[發明專利]用于分配電能的網絡

在審

• 申請號: 202180007804.2
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN115136441A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 莫妮卡·弗瑞內克
• 申請（專利權）人: 必凱達能源股份公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06F30/18;H02J3/24
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 卜勁鴻

一種用于分配電能的網絡(1)，其包括第一網絡區域(10)，由多個具有第一電源、負載、線路和/或傳感器、開關或轉換器組件的局部自調節的功能群組(11.1…8)組成，其中所述功能群組(11.1…8)中的每個功能群組被設計為符合所述網絡(1)中的電壓質量變量的指配的調節限值，且其中所述第一網絡區域(10)具有第一大小；第二網絡區域(20)，具有第二電源、負載、線路和/或傳感器、開關或轉換器組件，其中電壓質量變量的估計的總方差被指配給所述第二網絡區域(20)，且其中所述第二網絡區域(20)具有第二大小。所述功能群組(11.1…8)的所述調節限值和所述第一大小被選擇成使得，在將所述第二大小和所述估計的總方差考慮在內的情況下，符合整個所述網絡(1)的預定義的目標操作范圍限值。

技術領域

本發明涉及用于分配電能的網絡。本發明另外涉及計算機實施的方法，用于對分配電能的現有網絡進行結構化，所述現有網絡至少包括電源、負載、線路、傳感器、開關和轉換器組件來作為其網絡組件，所述網絡組件在最初的拓撲結構中彼此互連；用于操作分配電能的網絡的方法；和用于執行所述用于進行結構化的方法和所述用于操作的方法的計算機程序。

背景技術

用于分配電能的網絡(電網)包括輸電線路(即高架線路和地下電纜)網絡和另外的網絡組件，所述網絡組件與所述線路一起在特定拓撲結構中彼此互連。另外的網絡組件包括電源，例如發電廠的發電機，或臨時儲能單元，例如電池、負載(消費者)、用于獲取網絡的工作參數(電壓、頻率、電流、功率溫度等)的傳感器組件、用于連接和斷接組件或網絡區段的開關組件，以及例如用于改變電壓的轉換器組件，例如變壓器。

拓撲結構細分成多個網絡層級。從發電機例如發電廠出發，首先通過具有超高壓(例如380kV或220kV)的輸電網實行遠程分配。使用具有變壓器的配電站連接具有高壓(例如36-150kV)的國家配電網，具有中壓(例如1-36kV)的區域配電網又通過另外的變壓器連接到國家配電網。然后通過另外的變壓器連接具有低壓(例如400V-1kV)的市內配電網，市內配電網通向(可能通過變電站)家庭連接并且因此通向最終消費者(尤其是個體家庭、工業設備、商業企業和農場)。

取決于發電機(發電廠)和消費者的方位和功率，具有以網絡形式存在的組件的特定拓撲結構歷史上一直在增長。對拓撲結構的改變通常需要額外輸電線路或以不同方式延長且尺寸不同，因此成本很高的輸電線路。

近年來，具體來說，由于本地發電機，例如光伏發電設備的出現，對電網的要求已有所改變。電網不再僅僅用于“從頂部”(即從發電廠)“到底部”(即到消費者)分等級地分配電能，而是可以取決于生產條件(例如日照)和消費模式，以不同方式發出電流。一般來說，許多可再生發電機的生產模式是隨機的并且具有不確定因素。在這方面，例如，光伏或風力設備的生產功率在很大程度上取決于天氣。對應生產能力在未來的短期、中期、長期發展尚不可知且可能難以預測，這是因為許多對應設備是由獨立于上述發電機或網絡運營者的私人和商業生產者建造的。

在消費者方面，也出現了決定性的變化。具體來說，電動車輛時常會導致所需電量增加，它們的充電行為同樣是隨機的，難以預測。

這最終導致了電網運行狀態的混亂行為。

此外，隨著氣候變化的進程，這導致暴露的線路區段例如由于森林或叢林火災、暴風雨、強降水事件或山體滑坡等發生受損的風險增加。

所有這些都給故障安全電網的規劃和運行帶來了挑戰。另外一個因素是，目前不同運營者的供電網絡是緊密相連的，所以第一個網絡運營者的網絡問題可能會在短時段內以類似級聯的方式導致更多運營者的網絡出現問題。這可能會導致從頻率順應性到電源故障(停電)等一系列問題。