CN115333246A - 链式能源物联网、链式能源耦合方法、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种链式能源物联网、链式能源耦合方法、设备及介质，所述链式能源物联网包括：多个能源子站根据目标区域的台区分布及输电线路信息进行设置，多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点；监控主站根据多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据监控信息对多个能源子站、以及分布式智能终端进行协调控制，并将监控信息发送至保护单元；保护单元根据监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断故障所属的故障类型，并根据故障类型输出对应的保护方案。本发明的方法能够实现区域内和区域间分布式资源的高效灵活互动，以及提升供电可靠性。

Description

链式能源物联网、链式能源耦合方法、设备及介质
技术领域
本发明涉及链式能源网技术领域，尤其涉及一种链式能源物联网、链式能源耦合方法、设备及介质。
背景技术
在我国部分地区具有诸多狭长分布支线，多为单一电源点送入，新增10kV电源点存在很大难度，提升狭长分布支线下属台区供电可靠性需求日益显著。现有的供电方式大多为集中式定点电力供应方式，资源投入较大，但是利用率较低，并且对于有诸多狭长分布支线的区域，就近取电的方式难以满足安全性和可靠性的要求。
发明于本申请背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明实施例提供一种链式能源物联网、链式能源耦合方法、设备及介质，能够至少解决现有技术中部分问题。
本发明实施例的第一方面，
提供一种链式能源物联网，所述链式能源物联网包括：
多个能源子站，所述多个能源子站根据目标区域的台区分布及输电线路信息进行设置，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
监控主站，所述监控主站根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制，并将所述监控信息发送至保护单元；
保护单元，所述保护单元根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
在一种可选的实施方式中，
所述能源子站包括顺次连接的电能交换装置、链式耦合装置以及分布式智能装置，
所述链式耦合装置包括多组隔离设置的电力电子变换电路以及隔离电压器，用于实现低压直流链式供能，并根据本地和/或中央控制柜的指令实现本地和/或远程功率调控；
所述电能交换装置，用于对所述能源子站的输入电能实现交流变电、直流变电和/或交直流混合变电；
所述分布式智能装置用于接入分布式资源，并通过双向信息交互和分布式边缘计算，协调所述本地和/或中央控制柜的控制指令对所述分布式智能装置对应的源荷储信息进行配电管理。
在一种可选的实施方式中，
所述链式耦合装置的电力电子变换电路用于：
根据并网变压器所获取的台区电压变化情况，计及台区交流侧的功率控制环，拟合台区交流侧的阻抗值；
根据所述台区交流侧的阻抗值，结合所述电力电子变换电路对应的有功功率控制、无功功率控制以及同步控制中至少一种控制策略，通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制，以使所述台区交流侧的电压和频率稳定在预设阈值范围。
在一种可选的实施方式中，
通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制的方法如下公式所示：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
Figure 239291DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE003
表示虚拟惯性时间常数，
Figure 239476DEST_PATH_IMAGE004
表示额定有功功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE005
表示额定电流，
Figure 268612DEST_PATH_IMAGE006
表示额定无功功率，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE007
表示无功功率下电流值，
Figure 446784DEST_PATH_IMAGE008
表示输出有功功率参考值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE009
表示输出有功功率测量值，D表示虚拟阻尼系数，
Figure 194160DEST_PATH_IMAGE010
