一種交直流微網群運行控制測試系統的製作方法

2023-05-11 11:31:06

本發明涉及分布式發電控制技術領域，具體涉及一種交直流微網群運行控制測試系統。

背景技術：

隨著分布式發電技術DG的不斷發展，配電網逐漸從被動式發展為主動式，並成為智能電網的重要組成部分。分布式光伏發電系統的波動性有可能引發或惡化配電網末端的電能質量問題，同時其引起的配電網潮流雙向流動增加了運行管理與優化調度的複雜性。儲能系統能夠同時提供有功和無功支撐，穩定電網末端節點電壓水平，提高配電變壓器運行效率，增強配電網對分布式電源的接納能力。

然而，目前儲能與分布式電源聯合運行控制技術研究不夠深入，對於儲能技術提高配電網分布式發電滲透率的關鍵技術還需深入研究。隨著以電動汽車為代表的典型直流負載不斷發展以及光伏直流源分布式電源的快速發展，直流配電、用電技術必將得到快速發展。因此，亟待提出一種適用於開展分布式發電接入交流、直流電網的關鍵技術研究平臺，突破光伏等分布式發電規模化發展技術瓶頸，掌握分布式發電與儲能聯合運行控制技術，解決配網對分布式發電消納能力與電網安全穩定性之間矛盾。

技術實現要素：

本發明提供一種交直流微網群運行控制測試系統，其目的是提供可以實現網絡重構的分布式發電技術與儲能技術研究平臺，從而開展分布式發電與儲能運行控制技術研究。

本發明的目的是採用下述技術方案實現的：

一種交直流微網群運行控制測試系統，其改進之處在於，包括：

第一直流微網、第二直流微網、第一交流微網、第二交流微網、第一線路阻抗、第二線路阻抗、第一交直流變流器、第二交直流變流器、實驗電源、交直流能量路由器、多端直流轉換器和開關；

其中，依次連接的開關k1、實驗電源和開關k2並聯於電網母線和微網供電母線之間，開關k3並聯於微網供電母線和第一交流微網母線之間，開關k4並聯於微網供電母線與第二交流微網母線之間，開關k3與第一交流微網母線之間的連接點依次連接第一線路阻抗、開關k5和開關k4與第二交流微網母線之間，依次連接的開關k6和第一交流微網與第一交流微網母線並聯，依次連接的開關k7和第一交直流變流器並聯於第一交流微網母線和第一直流微網母線之間，依次連接的開關k11和第二交流微網與第二交流微網母線並聯，依次連接的開關k10和第二交直流變流器並聯於第二交流微網母線和第二直流微網母線之間，依次連接的開關k16和第一直流微網與第一直流微網母線並聯，依次連接的開關k17和第二直流微網與第二直流微網母線並聯，第一直流微網母線依次與第二線路阻抗、開關k13、多端直流轉換器、開關k15和第二直流微網母線串聯，開關k8的一端與第一交流微網母線並聯，開關k8的另一端與交直流能量路由器連接，開關k9的一端與第二交流微網母線並聯，開關k9的另一端與交直流能量路由器連接，交直流能量路由器通過開關k14與多端直流轉換器連接。

優選的，所述實驗電源為AC/DC/AC電源，用於接收電網交流電，並將電網交流電經交直交流變換後，輸出能夠獨立調節三相電壓/頻率的交流電。

優選的，所述電網母線、微網供電母線、第一交流微網母線和第二交流微網母線的交流電壓均為0.4kv，所述第一直流微網母線的直流電壓為400v，第二直流微網母線的直流電壓為800v。

優選的，所述交直流能量路由器包括：第一交流埠、第二交流埠、第三交流埠、第一交直流變換器、第二交直流變換器和直流變換器，第一交流埠經過第一交直流變換器與共直流母線並聯，第三交流埠經過第二交直流變換器與共直流母線並聯，第二交流埠經過直流變換器與共直流母線並聯；

所述多端直流轉換器包括：第一直流埠、第二直流埠、第三直流埠、第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器和第三DC/DC變換器，第一直流埠、第二直流埠和第三直流埠分別經過第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器和第三DC/DC變換器與共直流母線並聯。

