專利名稱：一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及智能電網(wǎng)技術領域，具體涉及一種層級構造的分布式電源智能電 網(wǎng)系統(tǒng)。
背景技術：
近來，智能電網(wǎng)作為各國的國家戰(zhàn)略發(fā)展之一，受到全球的追捧。查閱現(xiàn)有資料可 以看到，所謂“智能電網(wǎng)”，顧名思義，是指一種變聰明了的新型電網(wǎng)，懂得更“智慧”地獲取 和分配電力。分布的、集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡與分布的、可互動的多源電力節(jié)點網(wǎng)絡的 融合是它“智力超群”的法寶。在其先進的傳感和測量技術、設備技術、控制方法以及決策 支持系統(tǒng)技術的運籌帷幄下，打造了可靠、安全、經(jīng)濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的智能電 網(wǎng)。智能電網(wǎng)將容許各種不同類型發(fā)電和儲能系統(tǒng)的接入，將促使電力市場蓬勃發(fā) 展。智能電網(wǎng)通過市場上供給和需求的互動，可以最有效地管理如能源、容量、容量變化率、 潮流阻塞等參量，降低潮流阻塞，擴大市場，匯集更多的買家和賣家。智能電網(wǎng)優(yōu)化其資產(chǎn)應用，使運行更加高效。例如，通過動態(tài)評估技術以使資產(chǎn)發(fā) 揮其最佳的能力，通過連續(xù)不斷地監(jiān)測和評價其能力使資產(chǎn)能夠在更大的負荷下使用。把傳統(tǒng)電網(wǎng)改造成為新一代安全、高效與環(huán)保的智能電網(wǎng)，并形成新的技術產(chǎn)業(yè)， 是國家經(jīng)濟轉型的一個重要途徑，被視作重塑經(jīng)濟與能源格局的重要動力。智能電網(wǎng)的核心在于構建具備智能判斷與自適應調(diào)節(jié)能力的多種能源統(tǒng)一入網(wǎng) 和分布式管理的智能化網(wǎng)絡系統(tǒng)，可對電網(wǎng)與用戶用電信息進行實時監(jiān)控和采集，且采用 最經(jīng)濟與最安全的輸配電方式將電能輸送給終端用戶，實現(xiàn)對電能的最優(yōu)配置與利用，提 高電網(wǎng)運營的可靠性和能源利用效率。分布式電源(DER)的種類很多，包括小水電、風力發(fā)電、光伏電源、燃料電池和儲 能裝置(如飛輪、超級電容器、超導磁能存儲、液流電池和鈉硫蓄電池等)。由于分布式電 源(DER)，如太陽能和風能發(fā)電受自然條件的影響，電能輸出不連續(xù)也極不穩(wěn)定，為解決這 一問題，電廠必須在蓄電及逆變送電方面花費大量投資，而且效果也不太理想，造成不小的 浪費，如何最大發(fā)揮清潔能源的投資效益，如何使不穩(wěn)定的電源能滿足人們使用的需要，是 清潔能源有效利用的全球關注的問題。一般來說，分布式電源(DER)其容量從IkW到10MW。 配電網(wǎng)中的分布式電源(DER)由于靠近負荷中心，降低了對電網(wǎng)擴展的需要，并提高了供 電可靠性，因此得到廣泛采用。特別是有助于減輕溫室效應的分布式可再生能源，在許多國 家政府政策上的大力支持下，迅速增長。大量的分布式電源并于中壓或低壓配電網(wǎng)上運行，徹底改變了傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)單 向潮流的特點，要求系統(tǒng)使用新的保護方案、電壓控制、儀表以及更加智能化的新型供電網(wǎng) 絡來滿足雙向潮流的需要。正是智能電網(wǎng)的未來的美好前景和其重要的戰(zhàn)略意義，全球各國大力發(fā)展。特別 是美國，目前，智能電網(wǎng)研究較為成熟的主要是美國，美國多個州已開始設計智能電網(wǎng)系統(tǒng)，國際上電子產(chǎn)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)龍頭都已投入智能電網(wǎng)業(yè)務。據(jù)美國能源部中國辦公室的 官員2009年6月介紹，美國科羅拉多州的波爾得市是美國第一個智能電網(wǎng)城市。每戶家庭 都安排了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電價，從而把一些事情，比如洗衣服、燙 衣服等安排在電價低的時間段。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風電和太陽能等清潔能源。 同時，變電站可以收集到每家每戶的用電情況。一旦有問題出現(xiàn)，可以重新配備電力。該智 能電網(wǎng)技術的特征主要是，每戶家庭都安排了智能電表，人們可以很直觀地了解當時的電 價并調(diào)整用電計劃，同時，電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風電和太陽能等清潔能源。由于智能電表是基于現(xiàn)有電力供應系統(tǒng)基礎上，加之現(xiàn)有技術與產(chǎn)品的局限和不 足，這種基于現(xiàn)有電網(wǎng)基礎的供電方式是通過集中管理模式進行智能化供電，雖然可以有 限地實現(xiàn)精細化供電和指導用戶明白省錢地用電，使其實現(xiàn)的智能電網(wǎng)其效果十分有限， 智能電網(wǎng)及技術的很多優(yōu)勢還不能實現(xiàn)。對于現(xiàn)有電網(wǎng)來說，用戶很難自由地接入風電和 太陽能電等清潔能源，更難完成智能化實時調(diào)配供電和用電計劃，分布式電源(DER)與現(xiàn) 有電網(wǎng)的融合，如果還是只有現(xiàn)有電力供應方參與，就很難擺脫上述模式的束縛，很難有突 破性進展，如太陽能和風能發(fā)電受自然條件的影響，電能輸出不連續(xù)也極不穩(wěn)定，為解決這 一問題，電廠必須在蓄電及逆變送電方面花費大量投資，而且效果也不太理想，造成不小的 浪費，不能最大發(fā)揮清潔能源的投資效益，而且也不能達到激勵用戶的效果。