用于微电网的智能开关装置、控制系统以及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于微电网的智能开关装置、控制系统以及控制方法，所述智能开关装置包括：主路开关模块，被配置为通过闭合或断开对应的将微电网与主电网连通或断开；信号检测器，被配置为检测开关两侧的微电网和主电网的电压信号以及流经主路开关模块的电流信号；中央控制器，被配置为根据信号检测器的检测结果控制主路开关模块闭合或断开，使微电网在并网运行模式和孤网运行模式之间进行切换。

Intelligent Switching Device, Control System and Control Method for Microgrid

【技术实现步骤摘要】
用于微电网的智能开关装置、控制系统以及控制方法
本专利技术涉及微电网控制系统
，具体地讲，涉及一种用于微电网的智能开关装置、控制系统以及控制方法。
技术介绍
微电网系统是通过公共连接点(pointofcommoncoupling，PCC)与主电网建立联系并以此工作在并网和孤网两种运行工况之间的。正常情况下，PCC点闭合工作在并网模式下，此时微电网与主电网整体功率平衡的含义为：若微电网输出功率大于本地负载功率的要求，则其在对本地负载供电的同时，多余差额将通过PCC点馈送电网；当受自然因素的影响下，其输出功率不能满足系统负载的需求，则缺失差额将由主电网补充。但如果主电网出现故障或局部电价调整等情况发生时，就需要PCC点断开使微电网工作在孤网运行模式下。由孤网运行模式切换至并网运行模式时，需要对微电网中的逆变器输出电压的幅值与相位进行与主电网电压进行同步，并在同步完成后，微电网下发切换开关导通的控制信号。由并网运行模式切换至孤网运行模式时，微电网将控制分布式电压源由电流源控制切换到电压源控制，同时下发指令使开关断开进行模式切换。现有技术中，微电网和主电网的连接开关只是机械的硬件设备，例如接触器或断路器等，开关速度动作响应慢，可靠性不高，并且只能是在微电网发生短路故障时进行断开，不能智能预判微电网侧的相关故障和异常的电网电能质量来进行切断微电网和主电网的连接。如果主电网电能质量超标或电压、频率出现异常，那么将会导致微电网内的装置出现异常和故障。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于微电网的智能开关装置、控制系统以及控制方法，通过集成中央控制器和大功率的晶闸管模块组成智能开关装置，实现了微电网的并网运行与孤网运行之间的智能切换，提高了微电网的动态响应性能。本专利技术的一方面提供了一种用于微电网的智能开关装置，所述智能开关装置包括：主路开关模块，被配置为通过闭合或断开对应的将微电网与主电网连通或断开；信号检测器，被配置为检测主路开关模块两侧的微电网和主电网的电压信号以及流经主路开关模块的电流信号；中央控制器，被配置为根据信号检测器的检测结果控制主路开关模块闭合或断开，使微电网在并网运行模式和孤网运行模式之间进行切换。优选地，所述主路开关模块被配置为包括双向晶闸管模块和与双向晶闸管模块驱动连接的晶闸管驱动板。优选地，所述中央控制器被配置为：计算检测的主路开关模块两侧的微电网和主电网的电压信号的电压差，并当电压差在允许的误差范围内时控制将所述主路开关模块闭合，所述电压差包括电压的幅值差、相位差和频率差；或/和，当确定流经主路开关模块的电流小于阈值时，控制将所述主路开关模块断开。优选地，所述智能开关装置还包括：旁路负荷隔离开关模块，包括多个旁路开关，所述多个旁路开关一一对应与所述主路开关模块中各开关并联，各多个旁路开关被配置为在所述主路开关模块发生故障时闭合；框架断路器，被配置为在所述主路开关模块与主电网之间，并在微电网发生短路时断开。本专利技术的另一方面提供了一种用于微电网的控制系统，包括微电网控制器以及如上所述的智能开关装置，所述智能开关装置与所述微电网控制器连接，所述智能开关装置的中央控制器接收微电网控制器发送的开关闭合和/或断开的指令，并根据所述智能主路开关模块的信号检测器的检测结果使所述智能开关装置的主路开关模块闭合或断开来控制微电网的并网运行或孤网运行。优选地，所述微电网控制器与微电网内的分布式电源连接，所述微电网控制器在孤网运行模式切换至并网运行模式之前，根据微电网的功率平衡条件来控制分布式电源对微电网进行电压调节，所述电压调节包括电压幅值调节、相位调节和频率调节中的至少一个。优选地，所述微电网控制器还被配置为：在孤网运行模式时，控制微电网内的分布式电源由电流源模式切换至电压源模式。本专利技术的又一方面还提供了一种用于微电网的控制方法，其中，所述微电网具有如上所述的用于微电网的智能开关装置，所述控制方法包括以下步骤：所述智能开关装置的中央控制器接收微电网控制器发送的开关闭合或断开的指令；所述中央控制器根据信号检测器的检测结果使智能开关装置中的主路开关模块闭合或断开来控制微电网对应在并网运行模式或孤网运行模式下运行。优选地，所述中央控制器根据信号检测器的检测结果使智能开关装置中的主路开关模块闭合或断开来控制微电网对应在并网运行模式或孤网运行模式下运行的步骤包括：当从微电网控制器接收到开关闭合的指令时，通过中央控制器对信号检测器检测的微电网和主电网的电压信号进行电压差的计算，并当确定电压差在允许的误差范围内时控制闭合主路开关模块，使微电网进入并网运行模式；当从微电网控制器接收到开关断开的指令时，通过中央控制器对信号检测器检测的电流信号进行判断，并在确定电流小于阈值时控制断开主路开关模块，使微电网进入孤网运行模式。优选地，所述微电网控制器在孤网运行模式切换至并网运行模式之前，根据微电网的功率平衡条件来控制微电网内的分布式电源对微电网进行电压调节，所述电压调节包括电压幅值调节、相位调节和频率调节中的至少一个。优选地，所述微电网控制器在孤网运行模式时，控制微电网内的分布式电源由电流源模式切换至电压源模式。在本专利技术中，通过采用大功率的晶闸管模块和内部集成中央控制器，使智能开关装置控制简单，使用寿命长，响应速度快，避免了在并网运行和孤网运行切换过程中对系统产生的冲击，提高了微电网的动态响应性能和并网的友好性。附图说明通过以下结合附图进行的描述，本专利技术的示例性实施例的以上和其他方面、特点和优点将会更加清楚，在附图中：图1示出根据本专利技术的实施例的一种用于微电网的智能开关装置的框图；图2示出根据本专利技术的实施例的一种用于微电网的智能开关装置的电路示意图；图3示出根据本专利技术的实施例的一种用于微电网的控制系统的框图；图4示出根据本专利技术的示例性的实施例的用于微电网的控制系统的原理图；图5示出根据本专利技术的实施例的一种用于微电网的控制方法的流程图。在附图中，相同的标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。具体实施方式提供以下参照附图的描述以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本专利技术的示例性实施例。以下参照附图的描述包括各种特定细节以帮助理解，但是所述特定细节将仅被视为示例性的。因此，本领域普通技术人员将意识到，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，可对这里描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清晰和简要，可省略公知功能和结构的描述。图1是示出根据本专利技术的实施例的一种用于微电网的智能开关装置的框图。如图1所示，智能开关装置100包括主路开关模块101、信号检测器102和中央控制器103。其中，主路开关模块101被配置为通过闭合或断开将微电网与主电网连通或断开，信号检测器102被配置为检测开关两侧的微电网和主电网的电压信号以及流经开关的电流信号，中央控制器103被配置为根据信号检测器的检测结果控制主路开关模块闭合或断开，使微电网在并网运行模式和孤网运行模式之间进行切换。另外，智能开关装置100还包括旁路负荷隔离开关模块104和框架断路器105。根据本专利技术的实施例，主路开关模块101可采用双向晶闸管模块和用于驱动双向晶闸管模块的晶闸管驱动板，并通过闭合或断开双向晶闸管模块使微电网在并网运行模式和孤网运行模式之间进行切换。其中，双向晶闸管模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微电网的智能开关装置，其特征在于，所述智能开关装置包括：主路开关模块，被配置为通过闭合或断开对应的将微电网与主电网连通或断开；信号检测器，被配置为检测主路开关模块两侧的微电网和主电网的电压信号以及流经主路开关模块的电流信号；中央控制器，被配置为根据信号检测器的检测结果控制主路开关模块闭合或断开，使微电网在并网运行模式和孤网运行模式之间进行切换。

