CN117081160B - 一种用于微电网的并离网切换系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于微电网的并离网切换系统，包括智能切换控制终端、并离网电力终端、微电网信息获取终端、主电网信息获取终端和微电网安全保护终端；微电网信息获取终端用于获取微电网的微电网信息；微电网信息包括设备信息、能源信息和第一负载信息；主电网信息获取终端用于获取主电网的主电网信息；主电网信息包括状态信息、参数信息、故障信息和第二负载信息；智能切换控制终端用于根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；并离网电力终端用于根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；微电网安全保护终端用于根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作。本发明具有提高并离网切换准确性的效果。

Description

一种用于微电网的并离网切换系统

技术领域

本发明涉及微电网控制系统的技术领域，具体涉及一种用于微电网的并离网切换系统。

背景技术

微电网是一个小型的、局部的电力系统，通常由分布式能源资源以及能量存储系统和控制系统组成。微电网的主要特点是可以独立运行或与主要电网连接，在必要时可以自主调节电力生产、存储和分配，从而实现能源的高效利用和供应的可靠性。并离网切换系统是一种用于在电力系统中实现与主电网连接和脱离的切换系统。它通常应用于微电网、独立电力系统、备用电源系统等场景，以实现在主电网正常运行和紧急情况下的切换操作。在正常情况下，电力系统通过并联连接到主电网，以获得稳定的电力供应。然而，在某些情况下，主电网可能发生故障、停电或其他紧急情况，此时需要将系统从主电网切换到备用电源或微电网中，以保持电力供应的连续性。

现在已经开发出了很多，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的并离网切换系统有如公开号为CN112491089A、CN109301857A、CN108899935A、US20230031139A1、EP2518888A3、JP2000511754A所公开的并离网切换系统，这些并离网切换系统一般包括：主电网信息获取模块、信息分析模块和并离网切换模块；主电网信息获取模块用于获取主电网的状态信息和参数信息；信息分析模块用于根据状态信息和参数信息进行信息分析；并离网切换模块用于根据信息分析结果进行并离网切换操作。由于上述并离网切换系统的分析过程较为单一，导致并离网切换的过程存在较大的切换失误风险，造成了并离网切换准确性降低的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述并离网切换系统存在的不足，提出一种用于微电网的并离网切换系统。

本发明采用如下技术方案：

一种用于微电网的并离网切换系统，包括智能切换控制终端、并离网电力终端、微电网信息获取终端、主电网信息获取终端和微电网安全保护终端；所述微电网信息获取终端用于获取微电网的微电网信息；所述微电网信息包括设备信息、能源信息和第一负载信息；所述主电网信息获取终端用于获取主电网的主电网信息；所述主电网信息包括状态信息、参数信息、故障信息和第二负载信息；所述智能切换控制终端用于根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；所述并离网电力终端用于根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；所述微电网安全保护终端用于根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作；

所述智能切换控制终端包括切换指数计算模块和智能切换控制信息生成模块；所述切换指数计算模块用于根据微电网信息和主电网信息计算对应的切换指数；所述智能切换控制信息生成模块用于根据切换指数生成对应的智能切换控制信息；

所述微电网信息获取终端包括设备信息获取模块、能源信息获取模块和第一负载信息获取模块；所述设备信息获取模块与微电网中各个设备进行电性连接，用于同时获取各个设备的设备信息；所述设备信息包括设备工作电压、设备工作功率、设备工作温度和设备工作时长；所述能源信息获取模块与微电网中各个能源系统电性连接，用于获取各个能源系统的能源信息；所述能源信息包括能源系统产生功率和能源系统种类；所述第一负载信息获取模块用于获取微电网中已接入的负载的第一负载信息；所述第一负载信息包括微电网中已接入的负载状态信息和负载数量信息。

可选的，所述主电网信息获取终端包括状态信息获取模块、参数信息获取模块、故障信息获取模块和第二负载信息获取模块；所述状态信息获取模块与主电网电性连接，用于获取主电网的状态信息；所述状态信息包括主电网的供电状态和负荷状态；所述参数信息获取模块与主电网电性连接，用于获取主电网的传输电压和主电网设备的工作温度；所述故障信息获取模块用于获取主电网的故障信息；所述第二负载信息获取模块用于获取主电网中已接入的负载的第二负载信息；所述第二负载信息包括主电网中已接入的负载状态信息和负载数量信息。