為了實現(xiàn)更加 先進、更加有效的智能電網(wǎng)，在此，本實用新型提出了一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng) 系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容為克服上述不足，本實用新型目的和解決的技術問題是構造一種智能電網(wǎng)，使其 具有可自愈、有實時監(jiān)測與計量調(diào)度、會激勵用戶、能抵御攻擊、容許包括新能源在內(nèi)的各 種不同發(fā)電形式的接入和互聯(lián)互供；智能電網(wǎng)指導用戶或自動幫助用戶如何節(jié)省電費；在 智能電網(wǎng)中，用戶還可以反客為主，成為供電者，使用戶屋頂?shù)奶柲茈姲迳a(chǎn)的電力傳至 電網(wǎng)統(tǒng)一配送，為用戶創(chuàng)造價值。其目的是通過如下技術方案實現(xiàn)。本實用新型設計了一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其設計要點是該電 源智能電網(wǎng)系統(tǒng)采用信息處理與管控模塊、智能調(diào)度驅動模塊、分布式電源接入模塊、參數(shù) 量測模塊、智能調(diào)控負荷輸出模塊和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊、以及由多組單組可 控蓄電池組成的蓄電池組構成層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)的單元系統(tǒng)；所述單元系統(tǒng)的信息處理與管控模塊、智能調(diào)度驅動模塊、分布式電源接入模塊、 參數(shù)量測模塊、智能調(diào)控負荷輸出模塊和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊，均采用以微處 理器為核心的嵌入式系統(tǒng)，具有獨立的CPU處理器，對預先通過軟件設定的或根據(jù)實時接 收和量測的數(shù)據(jù)信息自動進行連續(xù)不斷的動態(tài)更新，運行中對在線數(shù)據(jù)信號按照軟件設定 的方法進行相應處理和評判，及時評測電網(wǎng)供電質量和優(yōu)化各種能源電力的組合配電，發(fā) 現(xiàn)已經(jīng)存在的或將會發(fā)生的問題，立即按照軟件設定的方法自動采取措施重新配電及調(diào) 度，實時加以控制或糾正，通過系統(tǒng)總線以異步通信方式實現(xiàn)單元系統(tǒng)各功能模塊并行的 智能化管控；所述單元系統(tǒng)中，由底層單元系統(tǒng)A的分布式能源接入模塊與上層或同層單元系 統(tǒng)B的智能調(diào)控負荷輸出模塊相連接，以及由底層單元系統(tǒng)A的智能調(diào)控負荷輸出模塊與上層或同層單元系統(tǒng)B的相應的分布式電源接入模塊相連接，再由各單元系統(tǒng)的電網(wǎng)節(jié)點 參數(shù)雙向智能通信模塊通過電腦網(wǎng)絡和無線/有線通信網(wǎng)相連接，構成層級構造的分布式 電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)。所述信息處理與管控模塊通過系統(tǒng)總線與智能調(diào)度模塊、電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能 通信模塊、參數(shù)量測模塊相連，并通過電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊或通過電腦網(wǎng)絡與 同層或上層或下層的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊相連；對參數(shù)量測模塊采集的參數(shù)量 測數(shù)據(jù)信息和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊收到的實時數(shù)據(jù)信息，根據(jù)預先通過程序與 數(shù)據(jù)存儲器存儲的軟件和鍵控電路設定的數(shù)據(jù)信息與要求進行分析、處理及判斷、決策，并 發(fā)出相應配電調(diào)度指令。所述單元系統(tǒng)的信息處理與管控模塊設有微處理器、程序與數(shù)據(jù)存儲器、通信驅 動與選通電路、I/O驅動電路、外接存儲器接口電路、時鐘、模塊電源電路、標準通信電路與 接口、系統(tǒng)總線電路與接口、顯示電路、鍵控電路和總線；其特征在于通過系統(tǒng)總線電路與 接口連接參數(shù)量測模塊，對安裝在分布式電源接入模塊和智能調(diào)控負荷輸出模塊以及連接 多組單組可控的蓄電池組成的蓄電池組的智能調(diào)度驅動模塊上的每個輸入和每個輸出線 路上的傳感器信息進行采集并分析處理，并通過電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊及電腦網(wǎng) 絡和無線/有線通信網(wǎng)實時與供電方的信息系統(tǒng)進行交互信息，根據(jù)接收的供電信息和分 類分時電價數(shù)據(jù)以及實時監(jiān)測的多能源供電參數(shù)進行比對形成配電指令，該配電指令傳送 給分布式電源接入模塊和智能調(diào)控負荷輸出模塊，依配電指令對每個輸入和每個輸出線路 上的可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關控制，完成電力調(diào)配的指令調(diào)配要求。所述智能調(diào)度驅動模塊設有微處理器、存儲器、時鐘、模塊電源電路、A/D-D/A電 路、傳感器組電路、蓄電池接口組、I/O驅動電路、充電電路、逆變電路、可電控開關組、系統(tǒng) 總線電路與接口、通信驅動與選通電路和總線；通過系統(tǒng)總線電路與接口與分布式電源接 入模塊及智能調(diào)控負荷輸出模塊相連，根據(jù)信息處理與管控模塊發(fā)送的電力調(diào)度指令與要 求發(fā)出調(diào)度驅動指令，分布式能源接入模塊及智能調(diào)控負荷輸出模塊接到指令后，完成可 電控執(zhí)行同步通斷的智能開關的相應控制；設有多端口充電電路和多端口逆變電路且每個 端口設有一個可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關，并且與蓄電池相連，根據(jù)信息處理與管控 模塊發(fā)送的充電、變電及放電調(diào)度指令與要求控制各組充電電路和逆變電路上智能開關的 通斷。