CN114069674A - 一种配电电网发电负荷分层存储系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电电网发电负荷分层存储系统，包括需求检测模块、管理模块、分层存储模块及储能电池模块；用于检测当前配电电网的配电需求的需求检测模块获取配电需求后，将配电需求发送至管理模块，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号，分层存储模块基于分层存储信号进行分层存储；分层存储信号包括第一控制器离网储能、第二控制器离网储能、第一控制器并网及第二控制器并网；分层存储模块包括第一控制器、第二控制器及负荷控制器；所述第一控制器、第二控制器及负荷控制器均与储能电池模块通信连接；当分层存储信号为第一控制器离网储能和第二控制器离网储能时，储能电池模块与配电电网并网。
Description
技术领域
本发明属于电网领域，涉及电网预警技术，具体是一种配电电网发电负荷分层存储系统。
背景技术
目前，电力系统用电需求预测是电力系统各种安全技术措施的重要组成部分，其与继电保护、稳定计算、短路计算一样，对电力系统的安全、经济、稳定运行有着非常重要的作用。因此，电力系统用电需求预测是电网规划及经营工作的基础，准确的预测结果有助于提高系统运行的安全性和稳定性，能够减少发电成本、可以保证规划的精确。
基于用电需求预测后，在配电电网运行控制方面，需要针对分布式电源特性和负荷特性的运行控制系统。一些配电电网运行控制系统在示范工程中得到了应用，但基本沿袭原先配网管理系统的方式，未能系统性地结合不同分布式电源的发电特性，导致配电电网的优势得不到发挥，能量得不到有效利用和优化，导致能源的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种配电电网发电负荷分层存储系统，用于解决背景技术提出的上述问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种配电电网发电负荷分层存储系统，包括需求检测模块、管理模块、分层存储模块及储能电池模块；
其中，用于检测当前配电电网的配电需求的需求检测模块获取配电需求后，将配电需求发送至管理模块，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号，分层存储模块基于分层存储信号进行分层存储；
其中，分层存储信号包括第一控制器离网储能、第二控制器离网储能、第一控制器并网及第二控制器并网；
分层存储模块包括第一控制器、第二控制器及负荷控制器；
所述第一控制器、第二控制器及负荷控制器均与储能电池模块通信连接；
当分层存储信号为第一控制器离网储能和第二控制器离网储能时，储能电池模块与配电电网并网。
进一步的，所述第一控制器包括太阳能发电控制器、第二控制器包括风能发电控制器；
其中，太阳能发电控制器包括DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；
传感器模块采集太阳能电池直流电经过DC/AC能量转换模块滤波模块转换为公用电网电源；
DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对DC/AC能量转换模块进行控制和显示，太阳能发电控制器通过通信模块进行通信；
风能发电控制器包括AC/DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；风力发电机的电能经过AC/DC/AC能量转换模块、滤波模块转换为公用电网电源；传感器模块采集AC/DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将AC/DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对AC/DC/AC能量转换模块进行控制和显示；风能发电控制器通过通信模块进行通信；
负荷控制器包括传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；传感器模块采集负荷的电压和电流信号，A/D转换模块将负荷的电压和电流信号转换为数字信号，并输入C PU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对开关进行分合控制和显示，负荷控制器通过通信模块进行通信。
进一步的，所述储能电池模块包括DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；储能电池的电能经过所述DC/AC能量转换模块、滤波模块转换为公用电网电源；传感器模块采集DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将所DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对DC/AC能量转换模块进行控制和显示，储能电池模块通过通信模块进行通信。
进一步的，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号包括：
下发计划运行指令给分层存储模块；
其中，太阳能发电控制器和风能发电控制器分别接收计划运行指令，运行在PQ模式；