表示虚拟角速度，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE011
表示转子转速，
Figure 230993DEST_PATH_IMAGE012
表示所述对台区交流侧电压，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE013
分别表示无功环比例积分控制参数，
Figure 114635DEST_PATH_IMAGE014
表示输出无功功率参考值，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE015
表示输出无功功率测量值。
在一种可选的实施方式中，
所述分布式智能装置包括储能装置，
所述储能装置根据本地和/或中央控制柜的控制指令调整对应的运行模式，其中，所述运行模式包括第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式，
所述第一工作模式用于指示与所述储能装置连接的可再生能源装置的功率平抑；
所述第二工作模式用于指示台区电压峰顶值与电压谷底值的差值超出预设阈值；
所述第三工作模式用于指示台区交流侧失电；
根据所述运行模式设定与所述运行模式对应的调整算法，基于对应的调整算法调整所述储能装置的充放电策略，其中，
与所述第一工作模式对应的第一调整算法用于滤波平滑所述可再生能源装置的功率；
与所述第二工作模式对应的第二调整算法用于通过动态平衡电压降低台区电压峰顶值与电压谷底值的差值；
与所述第三工作模式对应的第三调整算法用于控制所述储能装置的电压和频率恒定并且保持与所述链式耦合装置的电压和频率一致。
在一种可选的实施方式中，
所述故障类型包括第一故障类型、第二故障类型和第三故障类型中至少一种，所述保护方案包括与所述第一故障类型对应的第一保护方案、与所述第二故障类型对应的第二保护方案以及与所述第三故障类型对应的第三保护方案中至少一种，其中，
所述第一故障类型用于指示所述链式能源物联网的交流进线故障，所述第一保护方案用于指示判断为第一故障类型时，启动所述能源子站的链式耦合装置的各个端口的保护机制；
所述第二故障类型用于指示所述能源子站的链式耦合装置故障，所述第二保护方案用于指示对所述链式耦合装置的故障部分进行闭锁和/或冗余切换；
所述第三故障类型用于指示所述链式能源物联网的直流系统故障，所述第三保护方案用于指示启动直流负荷支路过载保护。
本发明实施例的第二方面，
提供一种应用所述的链式能源物联网的链式能源耦合方法，所述方法包括：
根据目标区域的台区分布及输电线路信息设置多个能源子站，其中，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制；
根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
在一种可选的实施方式中，
所述方法还包括：
根据并网变压器所获取的台区电压变化情况，计及台区交流侧的功率控制环，拟合台区交流侧的阻抗值；
根据所述台区交流侧的阻抗值，结合所述电力电子变换电路对应的有功功率控制、无功功率控制以及同步控制中至少一种控制策略，通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制，以使所述台区交流侧的电压和频率稳定在预设阈值范围。
本发明实施例的第三方面，
提供一种链式能源耦合设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。
本发明实施例的第四方面，
提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。
本发明实施例提供一种链式能源物联网，所述链式能源物联网包括：
多个能源子站，所述多个能源子站根据目标区域的台区分布及输电线路信息进行设置，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
监控主站，所述监控主站根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制，并将所述监控信息发送至保护单元；
保护单元，所述保护单元根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
本发明实施例可以在目标区域设置链式能源耦合装置，用于建设台区能源子站，负责交直流耦合变换、直流潮流控制以及分布式资源耦合管控。不同能源子站通过直流线缆进行链式连接，满足直流潮流上行、下行流动需求，同时在中间台区位置部署就地监控主站，可与台区智能融合终端、能源子站进行信息交互，通过对能源子站、分布式资源进行协调控制，实现低压直流链式能源网优化管理。
附图说明
图1为本发明实施例链式能源物联网的结构示意图；
图2为本发明实施例链式能源物联网的逻辑示意图；
图3为本发明实施例能源子站的结构示意图；
