一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置的制作方法

本发明涉及一种用于关键负荷保供领域的增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置。

背景技术：

1、随着电动汽车行业的高速发展，电动汽车充电站逐渐成为电力系统规划中不可忽视的一部分，其负荷不同于其他民用负荷，呈现集中性，且容易在一天当中的某一时段到达峰值，该峰值可能会对现有电力系统的运行造成破坏，迫切需要合适的无功和有功补偿手段能应对大量电动汽车充电站接入电网所带来的问题和挑战。

2、此外，原电力系统中的大多数电气设备都是感性的。在有功功率不变的情况下，随着无功功率的增加，功率因数会降低，导致电网功耗的增加。在传输无功功率的过程中，系统不仅会消耗大量的电能，还会导致电压的大幅降低。在严重的情况下，它可能会损坏或烧毁电气设备，从而对电网造成大规模短路故障或重大事故。对于给定的有功功率，如果要降低无功功率以减少电网损耗，就必须有效控制系统中的无功功率，当电气设备需要无功功率时，应在需要无功的地方进行局部补偿或分级补偿，以提高效率。现有技术已能支持多种不同形式的补偿装置，既能补偿感性无功也能容性无功，也有不同类型的补偿，既能补偿可供连续调节的无功功率，也能补偿阶梯式的无功功率，但是各种类型的补偿都依赖于预先制定好的计划，并且各种补偿装置独立运行，无法实现全方位高灵活性的运行调整，考虑到未来电力系统的发展方向，现有的远程通讯系统已经使得实时调整各个补偿装置的运行状态成为可能，所以迫切需要一种将各种补偿装置整合起来协同运行的策略。

3、另一方面，电力系统中的一部分负载又区别于其他负载，这部分负载断开时会对国民经济产生重影响，或是在灾害故障发生时不及时补救则可能在更大范围内造成更多问题，因此对于关键负载的供电稳定性一直是电力系统的研究问题之一，合理设计电力系统的结构，使得其能应对各种不同的灾害和故障，在面对各种问题时都能有应对手段成为迫切要求。储能系统和电力弹簧这类负荷响应装置本身具有输出有功功率，在短时间内撑起负载的能力，可以在故障发生时用于关键负载的紧急抢救，但同样缺乏相应的协同运行策略。

4、由此不管是应对电力系统日益复杂的负荷结构带来的功率补偿需求还是进一步提高关键负载的供电质量，都迫切需要一种可以协同多种控制补偿且具有增强关键负载供电能力的装置，为了实现实时控制，该装置还应该具备灵活的数据收集，通讯功能，以便快速进行调度和不同补偿装置的补偿状态切换。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，可以实现实时获取线路运行状态，基于关键负荷供电路径上的运行电流信息，从而提升关键负荷的供电质量与各运行单元运行状态间的计算分析准确性，灵活制定协同运行的最优解，远程控制不同补偿装置的运行状态；同时在供电线路能在故障时，提供备用电源保证关键负荷的正常运行，减少故障带来的损失。

2、实现上述目的的一种技术方案是：一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，用以对关键符合的供电进行调控，关键负荷分别连接第一输电线路和第二输电线路，充电站协同控制装置设置于第一输电线路和第二输电线路上进行调控，包括协同控制装置单元、电容器组、静止无功发生器svg、带分接头变压器、储能电池、电力弹簧、电动汽车充电站和传感器。

3、进一步的，对于第一输电线路和第二输电线路，一条线路为主要供电线路，另一条线路为备用供电线路，第一输电线路和第二输电线路配备有独立的负荷响应装置，在任意一条线路故障时，切换至另一条线路保证对关键负荷的供电。

4、进一步的，第一输电线路与储能电池连接，第二输电线路与电动汽车充电站连接，当两条线路同时故障时，储能电池装置将储存的电能送出，电动汽车充电站能通过反向充电将电动汽车的电池能量反馈给电网，维持关键负荷在危急时刻的供电。

5、进一步的，电力弹簧设置于第二输电线路上，为一个单向逆变器和lc低通滤波器的组合，电力弹簧的用电量随发电量变化而变化，与非关键负载串联组成智能负载，将电网的能量波动转移到非关键负载上。

6、进一步的，第二输电线路连接带分接头变压器连接。

7、进一步的，第一输电线路和第二输电线路上分别设有静止无功发生器svg跟电容器组。

8、进一步的，第一输电线路和第二输电线路与关键负荷的连接处接有两个传感器，用以搜集关键负荷供电路径上运行的电流信息，具备对关键负荷供电路径的判断能力。

9、进一步的，充电站协同控制装置配备有通讯控制链路，通过配备有通讯控制链路对协同控制装置单元、电容器组、静止无功发生器svg、带分接头变压器、储能电池、电力弹簧、电动汽车充电站和传感器进行控制。