负荷控制器接收计划运行指令，控制负荷的投切；
太阳能发电控制器和风能发电控制器分别上送各自在PQ模式下的电压和电流信号给管理模块；
负荷控制器上送负荷信息给管理模块，管理模块根据接收的电压、电流信号和负荷信息，产生分层存储信号；
同时管理模块将电压、电流信号和负荷信息上送给存储器进行存储备份。
进一步的，所述当分层存储信号为第一控制器离网储能和第二控制器离网储能时，储能电池模块与配电电网并网；
其中，储能电池模块运行在V/f模式。
进一步的，所述管理模块根据接收的电压、电流信号和负荷信息，产生分层存储信号包括：
当所述电压、电流信号大于负荷信息50％时，产生第一控制器离网储能、第二控制器离网储能的分层存储信号；
当所述电压、电流信号大于负荷信息25％且小于50％时，产生第一控制器离网储能、第二控制器并网或第二控制器离网储能、第一控制器并网的分层存储信号；
当所述电压、电流信号大于负荷信息10％且小于25％时，产生第一控制器并网、第二控制器并网的分层存储信号；
当所述电压、电流信号小于负荷信息时，不产生分层存储信号。
进一步的，所述计划运行指令为预先设置在管理模块内满足配电电网的发电需求的运行指令。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
该系统可以实现自上而下的计划性操作或者自下而上的临时性/突发性操作的运行控制，能有效控制能解决配电网运行可靠性问题，并满足对特定用户的特质性用电要求，提高各类能源的综合利用效益，在降低能耗、定制电力、提高系统可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力，具有很大的社会经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明原理框图；
图2为本发明分层存储框图；
图3为本发明控制器框图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，在下述附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
传统的，一些配电电网发电负荷运行控制系统基本沿袭原先配网管理系统的方式，未能系统性地结合配电电网内不同分布式电源的发电特性，导致配电电网的优势得不到发挥，能量得不到有效利用和优化，一定程度上制约了能源的利用率。
基于上述描述，本发明实施例提出一种如图1-3所示的一种配电电网发电负荷分层存储系统，包括需求检测模块、管理模块、分层存储模块及储能电池模块；其中，用于检测当前配电电网的配电需求的需求检测模块获取配电需求后，将配电需求发送至管理模块，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号，分层存储模块基于分层存储信号进行分层存储；
其中，分层存储信号包括第一控制器离网储能、第二控制器离网储能、第一控制器并网及第二控制器并网；
分层存储模块包括第一控制器、第二控制器及负荷控制器；
所述第一控制器、第二控制器及负荷控制器均与储能电池模块通信连接；
当分层存储信号为第一控制器离网储能和第二控制器离网储能时，储能电池模块与配电电网并网
该系统主要通过配电电网内的分布式电源、储能和负荷进行科学管理，计划发电调度，实现合理供电与存储，满足配电电网的负荷供电需求；
下面结合具体实施例对上述方案进行详细阐述：
实施例
需求检测模块实时监测配电电网的配电需求，其中，确定待测输电网变电站，以及确定待测输电网变电站下连的各配网变电站及每一个配网变电站对应所连的各条馈线；
具体过程为，根据预设的配电电网拓扑结构示意图，获取待测输电网变电站，并至上而下找到待测输电网变电站下连的各配网变电站及每一个配网变电站对应所连的各条馈线。例如，220kV待测输电网变电站下连多个66kV配网变电站，每一个66kV配网变电站又下连多条馈线。
应当说明的是，每一条馈线均给相应的用户供电；其中，用户为普通居民用户、商业用户及工业用户之其中一种。
获取各配网变电站对应所连的各条馈线的历史用电数据，并结合预先仿真计算出的每一条馈线的用电需求自然增长率，得到各配网变电站对应所连的各条馈线的用电需求预测值；
具体过程为，获取各配网变电站对应所连的各条馈线的历史用电数据(1年、3年、5年等)，同时然后通过纠正异常值以及根据置信度进行校正。此时，每一条馈线的用电需求自然增长率都会根据过去用电需求趋势以及未来经济发展情况进行预先拟合出来的。
将各条馈线的历史用电数据与各自的用电需求自然增长率进行计算，从而得到各条馈线的用电需求预测值。
应当说明的是，各条馈线的历史用电数据统计区间应当一致，以使得各条馈线的用电需求预测值保持同步，即同年度或同时间段。
根据所得到的各配网变电站对应所连的各条馈线的用电需求预测值，计算出各配网变电站的用电需求；
具体过程为，将同一配网变电站对应所连的各条馈线的用电需求预测值进行累加，所得的和为每一个配网变电站的用电需求。
根据所计算出的各配网变电站的用电需求，计算出待测输电网变电站的用电需求。
具体过程为，将各配网变电站的用电需求进行累加，所得的和为待测输电网变电站的用电需求。
当然，为了避免待测输电网变电站的用电需求出现误差，可以对计算待测输电网变电站的用电需求的前置条件(如各配网变电站的用电需求)进行修正，也可以对最终结果进行修正。