可选的，所述微电网安全保护终端包括微电网安全指数计算模块和微电网安全保护模块；所述微电网安全指数计算模块用于根据微电网的设备信息计算对应的安全指数；所述微电网安全保护模块用于根据安全指数执行对应的安全保护措施。

可选的，所述切换指数计算模块包括主电网稳定度计算子模块、微电网评分子模块和切换指数换算子模块；所述主电网稳定度计算子模块用于根据主电网信息计算对应的主电网稳定度；所述微电网评分子模块用于根据微电网信息计算对应的微电网评分；所述切换指数换算子模块用于将主电网稳定度和微电网评分换算为对应的切换指数；

当所述主电网稳定度计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示主电网在检测周期/>内的主电网稳定度；/>表示主电网的供电容量；表示基于主电网工作状态的系数选择函数；/>标示主电网工作状态；/>表示在检测周期/>内主电网的平均输出电压；/>表示主电网的参考输出电压；/>表示在检测周期/>内主电网的故障次数；/>表示在检测周期/>内主电网已接入的各个负载中第/>个负载的状态分值；/>表示主电网已接入的负载总数；/>至/>分别表示不同的权重系数，均由管理员根据经验设定；

表示主电网处于轻载的工作状态；/>表示主电网处于满载的工作状态；/>表示主电网处于过载的工作状态；/>表示主电网已接入的第个负载处于停止的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于轻载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于满载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于过载的工作状态；

当所述微电网评分子模块计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示微电网评分；/>、/>和/>分别表示不同的分值权重系数，均由管理员根据经验设定；/>表示微电网中可再生能源系统的电能产生功率；/>表示微电网中传统能源系统的电能产生功率；/>表示微电网中各个设备的平均工作时长；/>表示微电网中的设备参考工作时长；/>和/>表示不同的评分转化系数，均由管理员根据经验设定；/>表示微电网各个设备的总工作功率；/>在微电网已接入的各个负载中第/>个负载的状态分值；/>表示微电网已接入的负载总数；

表示主电网已接入的第/>个负载处于停止的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于轻载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于满载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于过载的工作状态；

当所述切换指数换算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示切换指数；/>表示指数转换系数，由管理员根据经验设定；当/>时，所述智能切换控制信息生成模块生成用于表示将微电网与主电网的并网状态切换至离网状态的智能切换控制信息；当/>时，所述智能切换控制信息生成模块生成用于表示保持微电网与主电网的并网状态的智能切换控制信息；/>表示切换判定阈值，由管理员根据经验设定。

一种用于微电网的并离网切换方法，应用于如上述的一种用于微电网的并离网切换系统，所述并离网切换方法包括：

S1，获取微电网的微电网信息；

S2，获取主电网的主电网信息；

S3，根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；

S4，根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；

S5，根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作。

本发明所取得的有益效果是：

1、智能切换控制终端、并离网电力终端、微电网信息获取终端、主电网信息获取终端和微电网安全保护终端的设置有利于准确和及时地获取微电网信息和主电网信息，通过同时对微电网信息和主电网信息进行分析和监控，丰富了并离网的分析过程，使得并离网的操作更加准确和适合，减小了并离网切换失误风险，从而提高了并离网切换的准确性；

2、切换指数计算模块和智能切换控制信息生成模块的设置有利于通过切换指数提高智能切换控制信息的准确性和生成及时性，从而有利于提高并离网切换的准确性；

3、设备信息获取模块、能源信息获取模块和第一负载信息获取模块的设置有利于及时且准确地获取微电网的设备信息、能源信息和第一负载信息，使得微电网信息更加丰富和准确，从而有利于提高并离网切换的准确性；

4、状态信息获取模块、参数信息获取模块、故障信息获取模块和第二负载信息获取模块的设置有利于及时且准确地获取主电网的状态信息、参数信息、故障信息和第二负载信息，使得获取的主电网信息更加丰富和准确，从而有利于提高并离网切换的准确性；