進一步的，第一直流微網母線依次與第二線路阻抗、開關k13、多端直流轉換器的第一直流埠串聯，多端直流轉換器的第二直流埠依次與開關k15和第二直流微網母線串聯，多端直流轉換器的第三直流埠依次連接開關k14和交直流能量路由器的第二交流埠，開關k8的一端與第一交流微網母線並聯，開關k8的另一端與交直流能量路由器的第一交流埠連接，開關k9的一端與第二交流微網母線並聯，開關k9的另一端與交直流能量路由器的第三交流埠連接。

進一步的，所述交直流能量路由器，用於通過調節第一交流埠和第三交流埠的輸入功率，控制第二交流埠的輸出功率，其中，第二交流埠的輸出功率＝第一交流埠的輸入功率+第三交流埠的輸入功率；

所述交直流能量路由器，還用於通過調節第二交流埠和第三交流埠的輸入功率，控制第一交流埠的輸出功率，其中，第一交流埠的輸出功率＝第二交流埠的輸入功率+第三交流埠的輸入功率。

進一步的，所述多端直流轉換器，用於通過調節第二直流埠和第三直流埠的輸入功率，控制第一直流埠的輸出功率，其中，第一直流埠的輸出功率＝第二直流埠的輸入功率+第三直流埠的輸入功率；

所述多端直流轉換器，還用於通過調節第一直流埠和第三直流埠的輸入功率，控制第二直流埠的輸出功率，其中，第二直流埠的輸出功率＝第一直流埠的輸入功率+第三直流埠的輸入功率；

所述多端直流轉換器，還用於通過調節第一直流埠和第二直流埠的輸入功率，控制第三直流埠的輸出功率，其中，第三直流埠的輸出功率＝第一直流埠的輸入功率+第二直流埠的輸入功率。

優選的，控制開關k1至開關k17的斷開或閉合狀態，構建交直流微網群運行控制測試環境。

本發明的有益效果：

(1)本發明提供的技術方案，提出了一種多端直流電網與不同電壓電網互聯拓撲設計方案，為開展多電壓等級直流電網之間互聯與能量調度提供研究平臺；

(2)本發明提供的技術方案，提出了一種電力能量路由器實現交、直流微網群能量雙向流動的設計方案，為交/直流微網群之間互聯與能量協調，支撐交、直流電網穩定可靠供電，提供研究平臺。

附圖說明

圖1是本發明一種交直流微網群運行控制測試系統的結構示意圖；

圖2是本發明一種交直流微網群運行控制測試系統中交直流能量路由器電路連接圖；

圖3是本發明一種交直流微網群運行控制測試系統中多端直流轉換器電路連接圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作詳細說明。

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明提供的一種交直流微網群運行控制測試系統，如圖1所示，包括：

第一直流微網、第二直流微網、第一交流微網、第二交流微網、第一線路阻抗、第二線路阻抗、第一交直流變流器、第二交直流變流器、實驗電源、交直流能量路由器、多端直流轉換器和開關；

其中，依次連接的開關k1、實驗電源和開關k2並聯於電網母線和微網供電母線之間，開關k3並聯於微網供電母線和第一交流微網母線之間，開關k4並聯於微網供電母線與第二交流微網母線之間，開關k3與第一交流微網母線之間的連接點依次連接第一線路阻抗、開關k5和開關k4與第二交流微網母線之間，依次連接的開關k6和第一交流微網與第一交流微網母線並聯，依次連接的開關k7和第一交直流變流器並聯於第一交流微網母線和第一直流微網母線之間，依次連接的開關k11和第二交流微網與第二交流微網母線並聯，依次連接的開關k10和第二交直流變流器並聯於第二交流微網母線和第二直流微網母線之間，依次連接的開關k16和第一直流微網與第一直流微網母線並聯，依次連接的開關k17和第二直流微網與第二直流微網母線並聯，第一直流微網母線依次與第二線路阻抗、開關k13、多端直流轉換器、開關k15和第二直流微網母線串聯，開關k8的一端與第一交流微網母線並聯，開關k8的另一端與交直流能量路由器連接，開關k9的一端與第二交流微網母線並聯，開關k9的另一端與交直流能量路由器連接，交直流能量路由器通過開關k14與多端直流轉換器連接。

微電網，是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統，既可以與外部電網併網運行，也可以孤立運行。以直流方式傳輸的就叫直流微電網，以交流方式傳輸的就叫交流微電網。