图4为本发明实施例链式耦合装置的电路拓扑结构示意图；
图5为本发明实施例储能装置的结构示意图；
图6为本发明实施例链式能源耦合方法的流程示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。
应当理解，在本发明中，“与A对应的B”、“与A相对应的B”、“A与B相对应”或者“B与A相对应”，表示B与A相关联，根据A可以确定B。根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其他信息确定B。A与B的匹配，是A与B的相似度大于或等于预设的阈值。
取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。
下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
图1为本发明实施例链式能源物联网的结构示意图，如图1所示，所述链式能源物联网包括：
多个能源子站11，所述多个能源子站根据目标区域的台区分布及输电线路信息进行设置，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
监控主站12，所述监控主站根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制，并将所述监控信息发送至保护单元；
保护单元13，所述保护单元根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
示例性地，图2为本发明实施例链式能源物联网的逻辑示意图，如图2所示，可以在富北村6号公变、富北村7号公变、富北村8号公变、富北村22号公变、富北村27号公变分别部署对应容量的链式能源耦合装置，为了示例性说明，实际应用中，可以在富北村22号公变能源子站存在富裕光伏功率，且给富北村7号公变和富北村27号公变负载率较重时，通过中央控制柜协调下发功率指令给富北村7号公变能源子站和富北村27号公变能源子站，实现富北村22号公变能源子站富裕光伏功率分别上行流向富北村7号公变台区和下行流向富北村27号公变台区。
本发明实施例可以在目标区域设置链式能源耦合装置，用于建设台区能源子站，负责交直流耦合变换、直流潮流控制以及分布式资源耦合管控。不同能源子站通过直流线缆进行链式连接，满足直流潮流上行、下行流动需求，同时在中间台区位置部署就地监控主站，可与台区智能融合终端、能源子站进行信息交互，通过对能源子站、分布式资源进行协调控制，实现低压直流链式能源网优化管理。
在一种可选的实施方式中，
所述能源子站包括顺次连接的电能交换装置、链式耦合装置以及分布式智能装置，
所述链式耦合装置包括多组隔离设置的电力电子变换电路以及隔离电压器，用于实现低压直流链式供能，并根据本地和/或中央控制柜的指令实现本地和/或远程功率调控；
所述电能交换装置，用于对所述能源子站的输入电能实现交流变电、直流变电和/或交直流混合变电；
所述分布式智能装置用于接入分布式资源，并通过双向信息交互和分布式边缘计算，协调所述本地和/或中央控制柜的控制指令对所述分布式智能装置对应的源荷储信息进行配电管理。
示例性地，本发明实施例的分布式智能装置可以包括光伏端口、储能端口、柔性负荷端口，作为本地分布式资源接入端口，需要说明的是，本发明实施例对分布式智能装置的具体类型并不进行限定。
图3为本发明实施例能源子站的结构示意图，本发明实施例以链式能源耦合装置为核心的能源子站，作为台区交直流耦合节点，实现台区交直流耦合、近邻台区互济耦合、分布式资源直流耦合。
本发明实施例的链式能源耦合装置向对应台区提供400V交流、850V链式潮流上下行直流端口、光伏端口、储能端口、柔性负荷端口，其低压交流端口接入台区的1路低压馈线开关，850V链式潮流上下行直流端口用于构建低压直流链式供能系统，通过链式互联台区群功率互济，提升台区群在线备用和动态增容能力，实现台区故障或检修负荷转供快速故障，有力提升台区供电可靠性和运行灵活性。光伏端口、储能端口、柔性负荷端口，作为本地分布式资源接入端口，向配电台区内快速充电桩、储能、分布式光伏等直流源荷储元素进行灵活配电和高效管理，提升分布式资源接纳能力。
图4为本发明实施例链式耦合装置的电路拓扑结构示意图，如图4所示，链式耦合装置采用隔离型模块化设计，AC/DC电力电子变换电路采用50kW即插即用功率模块并联设计，根据台区配置需求灵活调整电力电子模块数量，分别在不同台区建设相同容量的链式耦合装置，其容量为200kW，与台区负荷情况进行匹配，以提升链式耦合装置应用经济性，低压直流链式能源网合计1MW。
链式耦合装置内部任意一个模块退出运行不会引发整机停机，提供装置整体运行稳定性，同时模块化设计有利于在运维过程中可快速更换模块，非专业人也可在极短时间内完成，保证设备快速投入运行，提升运维效率。以200kW链式耦合装置为例，其通过4个模块进行并联输出，提升链式能源耦合装置输出能力。对于控制模式，链式耦合装置，支持本地及远程启动或停止，以及本地和远程控制，可以提升能源子站以及低压直流能源网控制灵活性。其中，链式耦合装置内置管理系统，通过本地操作实现启停和功率调控；中央控制柜（本地管理系统）与台区链式耦合装置之间以光纤通信，协调链式耦合装置的端口功率。