5、微电网安全指数计算模块和微电网安全保护模块的设置有利于通过微电网安全指数提高微电网安全保护的效果，有利于保持微电网的运行稳定；

6、主电网稳定度计算子模块、微电网评分子模块和切换指数换算子模块的设置配合主电网稳定度算法和微电网评分算法以及切换指数算法，有利于提高主电网稳定度和微电网评分的准确性，进而提高切换指数的准确性，从而提高智能切换控制信息的准确性，大大地提高了并离网切换的准确性；

7、设备信息选取子模块和微电网安全指数计算子模块的设置配合微电网安全指数算法和微电网安全保护措施选择算法，有利于进一步提高微电网安全指数和微电网安全保护措施选择的准确性，进而使得微电网的工作状态更加稳定和安全，从而确保并离网切换的稳定性和准确性。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中切换指数计算模块的结构示意图；

图3为本发明中一种用于微电网的并离网切换方法的方法流程示意图；

图4为本发明中微电网安全指数计算模块的结构示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

实施例一：本实施例提供了一种用于微电网的并离网切换系统。结合图1所示，一种用于微电网的并离网切换系统，包括智能切换控制终端、并离网电力终端、微电网信息获取终端、主电网信息获取终端和微电网安全保护终端；所述微电网信息获取终端用于获取微电网的微电网信息；所述微电网信息包括设备信息、能源信息和第一负载信息；所述主电网信息获取终端用于获取主电网的主电网信息；所述主电网信息包括状态信息、参数信息、故障信息和第二负载信息；所述智能切换控制终端用于根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；所述并离网电力终端用于根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；所述微电网安全保护终端用于根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作；

所述智能切换控制终端包括切换指数计算模块和智能切换控制信息生成模块；所述切换指数计算模块用于根据微电网信息和主电网信息计算对应的切换指数；所述智能切换控制信息生成模块用于根据切换指数生成对应的智能切换控制信息；

所述微电网信息获取终端包括设备信息获取模块、能源信息获取模块和第一负载信息获取模块；所述设备信息获取模块与微电网中各个设备进行电性连接，用于同时获取各个设备的设备信息；所述设备信息包括设备工作电压、设备工作功率、设备工作温度和设备工作时长；所述能源信息获取模块与微电网中各个能源系统电性连接，用于获取各个能源系统的能源信息；所述能源信息包括能源系统产生功率和能源系统种类；所述第一负载信息获取模块用于获取微电网中已接入的负载的第一负载信息；所述第一负载信息包括微电网中已接入的负载状态信息和负载数量信息。

可选的，所述主电网信息获取终端包括状态信息获取模块、参数信息获取模块、故障信息获取模块和第二负载信息获取模块；所述状态信息获取模块与主电网电性连接，用于获取主电网的状态信息；所述状态信息包括主电网的供电状态和负荷状态；所述参数信息获取模块与主电网电性连接，用于获取主电网的传输电压和主电网设备的工作温度；所述故障信息获取模块用于获取主电网的故障信息；所述第二负载信息获取模块用于获取主电网中已接入的负载的第二负载信息；所述第二负载信息包括主电网中已接入的负载状态信息和负载数量信息。

可选的，所述微电网安全保护终端包括微电网安全指数计算模块和微电网安全保护模块；所述微电网安全指数计算模块用于根据微电网的设备信息计算对应的安全指数；所述微电网安全保护模块用于根据安全指数执行对应的安全保护措施。

可选的，结合图2所示，所述切换指数计算模块包括主电网稳定度计算子模块、微电网评分子模块和切换指数换算子模块；所述主电网稳定度计算子模块用于根据主电网信息计算对应的主电网稳定度；所述微电网评分子模块用于根据微电网信息计算对应的微电网评分；所述切换指数换算子模块用于将主电网稳定度和微电网评分换算为对应的切换指数；

当所述主电网稳定度计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示主电网在检测周期/>内的主电网稳定度；/>表示主电网的供电容量；表示基于主电网工作状态的系数选择函数；/>标示主电网工作状态；/>表示在检测周期/>内主电网的平均输出电压；/>表示主电网的参考输出电压；/>表示在检测周期/>内主电网的故障次数；/>表示在检测周期/>内主电网已接入的各个负载中第/>个负载的状态分值；/>表示主电网已接入的负载总数；/>至/>分别表示不同的权重系数，均由管理员根据经验设定；检测周期/>的周期长短由管理员根据经验设定。