例如，所述方法可以包括：获取各配网变电站的历史用电数据，并结合预先仿真计算出的各配网变电站的用电需求自然增长率，得到各配网变电站的用电需求预测值，且进一步根据所得到的各配网变电站的用电需求预测值，对所计算出的各配网变电站的用电需求进行修正，且进一步根据修正后的各配网变电站的用电需求，计算出待测输电网变电站的用电需求。应当说明的是，各配网变电站投入运行时，会产生相应的历史用电数据。
又如，获取待测输电网变电站的历史用电数据，并结合预先仿真计算出的待测输电网变电站的用电需求自然增长率，得到待测输电网变电站的用电需求预测值，且进一步根据所得到的待测输电网变电站的用电需求预测值，对所计算出的待测输电网变电站的用电需求进行修正。应当说明的是，待测输电网变电站投入运行时，会产生相应的历史用电数据。
将配电需求发送至管理模块，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号，分层存储模块基于分层存储信号进行分层存储；
第一控制器包括太阳能发电控制器、第二控制器包括风能发电控制器；
其中，太阳能发电控制器包括DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；
传感器模块采集太阳能电池直流电经过DC/AC能量转换模块滤波模块转换为公用电网电源；
DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对DC/AC能量转换模块进行控制和显示，太阳能发电控制器通过通信模块进行通信；
风能发电控制器包括AC/DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；风力发电机的电能经过AC/DC/AC能量转换模块、滤波模块转换为公用电网电源；传感器模块采集AC/DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将AC/DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对AC/DC/AC能量转换模块进行控制和显示；风能发电控制器通过通信模块进行通信；
负荷控制器包括传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；传感器模块采集负荷的电压和电流信号，A/D转换模块将负荷的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对开关进行分合控制和显示，负荷控制器通过通信模块进行通信；
储能电池模块包括DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；储能电池的电能经过所述DC/AC能量转换模块、滤波模块转换为公用电网电源；传感器模块采集DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将所DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对DC/AC能量转换模块进行控制和显示，储能电池模块通过通信模块进行通信；
管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号包括：
下发计划运行指令给分层存储模块；
其中，太阳能发电控制器和风能发电控制器分别接收计划运行指令，运行在PQ模式，其中，PQ模式为公网系统提供电压支撑，太阳能发电控制器和风能发电控制器处理为一个恒定的功率输出的模式；
负荷控制器接收计划运行指令，控制负荷的投切；
太阳能发电控制器和风能发电控制器分别上送各自在PQ模式下的电压和电流信号给管理模块；
负荷控制器上送负荷信息给管理模块，管理模块根据接收的电压、电流信号和负荷信息，产生分层存储信号；
同时管理模块将电压、电流信号和负荷信息上送给存储器进行存储备份；
其中，当所述电压、电流信号大于负荷信息50％时，产生第一控制器离网储能、第二控制器离网储能的分层存储信号；
当所述电压、电流信号大于负荷信息25％且小于50％时，产生第一控制器离网储能、第二控制器并网或第二控制器离网储能、第一控制器并网的分层存储信号；
当所述电压、电流信号大于负荷信息10％且小于25％时，产生第一控制器并网、第二控制器并网的分层存储信号；
当所述电压、电流信号小于负荷信息时，不产生分层存储信号；
计划运行指令为预先设置在管理模块内满足配电电网的发电需求的运行指令。
综上所述，该系统可以实现自上而下的计划性操作或者自下而上的临时性/突发性操作的运行控制，能有效控制能解决配电网运行可靠性问题，并满足对特定用户的特质性用电要求，提高各类能源的综合利用效益，在降低能耗、定制电力、提高系统可靠性和灵活性等方面具有巨大潜力，具有很大的社会经济效益。
对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (7)
1.一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，包括需求检测模块、管理模块、分层存储模块及储能电池模块；
其中，用于检测当前配电电网的配电需求的需求检测模块获取配电需求后，将配电需求发送至管理模块，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号，分层存储模块基于分层存储信号进行分层存储；