在一种可选的实施方式中，
所述链式耦合装置的电力电子变换电路用于：
根据并网变压器所获取的台区电压变化情况，计及台区交流侧的功率控制环，拟合台区交流侧的阻抗值；
根据所述台区交流侧的阻抗值，结合所述电力电子变换电路对应的有功功率控制、无功功率控制以及同步控制中至少一种控制策略，通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制，以使所述台区交流侧的电压和频率稳定在预设阈值范围。
示例性地，可以建立链式耦合装置AC/DC端口有功与低压交流频率、无功与低压交流电压耦合关系以及惯量阻尼J/D模拟，实现类似同步发电机的调节特性。可选地，当台区低压交流电压暂降时，链式耦合装置会检测AC/DC端口交流电压变化，通过虚拟同步控制，调整端口无功功率，为台区提供电压动态支撑；当频率跌落时，调整端口有功功率。
传统的DC/AC并网逆变器控制方式一般采用成熟的有功、无功解耦电流控制，受分布式光伏发电间歇性、波动性的影响，上网功率波动较大，不仅不能参与电网的调频、调压，还增加了电网调频、调峰的压力。而本发明实施例使逆变器具有同步发电机一次调频、一次调压、阻尼及惯性等特性，增强了逆变器对电网电压及频率的支撑作用，提高了电网接入的友好性。
在一种可选的实施方式中，
通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制的方法如下公式所示：
Figure 729287DEST_PATH_IMAGE016
Figure DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 88593DEST_PATH_IMAGE003
表示虚拟惯性时间常数，
Figure 243631DEST_PATH_IMAGE004
表示额定有功功率，
Figure 512938DEST_PATH_IMAGE018
表示额定电流，
Figure 360809DEST_PATH_IMAGE006
表示额定无功功率，
Figure 958143DEST_PATH_IMAGE007
表示无功功率下电流值，
Figure 916872DEST_PATH_IMAGE008
表示输出有功功率参考值，
Figure 775107DEST_PATH_IMAGE009
表示输出有功功率测量值，D表示虚拟阻尼系数，
Figure 793878DEST_PATH_IMAGE010
表示虚拟角速度，
Figure 629241DEST_PATH_IMAGE011
表示转子转速，
Figure 391661DEST_PATH_IMAGE012
表示所述对台区交流侧电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
分别表示无功环比例积分控制参数，
Figure 369981DEST_PATH_IMAGE014
表示输出无功功率参考值，
Figure 294075DEST_PATH_IMAGE015
表示输出无功功率测量值。
在一种可选的实施方式中，
所述分布式智能装置包括储能装置，
所述储能装置根据本地和/或中央控制柜的控制指令调整对应的运行模式，其中，所述运行模式包括第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式，
所述第一工作模式用于指示与所述储能装置连接的可再生能源装置的功率平抑；
所述第二工作模式用于指示台区电压峰顶值与电压谷底值的差值超出预设阈值；
所述第三工作模式用于指示台区交流侧失电；
根据所述运行模式设定与所述运行模式对应的调整算法，基于对应的调整算法调整所述储能装置的充放电策略，其中，
与所述第一工作模式对应的第一调整算法用于滤波平滑所述可再生能源装置的功率；
与所述第二工作模式对应的第二调整算法用于通过动态平衡电压降低台区电压峰顶值与电压谷底值的差值；
与所述第三工作模式对应的第三调整算法用于控制所述储能装置的电压和频率恒定并且保持与所述链式耦合装置的电压和频率一致。
示例性地，图5为本发明实施例储能装置的结构示意图，如图5所示，根据台区运行需求，储能装置具有多种运行模式，储能装置的DC/DC端口按照不同模式下能源子站控制系统的指令对储能电池进行充、放电，实现不同应用功能，其中，
第一工作模式用于指示与所述储能装置连接的可再生能源装置的功率平抑，第一调整算法包括通过链式耦合装置内置滤波平滑算法调整储能出力，实现光伏波动特性改善；
第二工作模式用于指示台区电压峰顶值与电压谷底值的差值超出预设阈值，第二调整算法包括对于减小台区峰谷差，通过高峰时段发电和低谷时段充电策略调整储能，实现削峰填谷；