表示主电网处于轻载的工作状态；/>表示主电网处于满载的工作状态；/>表示主电网处于过载的工作状态；/>表示主电网已接入的第个负载处于停止的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于轻载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于满载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于过载的工作状态；

当所述微电网评分子模块计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示微电网评分；/>、/>和/>分别表示不同的分值权重系数，均由管理员根据经验设定；/>表示微电网中可再生能源系统的电能产生功率；/>表示微电网中传统能源系统的电能产生功率；/>表示微电网中各个设备的平均工作时长；/>表示微电网中的设备参考工作时长；/>和/>表示不同的评分转化系数，均由管理员根据经验设定；/>表示微电网各个设备的总工作功率；/>在微电网已接入的各个负载中第/>个负载的状态分值；/>表示微电网已接入的负载总数；

表示主电网已接入的第/>个负载处于停止的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于轻载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于满载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于过载的工作状态；

当所述切换指数换算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示切换指数；/>表示指数转换系数，由管理员根据经验设定；当/>时，所述智能切换控制信息生成模块生成用于表示将微电网与主电网的并网状态切换至离网状态的智能切换控制信息；当/>时，所述智能切换控制信息生成模块生成用于表示保持微电网与主电网的并网状态的智能切换控制信息；/>表示切换判定阈值，由管理员根据经验设定。

一种用于微电网的并离网切换方法，应用于如上述的一种用于微电网的并离网切换系统，结合图3所示，所述并离网切换方法包括：

S1，获取微电网的微电网信息；

S2，获取主电网的主电网信息；

S3，根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；

S4，根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；

S5，根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作。

实施例二：本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种用于微电网的并离网切换系统，结合图4所示，所述微电网安全指数计算模块包括设备信息选取子模块和微电网安全指数计算子模块；所述设备信息选取子模块用于从设备信息中选取特征数据；所述微电网安全指数计算子模块用于根据特征数据计算对应的微电网安全指数；

当所述微电网安全指数计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示微电网安全指数；/>表示安全基准值，由管理员根据经验设定；表示基于室外温度的系数选择函数；/>表示当前微电网所在地区的室外温度数值；/>表示基准温度系数，/>，由管理员根据经验设定；/>表示微电网已接入的处于过载工作状态的负载中第/>个负载的工作温度数值；/>表示微电网已接入的处于过载工作状态的负载的总数；/>表示微电网已接入的处于非过载工作状态的负载中第/>个负载的工作温度数值；/>表示微电网已接入的负载总数；/>表示微电网负载参考工作温度数值，由管理员根据经验设定；

当所述微电网安全保护模块工作时，满足以下式子：

；

其中，表示微电网安全保护措施选择函数；/>表示一级保护措施，采样一级保护措施时，微电网与主电网处于并网状态，微电网停止对过载的负载进行供电；/>表示二级保护措施，采样二级保护措施时，微电网与主电网处于离网状态，微电网停止对过载的负载进行供电；/>表示三级保护措施，采样三级保护措施时，微电网与主电网处于离网状态，微电网停止对全部负载进行供电；/>至/>分别表示不同的选取阈值，均由管理员根据经验设定。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (2)

1.一种用于微电网的并离网切换系统，其特征在于，包括智能切换控制终端、并离网电力终端、微电网信息获取终端、主电网信息获取终端和微电网安全保护终端；所述微电网信息获取终端用于获取微电网的微电网信息；所述微电网信息包括设备信息、能源信息和第一负载信息；所述主电网信息获取终端用于获取主电网的主电网信息；所述主电网信息包括状态信息、参数信息、故障信息和第二负载信息；所述智能切换控制终端用于根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；所述并离网电力终端用于根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；所述微电网安全保护终端用于根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作；

所述智能切换控制终端包括切换指数计算模块和智能切换控制信息生成模块；所述切换指数计算模块用于根据微电网信息和主电网信息计算对应的切换指数；所述智能切换控制信息生成模块用于根据切换指数生成对应的智能切换控制信息；