其中，分层存储信号包括第一控制器离网储能、第二控制器离网储能、第一控制器并网及第二控制器并网；
分层存储模块包括第一控制器、第二控制器及负荷控制器；
所述第一控制器、第二控制器及负荷控制器均与储能电池模块通信连接；
当分层存储信号为第一控制器离网储能和第二控制器离网储能时，储能电池模块与配电电网并网。
2.根据权利要求1所述的一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，所述第一控制器包括太阳能发电控制器、第二控制器包括风能发电控制器；
其中，太阳能发电控制器包括DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；
传感器模块采集太阳能电池直流电经过DC/AC能量转换模块滤波模块转换为公用电网电源；
DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对DC/AC能量转换模块进行控制和显示，太阳能发电控制器通过通信模块进行通信；
风能发电控制器包括AC/DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；风力发电机的电能经过AC/DC/AC能量转换模块、滤波模块转换为公用电网电源；传感器模块采集AC/DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将AC/DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对AC/DC/AC能量转换模块进行控制和显示；风能发电控制器通过通信模块进行通信；
负荷控制器包括传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；传感器模块采集负荷的电压和电流信号，A/D转换模块将负荷的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对开关进行分合控制和显示，负荷控制器通过通信模块进行通信。
3.根据权利要求2所述的一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，所述储能电池模块包括DC/AC能量转换模块、滤波模块、传感器模块、A/D转换模块、CPU处理模块、存储器模块、显示模块、通信模块和控制输出模块；储能电池的电能经过所述DC/AC能量转换模块、滤波模块转换为公用电网电源；传感器模块采集DC/AC能量转换模块的电压和电流信号，A/D转换模块将所DC/AC能量转换模块的电压和电流信号转换为数字信号，并输入CPU处理模块进行数字信号处理，分别通过控制输出模块和显示模块对DC/AC能量转换模块进行控制和显示，储能电池模块通过通信模块进行通信。
4.根据权利要求3所述的一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，管理模块通过传感器模块获取分层存储模块内的电压和电流信号，并生成分层存储信号包括：
下发计划运行指令给分层存储模块；
其中，太阳能发电控制器和风能发电控制器分别接收计划运行指令，运行在PQ模式；
负荷控制器接收计划运行指令，控制负荷的投切；
太阳能发电控制器和风能发电控制器分别上送各自在PQ模式下的电压和电流信号给管理模块；
负荷控制器上送负荷信息给管理模块，管理模块根据接收的电压、电流信号和负荷信息，产生分层存储信号；
同时管理模块将电压、电流信号和负荷信息上送给存储器进行存储备份。
5.根据权利要求4所述的一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，所述当分层存储信号为第一控制器离网储能和第二控制器离网储能时，储能电池模块与配电电网并网；
其中，储能电池模块运行在V/f模式。
6.根据权利要求5所述的一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，所述管理模块根据接收的电压、电流信号和负荷信息，产生分层存储信号包括：
当所述电压、电流信号大于负荷信息50％时，产生第一控制器离网储能、第二控制器离网储能的分层存储信号；
当所述电压、电流信号大于负荷信息25％且小于50％时，产生第一控制器离网储能、第二控制器并网或第二控制器离网储能、第一控制器并网的分层存储信号；
当所述电压、电流信号大于负荷信息10％且小于25％时，产生第一控制器并网、第二控制器并网的分层存储信号；
当所述电压、电流信号小于负荷信息时，不产生分层存储信号。
7.根据权利要求6所述的一种配电电网发电负荷分层存储系统，其特征在于，所述计划运行指令为预先设置在管理模块内满足配电电网的发电需求的运行指令。
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Citations (6)
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2021
- 2021-11-05 CN CN202111305349.2A patent/CN114069674A/zh active Pending
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