[发明专利]层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统及方法

权利要求书

1.一种层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统，其特征在于，所述配电系统由多个层次组网的单节点系统构成，所述单节点系统由电能交换器、交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器层次组网构成；所述配电系统的单节点系统中的电能交换器高压侧交、直流接口分别连接在高压交流配电线路和高压直流配电线路上，电能交换器低压侧交、直流接口生成交流用电线路和中压直流配电线路，分别连接交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器；所述单节点层次组网后，各单节点系统中的电能交换器通过高压交流配电线路和高压直流配电线路实现互联；

所述电能交换器的低压侧交流接口通过交流用电线路连接拥有相应电压等级并网接口的交流并网型电力集能器，以及具有相应电压等级的分布式电源、储能和交流负荷的接入；所述电能交换器的低压侧直流接口通过中压直流配电线路连接拥有相应电压等级并网接口的直流并网型电力集能器，以及具有相应电压等级的分布式电源、储能和直流负荷的接入；

所述交流并网型电力集能器的中低压侧直流用电接口实现相应电压等级的分布式电源、储能、直流负荷的接入，所述直流并网型电力集能器的低压侧直流用电接口实现相应电压等级的分布式电源、储能、直流负荷的接入；

所述电能交换器的高压侧交流接口、直流接口连接高压交、直流配电线路，各节点系统中的电能交换器通过高压交、直流配电线路实现横向组网互联；电能交换器到交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器，再到交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器下级的不同电压等级及形式纵向组网，所述横向组网和纵向组网构建层次组网的全可控灵活配电系统；

电能交换器提供的高压侧交流、直流接口用于连接高压交流配电线路AC1kV～35kV、高压直流配电线路DC1.5kV～65kV，其低压侧的交流接口用于连接交流用电线路AC100V～380V，低压侧直流接口用于连接中压配电线路DC150V～800V；交流并网型电力集能器则提供对应于电能交换器低压侧交流接口的交流并网接口AC100V～380V，并提供中低压侧直流用电接口，用于连接低压直流用电线路DC5V～48V和中压直流用电线路DC100V～400V；直流并网型电力集能器则提供对应于电能交换器低压侧直流接口的直流并网接口DC150V～800V，并提供中低压直流用电接口，用于连接低压直流用电线路DC5V～48V和中压直流用电线路DC100V～400V；

所述电能交换器内部包括相互连接的电气信息层和电气物理层；所述电气信息层包括监测模块、智能控制模块、通信模块和信息处理模块；所述电气物理层电力电子固态模块、电能接口模块储能模块；所述电气物理层中各模块互有连接；所述智能控制模块、通信模块与所述电力电子固态模块连接，共同完成电能交换器和电力集能器内部交、直流电能灵活变换，从实现灵活配电系统的交直流无缝混合；

所述电力电子固态模块包括依次连接的固态模块控制器、保护与驱动模块和测感模块；所述电能交换器电能接口模块包括高压交流接口、高压直流接口、低压交流接口和中压直流接口；所述交流并网型电力集能器电能接口模块包括交流并网接口、中压直流接口、低压直流接口；所述直流并网型电力集能器电能接口模块包括直流并网接口、中压直流接口、低压直流接口；

所述电能交换器分别与交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器通过多种通讯协议的转换和多种信息交互，实现区域内电能交换器、交流并网型电力集能器、直流并网型电力集能器的智能控制以及相应电压等级及形式的分布式电源、可控负荷等的即插即用。

2.如权利要求1所述的交直流无缝混合全可控灵活配电系统，其特征在于，所述电能交换器用于提供高压侧交流、直流接口,以及低压侧交流、直流接口；所述交流并网型电力集能器用于提供交流侧并网接口和中低压侧直流用电接口；所述直流并网型电力集能器用于提供中压侧直流配电并网接口和中低压侧直流用电接口；

3.一种应用权利要求1-2中任一项所述的层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统的配电方法，其特征在于，所述灵活配电系统的配电方法包括下述步骤：

步骤1：确定全可控灵活配电系统的单个节点层次组网模型，构建单个节点系统；

步骤2：将多个层次组网的单节点系统中的电能交换器高压侧交直流接口分别连接在高压交流配电线路和高压直流配电线路上，实现横向组网互联，结合步骤1组成层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统；

所述步骤1中，单个节点层次组网模型包括电能交换器、交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器，所述交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器均与电能交换器连接；

所述步骤2中，所述电能交换器的低压交流接口通过交流用电线路连接拥有相应电压等级并网接口的交流并网型电力集能器，以及接入的相应电压等级的分布式电源、储能和交流负荷；所述电能交换器的低压直流用电接口通过直流用电线路连接拥有相应电压等级并网接口的直流并网型电力集能器，以及接入的相应电压等级的分布式电源、储能和直流负荷；

所述交流并网型电力集能器的中低压直流用电接口实现相应电压等级的分布式电源、储能、直流负荷的接入；所述直流并网型电力集能器的中低压直流用电接口实现相应电压等级的分布式电源、储能、直流负荷的接入；所述电能交换器的高压交流接口、直流接口分别连接高压交、直流配电线路，各节点系统中的电能交换器通过高压交流配电线路、高压直流配电线路实现横向组网；电能交换器到交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器，再到交流并网型电力集能器和直流并网型电力集能器下级的不同电压等级及形式纵向组网，所述横向组网和纵向组网构建层次组网的交直流无缝混合全可控灵活配电系统。