所述微电网信息获取终端包括设备信息获取模块、能源信息获取模块和第一负载信息获取模块；所述设备信息获取模块与微电网中各个设备进行电性连接，用于同时获取各个设备的设备信息；所述设备信息包括设备工作电压、设备工作功率、设备工作温度和设备工作时长；所述能源信息获取模块与微电网中各个能源系统电性连接，用于获取各个能源系统的能源信息；所述能源信息包括能源系统产生功率和能源系统种类；所述第一负载信息获取模块用于获取微电网中已接入的负载的第一负载信息；所述第一负载信息包括微电网中已接入的负载状态信息和负载数量信息；所述主电网信息获取终端包括状态信息获取模块、参数信息获取模块、故障信息获取模块和第二负载信息获取模块；所述状态信息获取模块与主电网电性连接，用于获取主电网的状态信息；所述状态信息包括主电网的供电状态和负荷状态；所述参数信息获取模块与主电网电性连接，用于获取主电网的传输电压和主电网设备的工作温度；所述故障信息获取模块用于获取主电网的故障信息；所述第二负载信息获取模块用于获取主电网中已接入的负载的第二负载信息；所述第二负载信息包括主电网中已接入的负载状态信息和负载数量信息；所述微电网安全保护终端包括微电网安全指数计算模块和微电网安全保护模块；所述微电网安全指数计算模块用于根据微电网的设备信息计算对应的安全指数；所述微电网安全保护模块用于根据安全指数执行对应的安全保护措施；所述切换指数计算模块包括主电网稳定度计算子模块、微电网评分子模块和切换指数换算子模块；所述主电网稳定度计算子模块用于根据主电网信息计算对应的主电网稳定度；所述微电网评分子模块用于根据微电网信息计算对应的微电网评分；所述切换指数换算子模块用于将主电网稳定度和微电网评分换算为对应的切换指数；

当所述主电网稳定度计算子模块计算时，满足以下式子：

；

；

；

其中，表示主电网在检测周期/>内的主电网稳定度；/>表示主电网的供电容量；表示基于主电网工作状态的系数选择函数；/>标示主电网工作状态；/>表示在检测周期/>内主电网的平均输出电压；/>表示主电网的参考输出电压；/>表示在检测周期/>内主电网的故障次数；/>表示在检测周期/>内主电网已接入的各个负载中第/>个负载的状态分值；/>表示主电网已接入的负载总数；/>至/>分别表示不同的权重系数；

表示主电网处于轻载的工作状态；/>表示主电网处于满载的工作状态；/>表示主电网处于过载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于停止的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于轻载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于满载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于过载的工作状态；

当所述微电网评分子模块计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示微电网评分；/>、/>和/>分别表示不同的分值权重系数；/>表示微电网中可再生能源系统的电能产生功率；/>表示微电网中传统能源系统的电能产生功率；/>表示微电网中各个设备的平均工作时长；/>表示微电网中的设备参考工作时长；/>和/>表示不同的评分转化系数；/>表示微电网各个设备的总工作功率；/>在微电网已接入的各个负载中第/>个负载的状态分值；/>表示微电网已接入的负载总数；

表示主电网已接入的第/>个负载处于停止的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于轻载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于满载的工作状态；/>表示主电网已接入的第/>个负载处于过载的工作状态；

当所述切换指数换算子模块计算时，满足以下式子：

；

其中，表示切换指数；/>表示指数转换系数；当/>时，所述智能切换控制信息生成模块生成用于表示将微电网与主电网的并网状态切换至离网状态的智能切换控制信息；当/>时，所述智能切换控制信息生成模块生成用于表示保持微电网与主电网的并网状态的智能切换控制信息；/>表示切换判定阈值。

2.一种用于微电网的并离网切换方法，应用于如权利要求1所述的一种用于微电网的并离网切换系统，其特征在于，所述并离网切换方法包括：

S1，获取微电网的微电网信息；

S2，获取主电网的主电网信息；

S3，根据微电网信息和主电网信息生成对应的智能切换控制信息；

S4，根据智能切换控制信息对微电网与主电网的并离状态进行切换；

S5，根据微电网的设备信息对微电网进行安全保护操作。