
与直流母线并联的输入侧变流器包括至少两个第一直流变流器，可以根据实际需要，增加多个第一直流变流器进行合环控制。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
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