第三工作模式用于指示台区交流侧失电，第三调整算法包括对于台区故障停电，通过链式耦合装置的储能DC/DC端口和AC/DC端口调控配合，为台区交流侧提供功率、能源支撑，实现紧急供电。
在一种可选的实施方式中，可以在监控柜中部署建设本地能源管理系统，协调管理不同能源子站，调控每个台区链式能源耦合装置和分布式资源，用于提升低压直流链式能源网运行能源管理水平。二次方面，中央控制柜内置工控机通过光纤、RS485等通信方式与台区智能融合终端、能源子站以及分布式可控资源，获得各台区负载率、开关分断信息、交直流运行状态数据以及下发能源优化指令给每个台区的链式能源耦合装置和分布式资源。同时，中央控制柜内置工控机通过无线通讯方式将链式能源网运行数据上传至上一级管理平台。
本地能源管理系统具有台区群链式互联运行状态监测、能效分析、指令优化等基础、高级应用功能，促进低压直流链式能源网运行技术经济性提升。
本发明实施例的本地能源管理系统具有如下功能：
实现台区运行状态监测，包括各台区关键参数、多端口装置电气状态实时监测、异常告警等；实现台区群链式互联能源优化管理，充分发挥台区在线互济备用、能源流动可调可控的优势，根据台区运行边界需求，优化链式能源耦合装置控制参数或功率，调整不同台区的能源流动；完善的数据存储和数据分析功能，方便进行运行效果统计分析以及历史数据查询；完善的人机交互功能、直观多样的展示功能，对台区互联运行情况进行可视化呈现；具备与上级管理平台系统（如IV区）对接接口，方便低压直流链式能源网运维管理。
在一种可选的实施方式中，
所述故障类型包括第一故障类型、第二故障类型和第三故障类型中至少一种，所述保护方案包括与所述第一故障类型对应的第一保护方案、与所述第二故障类型对应的第二保护方案以及与所述第三故障类型对应的第三保护方案中至少一种，其中，
所述第一故障类型用于指示所述链式能源物联网的交流进线故障，所述第一保护方案用于指示判断为第一故障类型时，启动所述能源子站的链式耦合装置的各个端口的保护机制；
所述第二故障类型用于指示所述能源子站的链式耦合装置故障，所述第二保护方案用于指示对所述链式耦合装置的故障部分进行闭锁和/或冗余切换；
所述第三故障类型用于指示所述链式能源物联网的直流系统故障，所述第三保护方案用于指示启动直流负荷支路过载保护。
示例性地，本发明实施例的第一故障类型具体可以包括交流进线故障，主要包括交流线路故障和隔离变压器故障；第二故障类型具体可以包括链式耦合装置故障，主要包括换流器模块、桥臂电抗器、直流电抗器等设备的短路或开路故障等；第三故障类型具体可以包括直流线路和直流母线的短路、开路故障、直流负荷、光伏、储能故障等。其中，
对于交流进线故障，通过链式耦合装置AC/DC端口自身保护实现，自动检测交流并网点三相电压、频率、相位等电气量，然后通过端口内部不同保护逻辑判断是否启动对应保护控制，实现过电流保护、过/欠压保护、过/欠频保护功能、交流进线相序保护、浪涌过电压及雷击过电压保护等；
对于链式耦合装置故障，通过内部传感器采集分析器件、模块的电气量、环境量等信息以及通过模块之间通信告警信息，具体分析电气故障、通讯故障类型，进而启动保护实现故障模块闭锁或冗余切换，保障链式耦合装置整机安全运行；
对于直流系统故障，首先对于链式互联线路单极接地、极间短路故障，配置线路差动保护，检测相邻能源子站之间线路首末端电流差异，如达到差动阈值启动差动保护，隔离故障线路，不影响链式通道其他直流线路段运行，然后对于直流光、储、充元素，通过链式耦合装置DC/DC端口以及直流负荷支路的电流、电压自动检测，结合内置逻辑判断若达到过流、过/欠压保护条件，启动电力电子端口器件us~ms闭锁或直流负荷支路过载保护，减小故障影响范围，实现分布式元素安全运行。
本发明实施例可以在目标区域设置链式能源耦合装置，用于建设台区能源子站，负责交直流耦合变换、直流潮流控制以及分布式资源耦合管控。不同能源子站通过直流线缆进行链式连接，满足直流潮流上行、下行流动需求，同时在中间台区位置部署就地监控主站，可与台区智能融合终端、能源子站进行信息交互，通过对能源子站、分布式资源进行协调控制，实现低压直流链式能源网优化管理。
图6为本发明实施例链式能源耦合方法的流程示意图，如图6所示，所述方法包括：
S601、根据目标区域的台区分布及输电线路信息设置多个能源子站，其中，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
S602、根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制；
S603、根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
需要说明的是，本发明方法实施例的有益效果可以参考前述链式能源物联网实施例的有益效果，本发明实施例在此不再赘述。
本发明实施例的第三方面，
提供一种设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行前述所述的方法。
