CN112366738B - 一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，包括：主网控制器、大电网交流母线和N个微电网；其中，M个微电网还包括蓄电池，1≦M≦N；蓄电池充电状态下从微电网获取电能，放电状态下，向微网交流母线放电；主网控制器与微网控制器连接，主网控制器用于实时获取大电网交流母线功率和大电网负载，大电网负载为并网状态的微电网的负载功率之和；主网控制器用于根据大电网交流母线功率和大电网负载的比较结果控制各蓄电池充放电。本发明提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，通过大电网和微电网以及蓄电池的电量平衡，保证了电梯的正常供电，避免了电梯断电风险。

Description

一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统。

背景技术

现代社会中，电子产品越来越丰富，人们的生活越来越离不开电。随着各种电器的增加，电网负担越来越沉重。

在此情况下，各种微电网层出不穷。又为了提高微电网的抗风险能力，微电网并网技术随之出现。

电梯作为高楼层的运输工具，在城市中更是不可缺少。为了保证电梯运作正常，不受城市断电影响，电梯必须配置独立的供电系统。但是，独立的供电系统，不仅成本高，而且出现故障时，也更难维护。随着分布式微电网概念的提出，电梯供电也有了新的发展方向。

但是，目前，当微电网出现故障例如供电功率不足时，如果并网后的大电网不能承担，则微电网只能离网，独自承担故障。如此，大电网并不能有效的解决微电网的故障问题。可见，微电网并网状态下，如何更好的解决微电网风险，有待进一步研究。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统。

本发明提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，包括：主网控制器、大电网交流母线和N个微电网；

每一个微电网均包括分布式电源、微网交流母线、微网控制器和负载；分布式电源和负载均与微网交流母线连接，微网交流母线还通过并网点开关连接大电网交流母线；微网控制器用于获取微电网电气参数；

其中，M个微电网还包括蓄电池，1≦M≦N；蓄电池充电状态下从微电网获取电能，放电状态下，向微网交流母线放电；蓄电池还连接对应的微网控制器，微网控制器用于获取蓄电池剩余电量；

主网控制器与微网控制器连接，主网控制器用于实时获取大电网交流母线功率和大电网负载，大电网负载为并网状态的微电网的负载功率之和；主网控制器用于根据大电网交流母线功率和大电网负载的比较结果控制各蓄电池充放电。

优选的，主网控制器用于在大电网交流母线功率大于大电网负载时建立第一集合和第二集合，第一集合用于存储各微电网对应的放电裕度，放电裕度为分布式电源输出功率与负载功率之差，第二集合用于存储各蓄电池的剩余电量以及各蓄电池对应每一个分布式电源的充电效率，充电效率与分布式电源在大电网中距离蓄电池的路程成反比；

主网控制器用于在大电网交流母线功率大于大电网负载时，根据第一集合和第二集合计算出各蓄电池的充电权重，并结合蓄电池的充电权重和剩余电量选择蓄电池进行充电。

优选的，第二集合记作：

{[C₁,(E₁₁,E₁₂,...E_1N)],[C₂,(E₂₁,E₂₂,...E_2N)],...[C_M,(E_M1,E_M2,...E_MN)]}；

其中，C_i表示第i个蓄电池的剩余电量，E_ij表示第j个分布式电源给第i个蓄电池充电的充电效率，1≤i≤M，1≤j≤N。

优选的，主网控制器中预设有充电权重的计算公式：

F_i＝E_i1×A₁+E_i2×A₂+......E_iN×A_N；

其中，F_i为第i个蓄电池的充电权重，E_ij表示第j个分布式电源给第i个蓄电池充电的充电效率，A_j表示第j个分布式电源的放电裕度，1≤i≤M，1≤j≤N。

优选的，E_ij＝f/D_ij，其中，f为计算常数，D_ij表示大电网中第j个分布式电源所在微电网到第i个蓄电池所在微电网的最短导线长度。

优选的，当i≠j，E_ij＜1；当i＝j，E_ij＝1；i＝j表示第i个蓄电池与第j个分布式电源位于同一个微电网中。

优选的，在大电网交流母线功率大于大电网负载时，主网控制器用于获取剩余电量小于预设的电量阈值的蓄电池作为充电对象，并用于根据充电权重由大到小的顺序，逐一将充电对象切换到充电状态，直至大电网交流母线功率等于大电网负载。

优选的，电量阈值为50％。

优选的，蓄电池充电端连接微电网中分布式电源，放电端通过逆变器连接微网交流母线。

优选的，蓄电池通过双向逆变器连接微网交流母线。

本发明提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，通过蓄电池放电，有利于提高大电网交流母线功率，从而保证整个大电网的充足供电；同时，可在大电网负载较少时，通过大电网统一调度实现蓄电池充电，即保证了分布式电源发电的高效利用，同时也有利于通过蓄电池充电平衡大电网的负载数量，从而保证大电网供耗电的平衡，保证大电网稳定工作。同时，也通过大电网和微电网以及蓄电池的电量平衡，保证了电梯的正常供电，避免了电梯断电风险。