為了市電和太陽能電及風電等分布式電源能夠有效合理的為用戶供電，所述分布 式電源接入模塊設有微處理器、多傳感器電路、電源接入端口組、保護電路及可電控開關 組、通信驅動與選通電路、系統(tǒng)總線電路與接口、標準數(shù)字通信電路與接口、時鐘、模塊電源 電路、存儲器和總線；具有多種電源輸入的端口，且每個端口供電線路上裝有用于監(jiān)測電參 數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器，以及由具有保護電路的可電控開關組構成的可電控執(zhí)行同步通斷 的智能開關通過系統(tǒng)總線電路與接口受控于智能調(diào)度驅動模塊。為了實現(xiàn)實時獲取供電和用電參數(shù)，所述參數(shù)量測模塊設有微處理器、存儲器、A/ D-D/A電路、參數(shù)量測電路與接口組、通信驅動與選通電路、系統(tǒng)總線電路與接口、標準數(shù)字 通信電路與接口、時鐘電路、模塊電源電路和總線；通過系統(tǒng)總線電路與接口及參數(shù)量測電 路與接口組與安裝在多種電源輸入的各端口以及充電電路和逆變電路的供電線路上用于 監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器相連，采集傳感器電路發(fā)出的傳感信號，并通過模數(shù)轉換A/D-D/A電路，將傳感信號轉換成數(shù)據(jù)信息，由微處理器處理后供信息處理與管控模塊使 用。由于用戶用電裝置包括了常規(guī)市電和常用的直流電以及各種標準的電源電力，所 述智能調(diào)控負荷輸出模塊設有微處理器、存儲器、時鐘、模塊電源電路、傳感器組電路、電力 輸入輸出保護電路及端口組、計量電路、I/O驅動電路、通信驅動與選通電路、系統(tǒng)總線電路 與接口、輸入電力控制開關組、輸出電力控制開關組、總線；由電力輸入輸出保護電路及端 口組提供多種用戶標準電源輸出的各端口，且每個端口供電線路上裝有可電控執(zhí)行同步通 斷的智能開關輸入電力控制開關組，輸出電力控制開關組，并受控于微處理器以此配合智 能調(diào)度驅動模塊完成柔性交流輸電和輕型直流輸電的電力調(diào)配輸出。為實現(xiàn)單元系統(tǒng)及多單元系統(tǒng)組網(wǎng)并完成智能化配電管控和信息共享與管理。作 為智能電網(wǎng)，要做到安全合理配電，節(jié)省用電成本，同時盡可能達到電網(wǎng)供電與用電的平 衡，就需要對分布式能源的多種電源供電參數(shù)及計劃能力，以及用電參數(shù)和計劃與用電習 慣的參量數(shù)據(jù)進行實時采集，分析和處理與判別，生成對策方案和指令，并可及時迅速傳達 到相應節(jié)點。為此，所述電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊除了與信息處理與管控模塊相 連接外，還設有微處理器、I/O驅動電路、通信驅動與選通電路、存儲器、時鐘、模塊電源電 路、無線通信電路與接口、網(wǎng)絡通信電路與接口、電信通信電路與接口、系統(tǒng)總線電路與接 口、標準通信電路與接口、總線；通過無線通信電路與接口，網(wǎng)絡通信電路與接口，電信通 信電路與接口和通信驅動與選通電路及標準通信電路與接口與標準的RS485、RS232、USB、 INTNET電腦網(wǎng)絡以及GSM、CDMA.3G和ISDN的無線/有線電信網(wǎng)相連，或通過相應接口與 內(nèi)部專用的電腦網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)與同層或上層或下層的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊相 連，集成為分布式電網(wǎng)通信系統(tǒng)，進行高速、雙向、實時及動態(tài)智能通信。實時接收電力公司通過通信網(wǎng)絡發(fā)出的計量每天不同時段、不同能源電能電力的 電費和不同能源電能選配優(yōu)先級，以及實時存有供電方下達的高峰、低谷電力價格信號及 電費費率，根據(jù)費率政策自動編制用電配電時間表，自動控制用戶內(nèi)部電力使用的策略，達 到合理配電用電，節(jié)約能源、節(jié)省電費的最佳效果。由于現(xiàn)實與未來用電均會由分布式能源的多種電源供電，在太陽能電源、風能電 源完成設備投資以后，以零能耗供電時，應盡量利用該電源，即使用電不足時，也應將多余 的電力轉入電網(wǎng)供其他單元系統(tǒng)使用或儲存起來。層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)的單元 系統(tǒng)，可做到小至家庭，容量在幾百瓦或幾千瓦；為分布式蓄電提供了便利，而且投資少，便 于管理與安全使用。為達到此效果本并考慮蓄電池的充放電特性，對充放電時間與電量均 有要求，為安全、有效、合理的進行充放電管理與控制，本實用新型設置了多組單組可控蓄 電池組成的蓄電池組，多組單組可控的蓄電池組按四個工作狀態(tài)設定為工作蓄電池組、就 緒蓄電池組、準備蓄電池組以及一組以上的備用蓄電池組構成，每組蓄電池的工作狀態(tài)由 相連的智能調(diào)度驅動模塊根據(jù)設有的監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器組電路采集的相應 參數(shù)進行設定，并通過同步通斷的可電控開關組與充電電路和逆變電路進行通斷控制。本實用新型設計的一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，由底層起步小至家 庭、樓宇、小店、學校、醫(yī)院以及機關單位、社區(qū)，大至城市，可以由小到大分級分層，深入到 千家萬戶，對于以家庭及社區(qū)、單位與片區(qū)采用安裝太陽能、風能等分布能源供電的用戶， 尤為適用?？梢源蟠鬁p少智能電網(wǎng)的投資，不僅提高電網(wǎng)的供電可靠性和資產(chǎn)的利用率，
