一种基于源网荷储协调控制的主动配电网的制作方法

本发明涉及主动配电网的技术领域，尤其涉及一种基于源网荷储协调控制的主动配电网。

背景技术：

近年来随着可再生能源利用技术的逐渐发展。虽然微电网技术的不断成熟以及虚拟发电厂技术的发展给分布式能源的集成提供了解决方案，但是，由于微网受其容量限制以及其控制目标不同，尚不能完全解决规模化分布式能源尤其是可再生能源发电集成到中压配电网带来的传统被动单向供电配电网向双向供电多电源配电网转变的技术问题。

目前可再生能源发电技术、储能技术的进步以及电力电子技术的同步发展解决了分布式能源在中压配电网的并网运行问题，但电网侧尤其是配电网仍然存在可再生能源消纳能力不足、一次网架薄弱、自动化水平不高、调度方式落后以及用电互动化水平较低等问题，严重制约了可再生能源的高度渗透，不利于能源结构的优化调整。

技术实现要素：

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明目的是提供一种基于源网荷储协调控制的主动配电网系统，能够综合控制分布式能源的配电网，能够使用灵活的网络技术实现潮流的有效管理，分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于源网荷储协调控制的主动配电网，包括自顶向下分为的全局决策层、分布接入层和现场设备层；所述现场设备层通过所述分布接入层将状态数据和运行数据发送至所述全局决策层，之后经过所述全局决策层的集中决策，将优化目标与控制命令再通过所述分布接入层从上而下发送至所述现场设备层的电力设备中。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述全局决策层包括源网荷储协调控制系统和设置的信息交互总线；所述信息交互总线与所述源网荷储协调控制系统之间网络通信连接。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述分布接入层还包括配电自动化主站系统、新能源接入系统和主动负荷管理系统；均通过接入所述信息交互总线中与所述源网荷储协调控制系统间建立通信连接。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述现场设备层包括分别与所述配电自动化主站系统、所述新能源接入系统和所述主动负荷管理系统连接的配电网络、分布式能源和柔性负荷设备。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述源网荷储协调控制系统还包括决策控制器、数据接收器、服务器；所述数据接收器的接收分为电力设备的基础设置数据和调控数据的接收汇集、电力设备运行中实时状态数据的接收汇集；所述决策控制器与所述数据接收器连接，通过所述决策控制器内设置的电网优化管理数据与汇集的数据相比对判断进行控制相应的电力设备；所述服务器与所述决策控制器和所述数据接收器连接，用于客户终端的需求响应和数据分析存储。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述服务器包括数据库服务器和web服务器；所述数据接收器通过所述信息交互总线汇集数据传输至所述数据库服务器中分析储存；所述web服务器通过接入web网络中，并响应web网络中的终端请求再通过所述信息交互总线反馈至所述现场设备层的电力设备中。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述配电自动化主站系统还包括配电自动化主站控制器和前置服务器；所述配电自动化主站控制器和所述前置服务器之间通过交换机进行通信，所述前置服务器接入所述信息交互总线中与所述源网荷储协调控制系统通信。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述配电自动化主站系统还包括检测装置和保护装置，所述检测装置用于检测所述现场设备层中配电网络的设备运行数据，所述配电自动化主站控制器接收分析数据并对应控制所述保护装置保护电力设备。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述检测装置包括电能质量检测、故障查找、故障检测和故障隔离；以及所述保护装置包括继电保护、过载保护、漏电保护和短路保护。

作为本发明所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的一种优选方案，其中：所述分布式能源还包括光伏发电单元、风力发电单元、储能单元、燃气轮机、充电桩和生物质能；所述柔性负荷设备还包括与智能负荷终端连接的商业负荷、工业负荷和居民负荷。

本发明的有益效果：利用先进的信息、通信以及电力电子技术对规模化接入分布式能源的配电网实施主动管理，能够自主协调控制间歇式新能源与储能装置等，积极消纳可再生能源并确保网络的安全经济运行；具有更灵活的电网结构、更复杂的电源出力特性、更丰富的控制手段、规模化的分布式储能系统和具备互动用电特性的负荷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明第一种实施例所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的整体结构示意图；

图2为本发明第一种实施例所述基于源网荷储协调控制的主动配电网的整体原理结构示意图；

图3为本发明第二种实施例所述基于源网荷储协调控制中弹簧操作机构的整体结构示意图；

图4为本发明第二种实施例所述基于源网荷储协调控制中弹簧操作机构的一个视角下的结构示意图；

图5为本发明第二种实施例所述基于源网荷储协调控制中弹簧操作机构的另一个视角下的结构示意图；

图6为本发明第二种实施例所述基于源网荷储协调控制中弹簧操作机构的又一个视角下的结构示意图；

图7为本发明第二种实施例所述基于源网荷储协调控制中弹簧操作机构的又一个不同视角下的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。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。