本发明中，充电权重同时评估了蓄电池充电时，分布式电源输出电能的利用效率和蓄电池的剩余电量。如此，在选择充电对象时，即保证了大电网中蓄电池剩余电量的均衡，避免部分蓄电池一直处于低电量状态导致蓄电池抗风险能力降低；又保证了分布式电源输出电能的高效利用，实现了大电网的节能环保。

附图说明

图1为实施例一提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统结构图；

图2为实施例一提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统结构图。

A表示微网交流母线，B表示大电网交流母线。

具体实施方式

参照图1，本发明提出的一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，包括：主网控制器、大电网交流母线和N个微电网。

每一个微电网均包括分布式电源、微网交流母线、微网控制器和负载；分布式电源和负载均与微网交流母线连接，离网状态下，分布式电源通过微网交流母线给负载供电。微网交流母线还通过并网点开关连接大电网交流母线，并网点开关断开时，微电网离网；并网点开关闭合时，微电网并网，以便通过大电网交流母线对微电网进行电能调用，保证各微电网的正常工作。微网控制器用于获取微电网电气参数，具体可包括分布式电源输出功率和负载功率等；

其中，M个微电网还包括蓄电池，1≦M≦N。蓄电池充电状态下从微电网获取电能，放电状态下，向微网交流母线放电以提高微网交流母线的电压。蓄电池还连接对应的微网控制器，微网控制器用于获取蓄电池剩余电量。

主网控制器与微网控制器连接，主网控制器用于实时获取大电网交流母线功率和大电网负载，大电网负载为并网状态的微电网的负载功率之和。主网控制器用于根据大电网交流母线功率和大电网负载的比较结果控制各蓄电池充放电。

本实施方式中，并网状态下，通过蓄电池放电，有利于提高大电网交流母线功率，从而保证整个大电网的充足供电；同时，可在大电网负载较少时，通过大电网统一调度实现蓄电池充电，即保证了分布式电源发电的高效利用，同时也有利于通过蓄电池充电平衡大电网的负载数量，从而保证大电网供耗电的平衡，保证大电网稳定工作。

本实施方式中，主网控制器用于在大电网交流母线功率大于大电网负载时建立第一集合和第二集合，第一集合用于存储各微电网对应的放电裕度，放电裕度为分布式电源输出功率与负载功率之差。具体的，当分布式电源输出功率大于负载功率，则放电裕度为正数；当分布式电源输出功率小于负载功率，则放电裕度为负数。

第二集合用于存储各蓄电池的剩余电量以及各蓄电池对应每一个分布式电源的充电效率，充电效率与分布式电源在大电网中距离蓄电池的路程成反比。具体的，本实施方式中，分布式电源在大电网中距离蓄电池的路程为分布式电源所在微电网与蓄电池所在微电网之间的最短导线长度。

具体的，本实施方式中，第二集合记作：

{[C₁,(E₁₁,E₁₂,...E_1N)],[C₂,(E₂₁,E₂₂,...E_2N)],...[C_M,(E_M1,E_M2,...E_MN)]}；

其中，C_i表示第i个蓄电池的剩余电量，E_ij表示第j个分布式电源给第i个蓄电池充电的充电效率，1≤i≤M，1≤j≤N。

且，本实施方式中，E_ij＝f/D_ij，其中，f为计算常数，D_ij表示大电网中第j个分布式电源所在微电网到第i个蓄电池所在微电网的最短导线长度。

具体的，本实施方式中，当i≠j，E_ij＜1；当i＝j，E_ij＝1；i＝j表示第i个蓄电池与第j个分布式电源位于同一个微电网中。

主网控制器用于在大电网交流母线功率大于大电网负载时，根据第一集合和第二集合计算出各蓄电池的充电权重，并结合蓄电池的充电权重和剩余电量选择蓄电池进行充电。

具体的，主网控制器中预设有充电权重的计算公式：

F_i＝E_i1×A₁+E_i2×A₂+......E_iN×A_N；

其中，F_i为第i个蓄电池的充电权重，E_ij表示第j个分布式电源给第i个蓄电池充电的充电效率，A_j表示第j个分布式电源的放电裕度，1≤i≤M，1≤j≤N。

本实施方式中，第二集合中，E_ij为预设值，有主网控制器根据并网状态下微电网之间的距离进行计算并存储，以方便在计算充电权重时直接调用充电效率，从而提高充电权重的计算效率；C_i为实时值，由主网控制器根据微网控制器上传数据实时更新。

本实施方式中，在大电网交流母线功率大于大电网负载时，主网控制器用于获取剩余电量小于预设的电量阈值的蓄电池作为充电对象，并用于根据充电权重由大到小的顺序，逐一将充电对象切换到充电状态，直至大电网交流母线功率等于大电网负载。具体实施时，可设置电量阈值为50％。

具体的，本实施方式中，主网控制器将充电对象切换到充电状态的具体方式为，由主网控制器下充电对象对应的微网控制器下发充电指令，由微网控制器控制充电对象调整到充电状态。