8繁榮電力市場，抵御電網(wǎng)受到的攻擊，從而提高電網(wǎng)價值，還使千家萬戶在參與的過程中受
■、Λ
frff. ο不遠的未來，大量的分布式電源并于中壓或低壓配電網(wǎng)上運行，將徹底改變了傳 統(tǒng)的配電系統(tǒng)單向潮流的特點，通過層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)構建，形成智能化、自 動化分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)把這些分布式電源無縫集成到電網(wǎng)中來并協(xié)調(diào)運行，將可帶 來巨大的效益。除了節(jié)省對輸電網(wǎng)的投資外，它可提高全系統(tǒng)的可靠性和效率，提供對電網(wǎng) 的緊急功率和峰荷電力支持，及其他一些輔助服務功能，如無功支持、電能質量改善等；同 時，它也為系統(tǒng)運行提供了巨大的靈活性。如在風暴和冰雪天氣下，當大電網(wǎng)遭到嚴重破壞 時，這些分布式電源可自行形成孤島或微網(wǎng)向醫(yī)院、交通樞紐和廣播電視等重要用戶提供 應急供電。

圖1為本實用新型的單元系統(tǒng)方框示意圖；圖2為本實用新型的一個單元系統(tǒng)與上層級單元系統(tǒng)連接組網(wǎng)方框示意圖，圖中 A、B為系統(tǒng)單元；圖3為本實用新型的典型組網(wǎng)方框示意圖；圖4為本實用新型的信息處理與管控模塊的原理方框示意圖；圖5為本實用新型的智能調(diào)度驅動模塊的原理方框示意圖；圖6為本實用新型的分布式能源接入模塊的原理方框示意圖；圖7為本實用新型的參數(shù)量測模塊的原理方框示意圖；圖8為本實用新型的智能調(diào)控負荷輸出模塊的原理方框示意圖；圖9為本實用新型的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊的原理方框示意圖。
具體實施方式
本實用新型的具體實施例子主要用于示范性說明根據(jù)本實用新型的原理性實現(xiàn) 的一種具體實施方式
，專業(yè)技術人員可以在理解本實用新型的原理和方法的基礎上，用更 多的方式實現(xiàn)本實用新型。
以下結合附圖對層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)給予說 明，但是，本實用新型的技術與方案不限于本實施例子說明給出的內(nèi)容。如圖1所示，層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)由信息處理與管控 模塊11、智能調(diào)度驅動模塊12、分布式能源接入模塊13、參數(shù)量測模塊14、智能調(diào)控負荷輸 出模塊15和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊16，以及由多組單組可控的蓄電池組成的蓄 電池組17構成。組網(wǎng)時，一個層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)與上層級單元系統(tǒng) 連接，如圖2所示，S卩層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)A和上層級單元系 統(tǒng)B連接組網(wǎng)示意圖。單元系統(tǒng)A主要由信息處理與管控模塊11、智能調(diào)度模塊12、分布式能源接入模 塊13、參數(shù)量測模塊14、智能調(diào)控負荷輸出模塊15、電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊16、多 組蓄電池組17、INTNET網(wǎng)絡08、無線/有線通信網(wǎng)09組成；上層級單元系統(tǒng)B主要由信息 處理與管控模塊21、智能調(diào)度模塊22、分布式能源接入模塊23、參數(shù)量測模塊24、智能調(diào)控負荷輸出模塊25、電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊26、多組蓄電池組27、INTNET網(wǎng)絡08、 無線/有線通信網(wǎng)09組成。由單元系統(tǒng)A的分布式能源接入模塊13與上層級單元系統(tǒng)B的智能調(diào)控負荷輸 出模塊25 ；由單元系統(tǒng)A的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊16通過INTNET網(wǎng)絡08或無 線/有線通信網(wǎng)09與上層級單元系統(tǒng)B的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊26相連即可。圖3是層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)典型組網(wǎng)示意圖。如圖3所示，上一層 級單元系統(tǒng)All的智能調(diào)控負荷輸出模塊115與下一層級每個組網(wǎng)的單元系統(tǒng)B的分布式 能源接入模塊213、223、……、2n3分別相連；上一層級單元系統(tǒng)All的分布式能源接入模塊 113與下一層級每個組網(wǎng)的單元系統(tǒng)B的智能調(diào)控負荷輸出模塊215、225、……、2n5分別 相連；下一層級單元系統(tǒng)B21的智能調(diào)控負荷輸出模塊215與同一層級單元系統(tǒng)B22的分 布式能源接入模塊223相連、下一層級單元系統(tǒng)B22的智能調(diào)控負荷輸出模塊225與同一 層級單元系統(tǒng)B23的分布式能源接入模塊233相連、……、下一層級單元系統(tǒng)Β2.Π-1的智 能調(diào)控負荷輸出模塊2. n-1. 