本发明实施例的第四方面，
提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现前述所述的方法。
本发明可以是方法、装置、系统和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于执行本发明的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、静态随机存取存储器（SRAM）、便携式压缩盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能盘（DVD）、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波（例如，通过光纤电缆的光脉冲）、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本发明操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构（ISA）指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）或可编程逻辑阵列（PLA），该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个方面。
这里参照根据本发明实施例的方法、装置（系统）和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理单元，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其他可编程数据处理装置的处理单元执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，使得在计算机、其他可编程数据处理装置或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
注意，除非另有直接说明，否则本说明书(包含任何所附权利要求、摘要和附图)中所揭示的所有特征皆可由用于达到相同、等效或类似目的的可替代特征来替换。因此，除非另有明确说明，否则所发明的每一个特征仅是一组等效或类似特征的一个示例。在使用到的情况下，进一步地、较优地、更进一步地和更优地是在前述实施例基础上进行另一实施例阐述的简单起头，该进一步地、较优地、更进一步地或更优地后带的内容与前述实施例的结合作为另一实施例的完整构成。在同一实施例后带的若干个进一步地、较优地、更进一步地或更优地设置之间可任意组合的组成又一实施例。
本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种链式能源物联网，其特征在于，所述链式能源物联网包括：
多个能源子站，所述多个能源子站根据目标区域的台区分布及输电线路信息进行设置，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
监控主站，所述监控主站根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制，并将所述监控信息发送至保护单元；
保护单元，所述保护单元根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
2.根据权利要求1所述的链式能源物联网，其特征在于，所述能源子站包括顺次连接的电能交换装置、链式耦合装置以及分布式智能装置，
所述链式耦合装置包括多组隔离设置的电力电子变换电路以及隔离电压器，用于实现低压直流链式供能，并根据本地和/或中央控制柜的指令实现本地和/或远程功率调控；
所述电能交换装置，用于对所述能源子站的输入电能实现交流变电、直流变电和/或交直流混合变电；
所述分布式智能装置用于接入分布式资源，并通过双向信息交互和分布式边缘计算，协调所述本地和/或中央控制柜的控制指令对所述分布式智能装置对应的源荷储信息进行配电管理。
3.根据权利要求2所述的链式能源物联网，其特征在于，所述链式耦合装置的电力电子变换电路用于：
根据并网变压器所获取的台区电压变化情况，计及台区交流侧的功率控制环，拟合台区交流侧的阻抗值；
根据所述台区交流侧的阻抗值，结合所述电力电子变换电路对应的有功功率控制、无功功率控制以及同步控制中至少一种控制策略，通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制，以使所述台区交流侧的电压和频率稳定在预设阈值范围。
4.根据权利要求3所述的链式能源物联网，其特征在于，
通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制的方法如下公式所示：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