本实施方式中，充电权重同时评估了蓄电池充电时，分布式电源输出电能的利用效率和蓄电池的剩余电量。如此，在选择充电对象时，即保证了大电网中蓄电池剩余电量的均衡，避免部分蓄电池一直处于低电量状态导致蓄电池抗风险能力降低；又保证了分布式电源输出电能的高效利用，实现了大电网的节能环保。

以下结合两个具体的实施例，对上述系统做进一步解释。

实施例一，蓄电池充电端连接微电网中分布式电源，放电端通过逆变器连接微网交流母线。

参照图2，本实施例中，蓄电池充电状态下，由同一微电网中的分布式电源直接给蓄电池充电，从而降低分布式电源向微网交流母线传输的功率，实现了在大电网负载不变的情况下，通过降低分布式电源到大电网的输出功率，达到大电网供耗电平衡的效果。本实施例中，通过通过分布式电源直接给蓄电池充电，有利于提高蓄电池充电效率，并降低蓄电池充电损耗。

本实施例中，主网控制器将充电对象切换到充电状态的具体方式为：微网控制器根据主网控制器下发的充电指令，控制蓄电池充电端与分布式电源之间的连接由断开状态切换到导通状态。具体的，可在蓄电池充电端与分布式电源之间设置开关，由微网控制器根据开关通断控制蓄电池充电。

实施例二，蓄电池通过双向逆变器连接微网交流母线。

参照图2，本实施例中，在蓄电池充电时，蓄电池视作负载，从而实现了在大电网中分布式电源输出功率不变的情况下，通过大电网负载增加的方式，实现大电网供耗电平衡。本实施例中，由于大电网中分布式电源输出功率不变，有利于保证大电网的工作稳定。

本实施例中，主网控制器将充电对象切换到充电状态的具体方式为：微网控制器根据主网控制器下发的充电指令，控制双向逆变器调整到充电状态，从而实现蓄电池充电。

以上所述，仅为本发明涉及的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，其特征在于，包括：主网控制器、大电网交流母线和N个微电网；

每一个微电网均包括分布式电源、微网交流母线、微网控制器和负载；分布式电源和负载均与微网交流母线连接，微网交流母线还通过并网点开关连接大电网交流母线；微网控制器用于获取微电网电气参数；

其中，M个微电网还包括蓄电池，1≤M≤N；蓄电池充电状态下从微电网获取电能，放电状态下，向微网交流母线放电；蓄电池还连接对应的微网控制器，微网控制器用于获取蓄电池剩余电量；

主网控制器与微网控制器连接，主网控制器用于实时获取大电网交流母线功率和大电网负载，大电网负载为并网状态的微电网的负载功率之和；主网控制器用于根据大电网交流母线功率和大电网负载的比较结果控制各蓄电池充放电；

主网控制器用于在大电网交流母线功率大于大电网负载时建立第一集合和第二集合，第一集合用于存储各微电网对应的放电裕度，放电裕度为分布式电源输出功率与负载功率之差，第二集合用于存储各蓄电池的剩余电量以及各蓄电池对应每一个分布式电源的充电效率，充电效率与分布式电源在大电网中距离蓄电池的路程成反比；

主网控制器用于在大电网交流母线功率大于大电网负载时，根据第一集合和第二集合计算出各蓄电池的充电权重，并结合蓄电池的充电权重和剩余电量选择蓄电池进行充电；

第二集合记作：

{[C₁,(E₁₁,E₁₂,...E_1N)],[C₂,(E₂₁,E₂₂,...E_2N)],...[C_M,(E_M1,E_M2,...E_MN)]}；

其中，C_i表示第i个蓄电池的剩余电量，E_ij表示第j个分布式电源给第i个蓄电池充电的充电效率，1≤i≤M，1≤j≤N；

主网控制器中预设有充电权重的计算公式：

F_i＝E_i1×A₁+E_i2×A₂+......E_iN×A_N；

其中，F_i为第i个蓄电池的充电权重，E_ij表示第j个分布式电源给第i个蓄电池充电的充电效率，A_j表示第j个分布式电源的放电裕度，1≤i≤M，1≤j≤N；

E_ij＝fD_ij，其中，f为计算常数，D_ij表示大电网中第j个分布式电源所在微电网到第i个蓄电池所在微电网的最短导线长度；

当i≠j，E_ij＜1；当i＝j，E_ij＝1；i＝j表示第i个蓄电池与第j个分布式电源位于同一个微电网中；

在大电网交流母线功率大于大电网负载时，主网控制器用于获取剩余电量小于预设的电量阈值的蓄电池作为充电对象，并用于根据充电权重由大到小的顺序，逐一将充电对象切换到充电状态，直至大电网交流母线功率等于大电网负载。

2.如权利要求1所述的保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，其特征在于，电量阈值为50％。

3.如权利要求1至2任一项所述的保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，其特征在于，蓄电池充电端连接微电网中分布式电源，放电端通过逆变器连接微网交流母线。

4.如权利要求1至3任一项所述的保障电梯供电的微电网蓄电控制系统，其特征在于，蓄电池通过双向逆变器连接微网交流母线。

Images