5與同一層級單元系統(tǒng)B2n的分布式能源接入模塊2n3相連、 下一層級單元系統(tǒng)B2n的智能調(diào)控負荷輸出模塊2n5與同一層級單元系統(tǒng)B21的分布式能 源接入模塊213相連；上一層級單元系統(tǒng)All的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊116通過 INTNET網(wǎng)絡08或無線/有線通信網(wǎng)09與下一層級每個組網(wǎng)的單元系統(tǒng)B21、B22、……、 B2n的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊216、226、……、2n6分別相連即可。層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)，其主要電控模塊的構成結合附 圖說明如下1.信息處理與管控模塊11，如圖4所示。以微處理器1101為主，通過總線1112程序與數(shù)據(jù)存儲器1102，通信驅動與選通電 路1103，I/O驅動電路1104，外接存儲器接口電路1105，時鐘1106和模塊電源電路1107相 連；通信驅動與選通電路1103還與標準通信電路與接口 1108、及系統(tǒng)總線電路與接口 1109 相連；I/O驅動電路1104連接顯示電路1110和鍵控電路1111，通過系統(tǒng)總線電路與接口 1109連接參數(shù)量測模塊14，對安裝在分布式能源接入模塊13和智能調(diào)控負荷輸出模塊15 以及連接多組單組可控的蓄電池組成的蓄電池組17的智能調(diào)度驅動模塊12上的每個輸入 和每個輸出線路上的傳感器信息進行采集并分析處理，并通過電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信 模塊16及電腦網(wǎng)絡08和無線/有線通信網(wǎng)09實時與供電方交互信息，根據(jù)接收的供電信 息和分類分時電價數(shù)據(jù)以及實時監(jiān)測的多能源供電參數(shù)進行比對形成配電指令，該配電指 令傳送給分布式能源接入模塊13和智能調(diào)控負荷輸出模塊15，依配電指令對每個輸入和 每個輸出線路上的可電控開關進行通斷控制，完成電力調(diào)配的指令調(diào)配要求。2.智能調(diào)度驅動模塊12，如圖5所示。以微處理器1201為核心，通過總線1214與存儲器1202、時鐘1203、模塊電源 1204、A/D-D/A電路1205、可電控開關組1211、I/O驅動電路1208、通信驅動與選通電路 1213相連；并由I/O驅動電路1208與充電電路1209、逆變電路1210相連；由A/D-D/A電路 1205與傳感器組電路1206相連；蓄電池接口組1207在連接充電電路1209和逆變電路1210 的同時，還與可電控開關組1211和傳感器組電路1206相連；系統(tǒng)總線電路與接口 1212與 通信驅動與選通電路1213相連；通過系統(tǒng)總線電路與接口 1212與分布式能源接入模塊13 及智能調(diào)控負荷輸出模塊15相連，根據(jù)信息處理與管控模塊11發(fā)送的電力調(diào)度指令與要求發(fā)出調(diào)度驅動指令，分布式能源接入模塊13及智能調(diào)控負荷輸出模塊15接到指令后，完 成可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關的相應控制；設有多端口充電電路和多端口逆變電路且 每個端口設有一個可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關，并且與蓄電池相連，根據(jù)信息處理與 管控模塊11發(fā)送的充電、變電調(diào)度指令與要求控制各組充電電路和逆變電路上智能開關 的通斷。3.分布式電源接入模塊13，如圖6所示。以微處理器1301為核心，通過總線1311與多傳感器電路1302，保護電路及可電控 開關組1304，通信驅動與選通電路1305，時鐘1308，模塊電源電路1309和存儲器1310相 連；分布式電源接入端口組1303與多傳感器電路1302，在電源接入端口組1303的每個輸 入端口均與保護電路及可電控開關組1304相連；系統(tǒng)總線與接口 1306和標準數(shù)字通信電 路與接口 1307連接在通信驅動與選通電路1305上；分布式電源接入模塊13的特征是具有 多種電源輸入的端口，且每個端口供電線路上裝有用于監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器， 以及由具有保護電路的可電控開關組1304構成的可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關并通過 系統(tǒng)總線與接口 1306受控于智能調(diào)度驅動模塊12。4.參數(shù)量測模塊14，如圖7所示。由微處理器1401構成嵌入式系統(tǒng)，并通過總線1410連接存儲器1402，A/D-D/A 電路1403，通信驅動與選通電路1405，時鐘電路1408和模塊電源電路1409 ；由A/D-D/A電 路1403連接參數(shù)量測電路與接口組1404 ；由通信驅動與選通電路1405與系統(tǒng)總線與接口 1406和標準數(shù)字通信電路與接口 1407相連；通過系統(tǒng)總線與接口 1406及參數(shù)量測電路與 接口組1404與安裝在多種電源輸入的各端口以及充電電路和逆變電路的供電線路上用于 監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器相連，采集傳感器電路發(fā)出的傳感信號，并通過模數(shù)轉換 電路A/D-D/A電路1403將傳感信號轉換成數(shù)據(jù)信息，由微處理器處理后供信息處理與管控 模塊11使用。5.智能調(diào)控負荷輸出模塊15，如圖8所示。以微處理器1501為控制核心，通過總線1513連接存儲器1502，時鐘1503，模塊電 源電路1504，傳感器組電路1505，計量電路1507，I/O驅動電路1508和通信驅動與選通電 路1509 ；由I/O驅動電路1508連接輸入電力控制開關組1511和輸出電力控制開關組1512， 在輸入電力控制開關組1511和輸出電力控制開關組1512還分別設有電力輸入輸出保護電 路及端口組1506 ；在電力輸入輸出保護電路及端口組1506的端口內(nèi)側分別與傳感器組電 路1505和計量電路1507相連接；由通信驅動與選通電路1509與系統(tǒng)總線接口 1510連接； 其特點是由電力輸入輸出保護電路及端口組1506提供多種用戶標準電源輸出的各端口， 且每個端口供電線路上裝有可電控執(zhí)行同步開斷的智能開關輸入電力控制開關組1511，輸 出電力控制開關組1512，并受控于微處理器1501以此完成柔性交流輸電和輕型直流輸電 的電力調(diào)配輸出。