实施例1

主动配电网可定义为：可以综合控制分布式能源(dg、柔性负载和储能)的配电网，可以使用灵活的网络技术实现潮流的有效管理，分布式能源在其合理的监管环境和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用。从本质上说：主动配电网是利用先进的信息、通信以及电力电子技术对规模化接入分布式能源的配电网实施主动管理，能够自主协调控制间歇式新能源与储能装置等dg单元，积极消纳可再生能源并确保网络的安全经济运行。本实施例提供一种基于源网荷储协调控制的主动配电网，包括自顶向下分为的全局决策层100、分布接入层200和现场设备层300；现场设备层300通过分布接入层200将状态数据和运行数据发送至全局决策层100，之后经过全局决策层100的集中决策，将优化目标与控制命令再通过分布接入层200从上而下发送至现场设备层300的电力设备中。全局决策层100包括源网荷储协调控制系统101和设置的信息交互总线102；信息交互总线102包括实现其与源网荷储协调控制系统101之间网络通信连接和电气线路连接，与新能源接入、配电自动化主站系统以及主动负荷管理间的网络通信连接和电气线路连接的线路汇总，即包括有形和无线的电气连接。

分布接入层200还包括配电自动化主站系统201、新能源接入系统202和主动负荷管理系统203；均通过接入信息交互总线102中与源网荷储协调控制系统101间建立通信连接。现场设备层300包括分别与配电自动化主站系统201、新能源接入系统202和主动负荷管理系统203连接的配电网络301、分布式能源302和柔性负荷设备303。源网荷储协调控制系统101还包括决策控制器101a、数据接收器101b、服务器101c；数据接收器101b的接收分为电力设备的基础设置数据和调控数据的接收汇集、电力设备运行中实时状态数据的接收汇集；决策控制器101a与数据接收器101b连接，通过决策控制器101a内设置的电网优化管理数据与汇集的数据相比对判断进行控制相应的电力设备，控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置，由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器等组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作，可参照现有技术实现，此处不做详述。服务器101c与决策控制器101a和数据接收器101b连接，用于客户终端的需求响应和数据分析存储。服务器，也称伺服器，是提供计算服务的设备，由于服务器需要响应服务请求，并进行处理，因此一般来说服务器应具备承担服务并且保障服务的能力，服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高，以及在网络环境下，根据服务器提供的服务类型不同，分为文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器、web服务器等，同样可以参照现有技术实现，此处也不足详述。本实施例中服务器101c包括数据库服务器和web服务器；数据接收器101b通过信息交互总线102汇集数据传输至数据库服务器中分析储存，数据库服务器由运行在局域网中的一台/多台计算机和数据库管理系统软件共同构成，数据库服务器为客户应用程序提供数据服务；web服务器通过接入web网络中，并响应web网络中的终端请求再通过信息交互总线102反馈至现场设备层300的电力设备中；web服务器一般指网站服务器，是指驻留于因特网上某种类型计算机的程序，可以向浏览器等web客户端提供文档，也可以放置网站文件让全世界浏览，也可以放置数据文件，让全世界下载，上述均可参照现有技术实现。

配电自动化主站系统201还包括配电自动化主站控制器201a和前置服务器201b；配电自动化主站控制器201a和前置服务器201b之间通过交换机进行通信，前置服务器201b接入信息交互总线102中与源网荷储协调控制系统101通信。交换机意为“开关”是一种用于电(光)信号转发的网络设备。它可以为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。最常见的交换机是以太网交换机，其他常见的还有电话语音交换机、光纤交换机等，能够实现网络通信。进一步的，本实施例中还包括配电自动化主站系统201还包括检测装置201c和保护装置201d，检测装置201c用于检测现场设备层300中配电网络301的设备运行数据，配电自动化主站控制器201a接收分析数据并对应控制保护装置201d保护电力设备。检测装置201c包括电能质量检测、故障查找、故障检测和故障隔离；以及保护装置201d包括继电保护、过载保护、漏电保护和短路保护。保护装置201d实际为断路器，断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器按其使用范围分为高压断路器与低压断路器，各负荷馈线上分别设有断路器，各断路器的控制端连接网源荷储协调控制终端，通过对切断电路故障实现对电路的保护。分布式能源302还包括光伏发电单元、风力发电单元、储能单元、燃气轮机、充电桩和生物质能；柔性负荷设备303还包括与智能负荷终端连接的商业负荷、工业负荷和居民负荷。

