[发明专利]应用于交直流混合电力系统的电能路由器集群系统

权利要求书

1.一种应用于交直流混合电力系统的电能路由器集群系统，其特征在于，包括：

以多台电能路由器模组和集群控制器为核心，与外部设备组网连接；

每台电能路由器模组，具有至少三个电能端口，具备电能变换和电能路由功能；

外部设备包括至少一个交流防雷汇流箱、至少一个直流防雷汇流箱、多个交/直流接触器、交流配电柜、直流配电柜、交流开关柜和直流开关柜，其中，所述交流开关柜与所述直流开关柜内部对应配置有第一交流电压互感器、第一直流电压互感器、第一交流电流互感器、第一直流电流互感器、隔离开关或第一交流断路器、第一直流断路器或隔离开关组合、第一接地开关；所述交流配电柜与所述直流配电柜内部对应配置有第二交流电压互感器、第二直流电压互感器、第二交流电流互感器、第二直流电流互感器、第二交流断路器、第二直流断路器、第二接地开关；具体地：

所述交流开关柜内部配置有3台交流电流互感器CT1，3台交流电压互感器PT1，1套隔离开关Q1、交流断路器DL1、隔离开关Q2组合，1套接地开关Q3；交流开关柜外部三相输入端连接至内部3台交流电流互感器CT1输入端，3台交流电流互感器CT1输出端连接至隔离开关Q1、交流断路器DL1、隔离开关Q2组合输入端，二者之间并联接地开关Q3，在隔离开关Q1、交流断路器DL1、隔离开关Q2组合三相输出端并联3台交流电压互感器PT1，隔离开关Q1、交流断路器DL1、隔离开关Q2组合与交流开关柜输出端相连接；3台交流电流互感器CT1要求包含精度0.5级和0.2级两组输出，3台交流电压互感器PT1要求包含精度0.5级和0.2级两组输出，采用Y-Y接线；其中，交流开关柜还具备相应继电保护二次设备；

所述直流开关柜内部配置有2台直流电流互感器CT2，2台直流电压互感器PT2，1套隔离开关Q4、直流断路器DL2、隔离开关Q5组合，1套接地开关Q6；直流开关柜外部正负输入端连接至内部2台直流电流互感器CT2输入端，2台直流电流互感器CT2输出端连接至隔离开关Q4、直流断路器DL2、隔离开关Q5组合输入端，二者之间并联接地开关Q6，在隔离开关Q4、直流断路器DL2、隔离开关Q5组合正负输出端并联2台交流电压互感器PT2，隔离开关Q4、直流断路器DL2、隔离开关Q5组合与直流开关柜输出端相连接；2台直流电流互感器CT2要求包含精度0.5级和0.2级两组输出，2台直流电压互感器PT2要求包含精度0.5级和0.2级两组输出；其中，直流开关柜还具备相应继电保护二次设备；

所述交流配电柜内部配置有3台交流电流互感器CT3，3台交流电压互感器PT3，交流断路器DL3；交流开关柜外部三相输入端连接至内部3台交流电流互感器CT3输入端，3台交流电流互感器CT3输出端连接至交流断路器DL3输入端，在交流断路器DL3三相输出端并联3台交流电压互感器PT3，交流断路器DL3与交流配电柜输出端相连接；3台交流电流互感器CT3要求包含精度0.5级和0.2级两组输出，3台交流电压互感器PT3要求包含精度0.5级和0.2级两组输出，采用Y-Y接线；其中，交流配电柜还具备相应继电保护二次设备；

所述直流配电柜内部配置有2台直流电流互感器CT4，2台直流电压互感器PT4，直流断路器DL4；直流开关柜外部正负输入端连接至内部2台直流电流互感器CT4输入端，2台直流电流互感器CT4输出端连接至直流断路器DL4输入端，在直流断路器DL4正负输出端并联2台交流电压互感器PT4，直流断路器DL4与直流配电柜输出端相连接；2台直流电流互感器CT4要求包含精度0.5级和0.2级两组输出，2台直流电压互感器PT4要求包含精度0.5级和0.2级两组输出；其中，直流配电柜还具备相应继电保护二次设备；以及