6.電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊16，如圖9所示。以微處理器1601構成的嵌入式系統(tǒng)為核心，通過總線1612與I/O驅動電路1602， 通信驅動與選通電路1603，存儲器1604，時鐘1605及模塊電源電路1606相連；再由I/O 驅動電路1602分別連接無線通信電路與接口 1607，網(wǎng)絡通信電路與接口 1608及電信通信 電路與接口 1609 ；由通信驅動與選通電路1603與系統(tǒng)總線接口電路1610及標準通信電路
11與接口 1611相連；其特征是通過無線通信電路與接口 1607，網(wǎng)絡通信電路與接口 1608，電 信通信電路與接口 1609、通信驅動與選通電路1603及標準通信電路與接口 1611與標準的 RS485、RS232、USB、INTNET電腦網(wǎng)絡以及GSM、CDMA、3G和ISDN的無線/有線通信網(wǎng)相連， 或通過相應接口與內(nèi)部專用電腦網(wǎng)絡相連，實現(xiàn)與同層或上層或下層的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向 智能通信模塊相連，集成為分布式電網(wǎng)通信系統(tǒng)，進行高速、雙向、實時及動態(tài)智能通信。7.蓄電池組17的設計特點為安全、有效、合理的進行充放電管理與控制，本實用新型設置了多組單組可控蓄 電池組成的蓄電池組17，多組單組可控的蓄電池組按四個工作狀態(tài)設定為工作蓄電池組、 就緒蓄電池組、準備蓄電池組以及一組以上的備用蓄電池組構成，每組蓄電池的工作狀態(tài) 由相連的智能調(diào)度驅動模塊12根據(jù)設有的監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器組電路1206采 集的相應參數(shù)進行設定，并通過可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關組1211與充電電路1209 和逆變電路1210進行通斷控制。上述層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)，其主要電控模塊中的模塊 電源電路包含了可以為模塊供電的備用電池，以及電參數(shù)監(jiān)測電路及模塊用電的電源切換 電路，使模塊正常運行時利用單元系統(tǒng)的蓄電池供電，特殊情況下自動切換到為模塊供電 的備用電池。系統(tǒng)建立后，將分布式電源的多種電源分別獨立接入分布式電源接入模塊的相應 接口上，再根據(jù)需要將用電器接在智能調(diào)控負荷模塊的輸出接口上。并且，由本層單元系統(tǒng) 的分布式電源接入模塊與同層及上層單元系統(tǒng)的智能調(diào)控負荷輸出模塊相連接，作為電力 輸入供應的一種；同時，由本層單元系統(tǒng)的智能調(diào)控負荷輸出模塊與同層及上層單元系統(tǒng) 的分布式電源接入模塊相連接，作為電力輸出供應的一種。再由各單元系統(tǒng)的電網(wǎng)節(jié)點參 數(shù)雙向智能通信模塊與電腦網(wǎng)絡相連，就構成了層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)。系統(tǒng)開 啟后，先由信息處理與管控模塊對系統(tǒng)進行自檢和初始化，并按約定和實時信息調(diào)用相應 軟件進行處理并生成配電方案及相應調(diào)度指令。如可預先設定授權人指定最先執(zhí)行零能 耗供電優(yōu)先，低價供電次之，常規(guī)電再次之等，遇到某種電源故障時自動隔離故障電源的供 電，調(diào)配接通其他次優(yōu)的電源進行供電并發(fā)出相應故障信息通知相關部門。由于在分布式電源電網(wǎng)條件下，為了電網(wǎng)的靈活性和用戶的自主性，每個單元都 具有多個多種電源輸入端口和多個多種電源輸出端口，在正常運行時要同時完成多個任務 的處理和控制；為此，本實用新型的層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)，各 模塊都具有獨立的微處理器，分別對預先通過軟件設定的評判數(shù)據(jù)、比對和計算方法或根 據(jù)實時接收和量測電力參數(shù)、供電計劃和階梯電價的數(shù)據(jù)信息自動進行連續(xù)不斷的動態(tài)更 新，在運行中對在線數(shù)據(jù)信號按照軟件設定的方法進行相應處理和評判，及時評測電網(wǎng)供 電質量和優(yōu)化各種能源電力的組合配電，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在的或將會發(fā)生的問題，立即按照軟 件設定的方法自動采取措施重新配電及調(diào)度，實時加以控制或糾正，通過系統(tǒng)總線以異步 通信方式實現(xiàn)單元系統(tǒng)各功能模塊并行的智能化管控。層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)會按設置的方式自動實現(xiàn)智能化管控；并可 以根據(jù)實時通信信息、授權人指定或采集的信息進行處理后，動態(tài)生成的新配電方案，重新 調(diào)整并發(fā)出供電和用電的新配電指令。使系統(tǒng)始終保持最佳和最省成本的最合理用電模 式，為用戶節(jié)省費用，為社會節(jié)省資源，大大提高分布式能源的利用率；不僅分散了分布式能源電網(wǎng)的投資，而且減少分布式電源使用的投資成本。