还需要说明的是网源荷储协调控制主站对各配电站内分布式能源的协调控制主要包括光伏发电、储能单元监测、负荷监测、电网相关运行数据监测等基本功能，和网源荷储特性分析、配电网态势感知、网源荷储协调控制决策等高级功能以及电气连接等。上述各基本功能和高级功能的具体实现皆可参考现有技术。

实施例2

参照图3～7的示意，本实施例与上个实施例不同之处在于：基于上述实施例涉及的断路器提出一种弹簧操作机构，断路器由本体和操作机构组成，操作机构是用来使断路器合闸、并使断路器保持在合闸状态且能迅速使断路器分闸的装置，它对断路器的输出特性有着至关重要的影响。它由储能单元、合闸单元及分闸单元等构成。按合闸所用能源的不同，操作机构可划分为电磁机构、弹簧机构、液压机构和气动机构。目前35kv及以下断路器主要使用的是弹簧机构。弹簧操动机构是利用储能的弹簧为动力使开关实现合闸动作。它可采用人力或小功率交、直流电机来驱动，因而合闸功基本不受外界因素(如电掘电压、气源气压、液压摞液压)的影响，既能够获得较高的合闸速度，又能够实现快速自动重复合闸操作，另外与电磁操动机构相比，弹簧操动机构成本低，价格便宜，是真空断路器中最常用的一种操动机构。

因此本实施例中提出弹簧操动机构，该弹簧操动机构包括本体400、储能组件500、合闸组件600以及分闸组件700，其中储能组件500、合闸组件600和分闸组件700设置于本体400内，通过本体400作为上述各组件机构的支撑和传动系统。进一步更加具体的，本体400包括由下至上依次间隔设置的底基板401、中基板402和上基板403，以及用于上述各基板间连接的支撑螺杆404，储能组件500、合闸组件600和分闸组件700中的各部件通过各基板上设置的安装孔405进行限位或安装，该安装孔405未适应不同部件的大小和型号具有不同的孔径和形状，甚至还可以设置孔内螺纹进行部件的螺纹安装。

储能组件500设置于底基板401和中基板402之间，该储能组件500为一级齿轮减速机构。储能既可由直流减速电机501自动进行，也可用往复转动手动驱动杆502进行手动储能，且设置于断路器的储能状态指示器能够显示当前的储能情况，当然本实施例中储能状态指示器并未示意，储能组件500作为自动重合闸顺序的先决条件，断路器的操作机构在一次合闸操作后，由直流减速电机501进行再储能。更加具体的，直流减速电机501还包括与其输出端连接传动的直流减速电机转轴503，该直流减速电机转轴503设置于中基板402的下表面，电机驱动直齿504穿过中基板402后与直流减速电机转轴503联动连接，且电机驱动直齿504限位设置于底基板401和中基板402之间，位于电机驱动直齿504上设置与其轴方向垂直的直齿轮505，同时靠近电机驱动直齿504一侧设置棘爪支销506，该棘爪支销506也限位设置于底基板401和中基板402之间的，且棘爪支销506上与直齿轮505相对应的位置处设置保持棘爪507，保持棘爪507具有钩部507a，该钩部507a与直齿轮505上的圆周齿槽相对应配合，限制直齿轮505只能单方向上的转动。不难理解的是，该保持棘爪507相对于棘爪支销506具有一定的转动扭力，当直齿轮505转动时受到保持棘爪507一定的阻力。

当需要储能工作时，由直流减速电机501或手动储能带动直齿轮505的转动，从而直齿轮505带动储能齿轮508的转动，储能齿轮508的上、下方分别设置驱动轮509和凸轮510，三者均设置于同一转轴上，且位于该转轴一侧旁还设置储能合闸挚子511，该储能合闸挚子511与设置于驱动轮509上方的驱动块配合，即当驱动轮509转动时，储能合闸挚子511与凸轮510上方的驱动块抵触或分开动作。同时挂簧拐臂512设置于中基板402的下表面且位于储能齿轮508的下方，需要说明的是，可参照现有技术，其与储能齿轮508可以通过联动组件进行连接配合(由于导出图片有缺失，因此图中无示意)，即驱动挂簧拐臂512的转动来拉长合闸弹簧513达到储能目的，且当合闸弹簧513储能到位后，能量由储能齿轮508上的凸轮510与储能掣子514正好相接触保持。进一步的，本实施例中还包括位于储能齿轮508的正下方且与中基板402的下表面连接联锁滑道板515、联锁板516和联锁定位套517，联锁滑道板515与中基板402的下表面固定连接，且联锁滑道板515为“l”型板，其与中基板402的下表面构成限位滑道，联锁板516一侧位于该限位滑道内滑动，联锁定位套517为固定于中基板402下表面的插销，将联锁板516的另一侧承托，与联锁板516上设置的限位槽配合，当联锁板516位于限位滑道内滑动时，被联锁定位套517位于限位槽内滑动空间限制，实现对联锁板516的移动限制。

