[實用新型]基于固態開關、下垂控制、源荷平衡和直流匯流的微電網結構

有效

• 申請號: 201520063186.5
• 申請日: 2015-01-29
• 公開（公告）號: CN204376425U
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 范元亮;陳彬
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網福建省電力有限公司;國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02H7/26
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

????本實用新型涉及分布式發電領域，特別是一種基于固態開關、下垂控制、源荷平衡和直流匯流的提高供電可靠性微電網結構。

背景技術

????典型的微電網由多種分布式發電單元、儲能系統以及負荷組成，微電網是一種新型供配電技術，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。在2001年，美國R.H.Lasseter等學者提出了微電網的概念，目前微電網技術正朝著實用化階段發展。微電網可綜合管理出力具有波動性、間歇性的分布式發電單元，諸如風電、太陽能光伏發電等類型的分布式發電，提供一種友好接入方式，抑制分布式發電對電網的沖擊和負面影響，充分發揮分布式發電的效益和價值。

發明內容

有鑒于此，本實用新型的目的是提出一種基于固態開關、下垂控制、源荷平衡和直流匯流的微電網結構，可快速隔離微電網外部的異常事件、實現微電網并離網運行時源荷的功率平衡以及微電網并離網運行模式的不斷電平滑切換。

本實用新型采用以下方案實現：一種基于固態開關、下垂控制、源荷平衡和直流匯流的微電網結構，包括微電網管理終端、配電網管理系統以及與其相連的配電網一次系統，所述的配電網一次系統連接至并網交流母線，還包括一光伏陣列、一風力機組、一儲能系統以及一備用電源，所述的光伏陣列、風力機組、儲能系統以及備用電源分別經第一直流變換器、第一整流變換器、第二直流變換器以及第二整流變換器連接至微電網直流匯流母線，所述的微電網直流匯流母線經一下垂控制逆變器連接至微電網交流母線，所述的微電網交流母線經一固態開關連接至所述的并網交流母線；所述的微電網交流母線還連接有微電網負荷；所述的微電網管理終端連接有一并網點保護終端、一源荷平衡控制終端以及所述的配電網管理系統，所述的并網點保護終端與所述的固態開關、所述的下垂控制逆變器、所述的并網交流母線以及所述的微電網交流母線相連，所述的源荷平衡控制終端與所述的下垂控制逆變器、所述的第一直流變換器、第一整流變換器、第二直流變換器、第二整流變換器、所述的儲能系統以及所述的備用電源相連接。

進一步地，所述的并網點保護終端包括一DSP以及與其相連的MCU、并離網控制單元、電壓異常保護單元、電流異常保護單元、頻率異常保護單元、電壓幅值計算單元、頻率與相位計算單元、電氣量檢測單元、開關狀態檢測單元以及開關動作控制單元；所述的并離網控制單元、電壓幅值計算單元以及所述的頻率與相位計算單元均連接至所述的下垂控制逆變器，所述的MCU與所述的微電網管理終端相連，所述的電氣量測量單元分別連接至所述的并網交流母線以及微電網交流母線，所述的開關狀態檢測單元以及開關動作控制單元均與所述的固態開關相連。

進一步地，所述的源荷平衡控制終端包括DSP以及與其相連的MCU、發電出力預測單元、微電網負荷預測單元、并離網狀態檢測單元、運行模式控制單元、啟停及功率給定單元、荷電狀態檢測單元以及電氣量檢測單元；所述的MCU連接至所述的微電網管理終端，所述的并離網狀態檢測單元與所述的下垂控制逆變器相連，所述的啟停及功率給定單元連接至所述的備用電源，所述的荷電狀態檢測單元連接至所述的儲能系統，所述的電氣量檢測單元分別與所述的下垂控制逆變器、第一直流變換器、第一整流變換器、第二直流變換器以及第二整流變換器相連，所述的運行模式控制單元分別與所述的第一直流變換器、第一整流變換器以及第二直流變換器相連。

較佳地，本實用新型采用三層控制結構，下垂控制逆變器、光伏陣列的直流變換器、風力機組的整流變換器、儲能系統的直流變換器以及備用電源的整流變換器構成就地控制層，并網點保護終端和源荷平衡控制終端構成中間控制層，微電網管理終端為站控層。微電網管理終端具備運行監控、相關電氣量的實時和歷史信息展示以及存儲等功能。

特別的，本實用新型采用固態開關并網的目的是實現半個周波分斷或閉合微電網與配電網的電氣連接，可快速隔離配電網故障；采用下垂控制策略的目的是微電網實現不斷電進行并離網運行模式的切換；采用源荷平衡的目的是實現微電網在并離網運行時分布式發電單元的出力、儲能系統功率、備用電源的出力與負荷的有功功率的總體平衡，其中源指的是儲能系統、分布式發電單元以及備用電源，荷指的是負荷，分布式發電單元為光伏陣列和風力機組；采用直流匯流的目的是節省分布式發電單元的逆變環節，匯流后統一經過下垂控制逆變器并網。