權利要求一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是該電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)采用信息處理與管控模塊(11)、智能調(diào)度驅動模塊(12)、分布式電源接入模塊(13)、參數(shù)量測模塊(14)、智能調(diào)控負荷輸出模塊(15)和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊(16)，以及多組單組可控蓄電池組成的蓄電池組(17)構成層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)的單元系統(tǒng)；所述單元系統(tǒng)的信息處理與管控模塊(11)、智能調(diào)度驅動模塊(12)、分布式電源接入模塊(13)、參數(shù)量測模塊(14)、智能調(diào)控負荷輸出模塊(15)和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊(16)，均采用以微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)，具有獨立的CPU處理器；所述單元系統(tǒng)中，由底層單元系統(tǒng)A的分布式電源接入模塊與上層或同層單元系統(tǒng)B的智能調(diào)控負荷輸出模塊相連接，以及由底層單元系統(tǒng)A的智能調(diào)控負荷輸出模塊與上層或同層單元系統(tǒng)B的相應的分布式電源接入模塊相連接，再由各單元系統(tǒng)的電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊通過電腦網(wǎng)絡(08)與無線/有線通信網(wǎng)(09)相連接，構成層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述信息 處理與管控模塊(11)通過系統(tǒng)總線電路(1109)與智能調(diào)度驅動模塊(12)、電網(wǎng)節(jié)點參數(shù) 雙向智能通信模塊(16)、參數(shù)量測模塊(14)相連，并通過電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊 (16)或通過電腦網(wǎng)絡(08)與電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊(16)相連；對參數(shù)量測模塊 (14)采集的參數(shù)量測數(shù)據(jù)信息和電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊(16)收到的實時數(shù)據(jù)信 息，是根據(jù)預先通過程序與數(shù)據(jù)存儲器(1102)存儲的軟件以及鍵控電路(1111)設定的數(shù) 據(jù)信息和要求進行分析、處理，并發(fā)出相應配電調(diào)度指令。
3.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述單元 系統(tǒng)的信息處理與管控模塊(11)設有微處理器(1101)、程序與數(shù)據(jù)存儲器(1102)、通信驅 動與選通電路(1103)、1/0驅動電路(1104)、外接存儲器接口電路(1105)、時鐘(1106)、模 塊電源電路(1107)、標準通信電路與接口(1108)、系統(tǒng)總線電路與接口(1109)、顯示電路 (1110)、鍵控電路(1111)、總線(1112)，通過系統(tǒng)總線電路與接(1109)連接參數(shù)量測模塊 (14)，對安裝在分布式電源接入模塊(13)和智能調(diào)控負荷輸出模塊(15)，以及連接蓄電池 組(17)的智能調(diào)度驅動模塊(12)上的每個輸入和每個輸出線路的傳感器信息進行采集并 分析處理，并通過電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊(16)及電腦網(wǎng)絡(08)和無線/有線通 信網(wǎng)(09)實時與供電方的信息系統(tǒng)交互信息，根據(jù)接收的供電信息、分類分時電價數(shù)據(jù)以 及實時監(jiān)測的多能源供電參數(shù)進行比對形成配電指令，該配電指令傳送給分布式電源接入 模塊(13)和智能調(diào)控負荷輸出模塊(15)，依配電指令對每個輸入和每個輸出線路上的可 電控執(zhí)行同步通斷的智能開關控制，完成電力調(diào)配指令的調(diào)配要求。
4.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述智 能調(diào)度驅動模塊(12)設有微處理器(1201)、存儲器(1202)、時鐘(1203)、模塊電源電路 (1204)、A/D-D/A電路(1205)、傳感器組電路(1206)、蓄電池接口組(1207)、I/O驅動電 路(1208)、充電電路(1209)、逆變電路(1210)、可電控開關組(1211)、系統(tǒng)總線電路與接 口(1212)、通信驅動與選通電路(1213)、總線(1214)；通過系統(tǒng)總線電路與接口(1212) 與分布式電源接入模塊(13)及智能調(diào)控負荷輸出模塊(15)相連，根據(jù)信息處理與管控模 塊(11)發(fā)送的電力調(diào)度指令和要求發(fā)出調(diào)度驅動指令，分布式電源接入模塊(13)及智能 調(diào)控負荷輸出模塊(15)接到指令后，完成可電控執(zhí)行同步通斷的智能開關的相應控制；設有多端口充電電路和多端口逆變電路，且每個端口設有一個可電控執(zhí)行同步通斷的智能開 關，所述端口與蓄電池相連，根據(jù)信息處理與管控模塊(11)發(fā)送的充電、變電及放電調(diào)度 指令和要求控制各組充電電路和逆變電路上智能開關的通斷。