10、进一步的，当负载的有功功率较大时，储能电池装置、电动汽车充电站及电力弹簧输出有功功率，维持电力系统运行的频率稳定。

11、进一步的，协同控制装置单元对电容器组、静止无功发生器svg和传感器的通讯控制链路采用太网、蓝牙、红外线、wifi、zigbee的近场通讯链路。

12、本发明通过设计两条线路来保障关键负载的供电，第一条线路配备有无功补偿调节装置和储能电池系统，无功补偿调节装置能在日常运行中提供连续的感性或容性无功，实现无功功率的平滑补偿，当无功功率消耗增大时会导致线路损耗上升，电能质量下降，而无功补偿能减少需要传输的无功功率，储能电池系统则是既能提供有功补偿又能提供无功补偿，使得在系统发生重大故障时，储能系统能临时作为供电电池向关键负载供电，保证不断电。第二条线路配备有电容器组和电力弹簧以及带分接头的变压器组，同时接有电动汽车充电站负载，电容器组和静止无功发生器svg作用类似，但是提供的是梯级容性无功，用于调整日常情况下的无功补偿，带分接头的变压器根据指令调整始端电压，保证末端的电能质量，电力弹簧则可将电网波动转移至其他负荷，使得关键负荷的频率和电压等级尽可能平稳，提升电能质量，电动汽车充电站可在故障时刻，将电动汽车的电池能量通过馈电手段返给电力系统，支撑关键负荷的供电。

技术特征：

1.一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，用以对关键符合的供电进行调控，其特征在于，关键负荷分别连接第一输电线路和第二输电线路，充电站协同控制装置设置于第一输电线路和第二输电线路上进行调控，包括协同控制装置单元、电容器组、静止无功发生器svg、带分接头变压器、储能电池、电力弹簧、电动汽车充电站和传感器。

2.根据权利要求1所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，对于第一输电线路和第二输电线路，一条线路为主要供电线路，另一条线路为备用供电线路，第一输电线路和第二输电线路配备有独立的负荷响应装置，在任意一条线路故障时，切换至另一条线路保证对关键负荷的供电。

3.根据权利要求2所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，第一输电线路与储能电池连接，第二输电线路与电动汽车充电站连接，当两条线路同时故障时，储能电池装置将储存的电能送出，电动汽车充电站能通过反向充电将电动汽车的电池能量反馈给电网，维持关键负荷在危急时刻的供电。

4.根据权利要求3所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，电力弹簧设置于第二输电线路上，为一个单向逆变器和lc低通滤波器的组合，电力弹簧的用电量随发电量变化而变化，与非关键负载串联组成智能负载，将电网的能量波动转移到非关键负载上。

5.根据权利要求3所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，第二输电线路连接带分接头变压器连接。

6.根据权利要求2所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，第一输电线路和第二输电线路上分别设有静止无功发生器svg跟电容器组。

7.根据权利要求2所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，第一输电线路和第二输电线路与关键负荷的连接处接有两个传感器，用以搜集关键负荷供电路径上运行的电流信息，具备对关键负荷供电路径的判断能力。

8.根据权利要求1所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，充电站协同控制装置配备有通讯控制链路，通过配备有通讯控制链路对协同控制装置单元、电容器组、静止无功发生器svg、带分接头变压器、储能电池、电力弹簧、电动汽车充电站和传感器进行控制。

9.根据权利要求3或4所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，当负载的有功功率较大时，储能电池装置、电动汽车充电站及电力弹簧输出有功功率，维持电力系统运行的频率稳定。

10.根据权利要求8所述的一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，其特征在于，协同控制装置单元对电容器组、静止无功发生器svg和传感器的通讯控制链路采用太网、蓝牙、红外线、wifi、zigbee的近场通讯链路。

技术总结
本发明公开了一种增强关键负荷供电能力的充电站协同控制装置，用以对关键符合的供电进行调控，关键负荷分别连接第一输电线路和第二输电线路，充电站协同控制装置设置于第一输电线路和第二输电线路上进行调控，包括协同控制装置单元、电容器组、静止无功发生器SVG、带分接头变压器、储能电池、电力弹簧、电动汽车充电站和传感器。

技术研发人员：陆超,陆昱,刘议华,邓孟华,陈妍君,段若晨
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31