例如，第一交流微電網包括:1套能量型電池,1套功率型電池,1套多類型負荷,連接1套光伏發電,K7連接交直流變換器與第一直流微網互聯；

第二交流微網包括:1套多類型負荷,1套柴油發電模擬器,1套光儲一體化系統,1套功率型電池，K10連接交直流變換器與第二直流微網互聯；

400V的第一直流微網包括:1套能量型電池,1套光伏發電,1套直流負荷；

800V的第二直流電網包括:1套能量型電池,1套光伏發電,1套直流負荷；

具體的，所述實驗電源為AC/DC/AC電源，用於接收電網交流電，並將電網交流電經交直交流變換後，輸出能夠獨立調節三相電壓/頻率的交流電。

所述電網母線、微網供電母線、第一交流微網母線和第二交流微網母線的交流電壓均為0.4kv，所述第一直流微網母線的直流電壓為400v，第二直流微網母線的直流電壓為800v。

進一步的，所述交直流能量路由器，如圖2所示，包括：第一交流埠、第二交流埠、第三交流埠、第一交直流變換器、第二交直流變換器和直流變換器，第一交流埠經過第一交直流變換器與共直流母線並聯，第三交流埠經過第二交直流變換器與共直流母線並聯，第二交流埠經過直流變換器與共直流母線並聯；

所述多端直流轉換器，如圖3所示，包括：第一直流埠、第二直流埠、第三直流埠、第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器和第三DC/DC變換器，第一直流埠、第二直流埠和第三直流埠分別經過第一DC/DC變換器、第二DC/DC變換器和第三DC/DC變換器與共直流母線並聯。

第一直流微網母線依次與第二線路阻抗、開關k13、多端直流轉換器的第一直流埠串聯，多端直流轉換器的第二直流埠依次與開關k15和第二直流微網母線串聯，多端直流轉換器的第三直流埠依次連接開關k14和交直流能量路由器的第二交流埠，開關k8的一端與第一交流微網母線並聯，開關k8的另一端與交直流能量路由器的第一交流埠連接，開關k9的一端與第二交流微網母線並聯，開關k9的另一端與交直流能量路由器的第三交流埠連接。

所述交直流能量路由器，用於通過調節第一交流埠和第三交流埠的輸入功率，控制第二交流埠的輸出功率，其中，第二交流埠的輸出功率＝第一交流埠的輸入功率+第三交流埠的輸入功率；

所述交直流能量路由器，還用於通過調節第二交流埠和第三交流埠的輸入功率，控制第一交流埠的輸出功率，其中，第一交流埠的輸出功率＝第二交流埠的輸入功率+第三交流埠的輸入功率。

所述多端直流轉換器，用於通過調節第二直流埠和第三直流埠的輸入功率，控制第一直流埠的輸出功率，其中，第一直流埠的輸出功率＝第二直流埠的輸入功率+第三直流埠的輸入功率；

所述多端直流轉換器，還用於通過調節第一直流埠和第三直流埠的輸入功率，控制第二直流埠的輸出功率，其中，第二直流埠的輸出功率＝第一直流埠的輸入功率+第三直流埠的輸入功率；

所述多端直流轉換器，還用於通過調節第一直流埠和第二直流埠的輸入功率，控制第三直流埠的輸出功率，其中，第三直流埠的輸出功率＝第一直流埠的輸入功率+第二直流埠的輸入功率。

控制開關k1至開關k17的斷開或閉合狀態，構建交直流微網群運行控制測試環境。

例如，默認開關k1至開關k17處於斷開狀態，閉合開關K1、開關K2、開關K4、開關K5和開關k6，構建經長距離交流線路阻抗的第一交流微網末端供電測試環境；

默認開關k1至開關k17處於斷開狀態，閉合開關K5、開關K6和開關K11，將交流微網通過交流線路阻抗進行互聯，構建微網群能量協調測試環境；

默認開關k1至開關k17處於斷開狀態，閉合開關K1、開關K2、開關K3、開關K6、開關k7和開關k16，構建交直流微網嵌套的協調控制測試環境；

閉合開關k8、開關k9、開關k14、開關13和開關15，可將第一交流微網和第二交流微網與第一直流微網和第二直流微網之間進行能量互聯，還可以將三端不同電壓直流電網之間互聯，從而構建交直微網群之間協調測試環境或直流微網群控測試環境。

最後應當說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求保護範圍之內。