合闸组件600与分闸组件700也均位于底基板401、中基板402之间，其中合闸组件600包括贯穿中基板402设置的合闸总成601、合闸挚子602以及合按钮603，该合闸总成601还包括由上往下依次设置的合闸半轴601a、合闸半轴挡板601b、合闸半轴滚轮601c；合闸挚子602上设置与主轴拐臂816相配合能够发生抵触联动的合闸凸块602a，且位于主轴拐臂816的一侧；合按钮603包括合闸导销603a、套设于合闸导销603a上下滑动实现合闸操作的合套管603b以及设置于顶端的按钮部603c，且合闸导销603a设置螺栓销，合套管603b设置滑槽，螺栓销位于滑槽内滑动，对二者间的相对滑动限制；同时合套管603b的底部设置三角块603b-1，与合闸半轴挡板601b相抵触作用。本实施例中分闸组件700与合闸组件600具有相同的结构，二者相距一定距离对称设置贯穿限位于中基板402上，但分闸组件700中合套管603b与中基板402上表面间还设置复位弹簧701，因此此处不做详述。进一步的，本实施例中位于合闸半轴滚轮601c的上方还设置计数体604和计数动杆605，用于计数动作的次数；同时位于分闸组件700与合闸组件600的两端还对称设置供二者驱动的驱动电磁线圈606和电磁输出端607，电磁输出端607被电磁线圈606驱动，从而分别带动分闸组件700与合闸组件600进行动作。

合闸动作原理：当按下手动三角块603b-1或起动合闸处电磁输出端607，合闸半轴601a逆时针转动，合闸挚子602由卡扣状态脱离并解锁，脱扣机构释放预先已储能的弹簧能量，通过凸轮510撞击主轴拐臂816的滚轮，直接驱动主轴转动，并通过大连板带动输出轴螺杆512，此时真空灭弧室内的动触头被带动向上运动，直到触头接触为止，同时触头的弹簧被压紧，以保证主触头有适当的接触压力，在合闸过程中输出弹簧808也同时被拉伸储能。分闸动作原理：指分闸脱扣装置及相应的连杆系统，当按下手动手动三角块603b-1或起动分闸处的电磁输出端607时，与合闸动作同理的，分闸扣板和分闸挚子解锁，分闸过程便开始，其中脱扣机构在触头压力和分闸弹簧的作用下开始动作，真空灭弧室内的动触头被带动下向下运动，主轴拐臂816的滚轮与油缓冲器相接触，最终联动到达分闸位置。需要说明的是，上述动作原理本领域技术人员可参照现有技术合理进行推断应用于本实施例中，由于附图部分未涉及一些必要的其他辅助元件和结构，不难理解的是，当然包括一些传动机构，例如包括将齿轮运动传动为直线运动机构、轴动机构和一些电气连接布设以及包括各部件在弹簧操动机构上各基板间的限位固定，均可参照现有技术实现。

进一步的，本实施例中该弹簧操动机构还包括输出轴总成800。具体的，该输出轴总成800包括设置于底基板401上方且贯穿中基板402和上基板403的输出轴801，均设置于输出轴801上且位于上基板403上方的输出轴定位套802、位于中基板402和上基板403之间的上输出轴拐臂803、位于中基板402和底基板401之间的下输出轴拐臂804，以及与下输出轴拐臂804相连接的下拐臂转销805，拐臂拉杆806的一端与拐臂转销805相连接，拐臂拉杆806的另一端设置挡圈807，且拐臂拉杆806上套设输出弹簧808；位于输出弹簧808的四周还套设置了压簧套框809进行保护，用于压簧套框809安装的压簧基座811，且拐臂拉杆806穿过压簧基座811设置。进一步的，上输出轴拐臂803具有向外延伸的部位为上拐臂转销812，输出轴螺杆813通过上拐臂转销812与上输出轴拐臂803连接联动，且位于上拐臂转销812上方设置与辅助开关814输出端连接的辅助开关转动部815，输出轴螺杆813的另一端与主轴拐臂816连接联动；输出轴801能够被辅助开关815进行驱动旋转，从而带动上输出轴拐臂803、下输出轴拐臂804、拐臂拉杆806、输出弹簧808、输出轴螺杆813以及主轴拐臂816进行联动，实现输出轴总成800的输出以及与储能组件500之间的储能配合。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。