集群系统控制器，所述集群系统控制器与所述电能路由器集群系统的计量装置、保护装置、控制装置进行信息交互，其包括实时交互信息以及离线交换信息，其中，所述实时交互信息包括：集群系统运行信息、运行控制指令、策略执行返校，并且所述离线交换信息包括：所述电能路由器集群系统的模型文件、所述集群系统控制器下发指令执行期间内所述电能路由器集群系统计量、保护、控制装置对所述电能路由器集群系统的动作指令记录文件；其中，所述集群系统控制器由数据采集模块、数据处理模块和人机交互模块组成，各个电能路由器模组内部的变换器控制模块与所述集群系统控制器相连，电能路由器集群系统内部的接触器与所述集群系统控制器相连，所述交流防雷汇流箱、所述直流防雷汇流箱内部的防雷装置与所述集群系统控制器相连接，所述交流开关柜、直流开关柜内部的第一交流电压互感器、第一直流电压互感器、第一交流电流互感器、第一直流电流互感器、隔离开关或第一交流断路器、第一直流断路器或隔离开关组合、第一接地开关与所述集群系统控制器相连，所述交流配电柜、直流配电柜内部的第二交流电压互感器、第二直流电压互感器、第二交流电流互感器、第二直流电流互感器、第二交流断路器、第二直流断路器、第二接地开关与所述集群系统控制器相连接；具体地：各个电能路由器模组内部的变换器控制模块与集群系统控制器相连接，接收集群系统控制器下发控制指令并及时返校；电能路由器集群系统内部的接触器常开触点和常闭触点接入集群系统控制器；交、直流防雷汇流箱内部的防雷装置与集群系统控制器相连接；交、直流开关柜内部的第一交、直流电压互感器，第一交、直流电流互感器与集群系统控制器相连接，实时上传电能路由器集群系统运行信息；交、直流开关柜内部的隔离开关、第一接地开关与集群系统控制器相连接，辅助触点接入集群系统控制器；交、直流开关柜内部的交、直流断路器与集群系统控制器相连接，允许集群系统控制器完成交、直流断路器合闸、分闸，且一对常开和一对常闭辅助触点接入集群系统控制器；交、直流配电柜内部的第二交、直流电压互感器，第二交、直流电流互感器与集群系统控制器相连接，实时上传电能路由器集群系统运行信息；交、直流配电柜内部的隔离开关、第二接地开关与集群系统控制器相连接，辅助触点接入集群系统控制器；以上装置通过通信电缆、控制电缆或CAN总线与集群系统控制器相连接；

所述集群系统控制器具体用于：采集各电能路由器模组各端口运行信息；依照目标控制策模式向所述各电能路由器模组各交流端口和直流端口下发控制指令，使得所述各电能路由器模组根据接收到所述控制指令和调节定值控制调节状态量；获取端口潮流控制结果；具体地：集群系统运行信息采集：各电能路由器模组各端口包括电压、电流、有功功率、无功功率的运行信息通过传感器计量装置采集，上传至集群系统控制器；集群系统控制指令下发：集群系统控制器依照目标控制策模式向各电能路由器模组各交、直流端口下发参考电压值、电压上限值和电压下限值，有功出力目标值，无功出力目标值控制指令；集群系统潮流控制：各电能路由器模组各端口变换器控制模块接收到集群系统控制器下发的控制指令和调节定值，据此快速控制调节各电能路由器模组各端口电压、电流、有功功率、无功功率状态量，以满足电能路由器集群系统运行需求；集群系统控制结果返校：各电能路由器模组各端口变换器控制模块将端口潮流控制结果返校给集群系统控制器；

其中，各电能路由器模组各端口控制方式灵活组合，各个电能路由器模组交流端口控制模式采用：定有功功率、定电压模式，定有功功率、定无功功率模式或下垂控制模式；各个电能路由器模组直流端口控制模式采用：定功率模式或定电压模式；其中，定电压模式的具体控制方法如下：通过集群系统控制器的人机交互界面设定第i个电能路由器模组直流端口母线电压参考定值U_ni和误差范围△U_ni，实时监测母线电压，若母线电压低于(U_ni-△U_ni)，集群系统控制器提升无功出力目标值，并下发给第i个电能路由器模组直流端口变换器控制模块，提升端口无功功率输出；若母线电压高于(U_ni+△U_ni)，集群系统控制器降低无功出力目标值，并下发给第i个电能路由器模组直流端口变换器控制模块，降低端口无功功率输出；直流端口定功率控制模式以及交流端口定有功功率、定电压控制模式，定有功功率、定无功功率控制模式。