Figure 254254DEST_PATH_IMAGE002
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表示虚拟惯性时间常数，
Figure 702552DEST_PATH_IMAGE004
表示额定有功功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表示额定电流，
Figure 905126DEST_PATH_IMAGE006
表示额定无功功率，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
表示无功功率下电流值，
Figure 831494DEST_PATH_IMAGE008
表示输出有功功率参考值，
Figure DEST_PATH_IMAGE009
表示输出有功功率测量值，D表示虚拟阻尼系数，
Figure 52391DEST_PATH_IMAGE010
表示虚拟角速度，
Figure DEST_PATH_IMAGE011
表示转子转速，
Figure 406011DEST_PATH_IMAGE012
表示所述对台区交流侧电压，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
分别表示无功环比例积分控制参数，
Figure 328837DEST_PATH_IMAGE014
表示输出无功功率参考值，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
表示输出无功功率测量值。
5.根据权利要求2所述的链式能源物联网，其特征在于，所述分布式智能装置包括储能装置，
所述储能装置根据本地和/或中央控制柜的控制指令调整对应的运行模式，其中，所述运行模式包括第一工作模式、第二工作模式和第三工作模式，
所述第一工作模式用于指示与所述储能装置连接的可再生能源装置的功率平抑；
所述第二工作模式用于指示台区电压峰顶值与电压谷底值的差值超出预设阈值；
所述第三工作模式用于指示台区交流侧失电；
根据所述运行模式设定与所述运行模式对应的调整算法，基于对应的调整算法调整所述储能装置的充放电策略，其中，
与所述第一工作模式对应的第一调整算法用于滤波平滑所述可再生能源装置的功率；
与所述第二工作模式对应的第二调整算法用于通过动态平衡电压降低台区电压峰顶值与电压谷底值的差值；
与所述第三工作模式对应的第三调整算法用于控制所述储能装置的电压和频率恒定并且保持与所述链式耦合装置的电压和频率一致。
6.根据权利要求5所述的链式能源物联网，其特征在于，所述故障类型包括第一故障类型、第二故障类型和第三故障类型中至少一种，所述保护方案包括与所述第一故障类型对应的第一保护方案、与所述第二故障类型对应的第二保护方案以及与所述第三故障类型对应的第三保护方案中至少一种，其中，
所述第一故障类型用于指示所述链式能源物联网的交流进线故障，所述第一保护方案用于指示判断为第一故障类型时，启动所述能源子站的链式耦合装置的各个端口的保护机制；
所述第二故障类型用于指示所述能源子站的链式耦合装置故障，所述第二保护方案用于指示对所述链式耦合装置的故障部分进行闭锁和/或冗余切换；
所述第三故障类型用于指示所述链式能源物联网的直流系统故障，所述第三保护方案用于指示启动直流负荷支路过载保护。
7.一种链式能源耦合方法，其特征在于，应用权利要求1-6任一所述的链式能源物联网，所述链式能源耦合方法包括：
根据目标区域的台区分布及输电线路信息设置多个能源子站，其中，所述多个能源子站之间通过直流线缆进行链式连接，作为目标区域的台区的直流耦合节点，用于实现台区直流耦合、分布式资源直流耦合；
根据所述多个能源子站以及预先配置的分布式智能终端上传的监控信息，根据所述监控信息对所述多个能源子站、以及所述分布式智能终端进行协调控制；
根据所述监控信息判断所述链式能源物联网是否存在故障，若存在故障，则进一步判断所述故障所属的故障类型，并根据所述故障类型输出对应的保护方案。
8.根据权利要求7所述的链式能源耦合方法，其特征在于，所述链式能源物联网的链式能源耦合方法还包括：
根据并网变压器所获取的台区电压变化情况，计及台区交流侧的功率控制环，拟合台区交流侧的阻抗值；
根据所述台区交流侧的阻抗值，结合电力电子变换电路对应的有功功率控制、无功功率控制以及同步控制中至少一种控制策略，通过虚拟同步控制实现对台区交流侧电压和频率控制，以使所述台区交流侧的电压和频率稳定在预设阈值范围。
9.一种链式能源耦合设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求7或8所述的链式能源耦合方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求7或8所述的链式能源耦合方法。
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