5.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述分 布式電源接入模塊(13)設有微處理器(1301)、多傳感器電路(1302)、電源接入端口組 (1303)、保護電路及可電控開關組(1304)、通信驅動與選通電路(1305)、系統(tǒng)總線電路與 接口(1306)、標準數(shù)字通信電路與接口(1307)、時鐘(1308)、模塊電源電路(1309)、存儲器 (1310)、總線(1311)，具有多種電源輸入的端口，且每個端口供電線路上裝有用于監(jiān)測電參 數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器，以及由具有保護電路的可電控開關組(1304)構成的可電控執(zhí)行 同步通斷的智能開關通過系統(tǒng)總線電路與接口(1306)受控于智能調(diào)度驅動模塊(12)。
6.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述參數(shù) 量測模塊(14)設有微處理器(1401)、存儲器(1402)、A/D-D/A電路(1403)、參數(shù)量測電路 與接口組(1404)、通信驅動與選通電路(1405)、系統(tǒng)總線電路與接口(1406)、標準數(shù)字通 信電路與接口(1407)、時鐘電路(1408)、模塊電源電路(1409)、總線(1410)；通過系統(tǒng)總線 電路與接口(1406)及參數(shù)量測電路與接口組(1404)與安裝在多種電源輸入的各端口以及 充電電路和逆變電路的供電線路上用于監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器相連，采集傳感器 電路發(fā)出的傳感信號，并通過模數(shù)轉換A/D-D/A電路(1403)，將傳感信號轉換成數(shù)據(jù)信息， 由微處理器處理后供信息處理與管控模塊(11)使用。
7.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述智能 調(diào)控負荷輸出模塊(15)設有微處理器(1501)、存儲器(1502)、時鐘(1503)、模塊電源電路 (1504)、傳感器組電路(1505)、電力輸入輸出保護電路及端口組(1506)、計量電路(1507)、 I/O驅動電路(1508)、通信驅動與選通電路(1509)、系統(tǒng)總線接口電路(1510)、輸入電力控 制開關組(1511)、輸出電力控制開關組(1512)、總線(1513)，由電力輸入輸出保護電路及 端口組(1506)提供多種用戶標準電源輸出的各端口，且每個端口供電線路上裝有可電控 執(zhí)行同步通斷的智能開關輸入電力控制開關組(1511)、輸出電力控制開關組(1512)，并受 控于微處理器(1501)以此配合智能調(diào)度驅動模塊(12)完成柔性交流輸電和輕型直流輸電 的電力調(diào)配輸出。
8.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述電網(wǎng) 節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊(16)設有微處理器(1601)、1/0驅動電路(1602)、通信驅動與 選通電路(1603)、存儲器(1604)、時鐘(1605)、模塊電源電路(1606)、無線通信電路與接 口(1607)、網(wǎng)絡通信電路與接口(1608)、電信通信電路與接口(1609)、系統(tǒng)總線接口電路 (1610)、標準通信電路與接口(1611)、總線(1612)，通過無線通信電路與接口(1607)、網(wǎng)絡 通信電路與接口(1608)、電信通信電路與接口(1609)、通信驅動與選通電路(1603)及標 準通信電路與接口(1611)與標準的RS485、RS232、USB、INTNET電腦網(wǎng)絡(08)，以及GSM、 CDMA、3G和ISDN的無線/有線通信網(wǎng)(09)相連，或通過相應接口與內(nèi)部專用的電腦網(wǎng)絡相 連，實現(xiàn)與電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊相連，集成為分布式電網(wǎng)通信系統(tǒng)，進行高速、 雙向、實時及動態(tài)智能通信。
9.根據(jù)權利要求1所述一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述多組 單組可控蓄電池組成的蓄電池組(17)按四個工作狀態(tài)設定為工作蓄電池組、就緒蓄電池組、準備蓄電池組以及一組以上的備用蓄電池組構成，每組蓄電池的工作狀態(tài)由相連的智 能調(diào)度驅動模塊(12)根據(jù)設有的監(jiān)測電參數(shù)和溫度參數(shù)的傳感器組電路(1206)采集的 相應參數(shù)進行設定，并通過同步通斷的可電控開關組(1211)與充電電路(1209)、逆變電路 (1210)進行通斷控制。
專利摘要本實用新型是一種層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)，采用參數(shù)量測模塊、電網(wǎng)節(jié)點參數(shù)雙向智能通信模塊、信息處理與管控模塊、智能調(diào)度驅動模塊、分布式能源接入模塊和智能調(diào)控負荷輸出模塊，以及由多組單組可控蓄電池組成的蓄電池組構成層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)的單元系統(tǒng)；所述底層的一個單元系統(tǒng)與同層或上層的單元系統(tǒng)相連接，構成層級構造的分布式電源智能電網(wǎng)系統(tǒng)。其具有可自愈、有實時監(jiān)測與計量調(diào)度，會激勵用戶、能抵御攻擊、容許包括新能源在內(nèi)的各種不同發(fā)電形式的接入和互聯(lián)互供等優(yōu)點；在智能電網(wǎng)中，用戶還可以反客為主，成為供電者，使用戶屋頂?shù)奶柲茈姲迳a(chǎn)的電力傳至電網(wǎng)統(tǒng)一配送，為用戶創(chuàng)造價值。
文檔編號H02J3/00GK201742093SQ20102025082
公開日2011年2月9日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2010年6月30日
發(fā)明者周錫衛(wèi) 申請人:周錫衛(wèi)