【技术特征摘要】
1.一种用于微电网的智能开关装置，其特征在于，所述智能开关装置包括：主路开关模块，被配置为通过闭合或断开对应的将微电网与主电网连通或断开；信号检测器，被配置为检测主路开关模块两侧的微电网和主电网的电压信号以及流经主路开关模块的电流信号；中央控制器，被配置为根据信号检测器的检测结果控制主路开关模块闭合或断开，使微电网在并网运行模式和孤网运行模式之间进行切换。2.如权利要求1所述的智能开关装置，其特征在于，所述主路开关模块被配置为包括双向晶闸管模块和与双向晶闸管模块驱动连接的晶闸管驱动板。3.如权利要求1所述的智能开关装置，其特征在于，所述中央控制器被配置为：计算检测的主路开关模块两侧的微电网和主电网的电压信号的电压差，并当电压差在允许的误差范围内时控制将所述主路开关模块闭合，所述电压差包括电压的幅值差、相位差和频率差；或/和，当确定流经主路开关模块的电流小于阈值时，控制将所述主路开关模块断开。4.如权利要求1所述的智能开关装置，其特征在于，所述智能开关装置还包括：旁路负荷隔离开关模块，包括多个旁路开关，所述多个旁路开关一一对应与所述主路开关模块中各开关并联，各多个旁路开关被配置为在所述主路开关模块发生故障时闭合；框架断路器，被配置为在所述主路开关模块与主电网之间，并在微电网发生短路时断开。5.一种用于微电网的控制系统，包括微电网控制器以及如权利要求1-4中任一项所述的智能开关装置，所述智能开关装置与所述微电网控制器连接，其特征在于，所述智能开关装置的中央控制器接收微电网控制器发送的开关闭合和/或断开的指令，并根据所述智能主路开关模块的信号检测器的检测结果使所述智能开关装置的主路开关模块闭合或断开来控制微电网的并网运行或孤网运行。6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述微电网控制器与微电网内的分布式电源连接，所述微电网控制器在孤...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦承志，刘炳，赵帅央，
申请(专利权)人：北京天诚同创电气有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11