对与固态变压器集成的电力基础设施的控制

本公开内容涉及控制电力基础设施。例如，对电力基础设施的控制可以包括在不同变化状况（例如故障或不平衡）下对电力基础设施进行操作。

背景技术：

1、当前，全球能量相关的碳（co2）排放量每年超过368亿吨。交通运输约占全球co2排放的四分之一。载具（诸如陆地载具和海上船只）转换为电力传动系统（electric powertrains）预期将大幅降低co2排放。电动载具的这种激增给现有的电力基础设施已经带来了新的挑战，这些基础设施当前可能没有足够的通用性或灵活性来有效地对不同的变化状况（例如故障或不平衡）做出反应。

技术实现思路

1、一种植根于计算机技术的所要求保护的解决方案克服了计算机技术领域特别出现的问题（特别是对用于电力或能量（下文称为“能量”）分配的电力基础设施、网络或电网（下文称为“基础设施”）的维护和控制）。能量可以由一个或多个电源供应，并经由一个或多个连接或线路（诸如传输线路（下文称为“传输线路”））分配到一个或多个站。这些传输线路可以连接到总线，例如公共耦合点（pcc）。总线将一个或多个站与一个或多个电源集成或连接起来。一个或多个站中的任何一个或全部可以包括一个或多个固态变压器（sst），以生成和/或分配不同形式（例如直流（dc）和交流（ac））和不同电压的能量。sst被配备双向地向站传输能量和/或从站递送能量的能力。所要求保护的解决方案有助于实现附加功能，以无缝适应不同的变化状况、场景和/或情况（下文称为“变化状况”）。

2、每个站可能包括例如一个或多个充电器、电池、发电机、电动机、变电站和/或能量源（下文称为“能量源”）。每个站还可以与一个或多个端口、信道、变电站、线路或连接（下文称为“端口”）集成，这些端口、信道、变电站、线路或连接连接、链接、附接或插入（下文称为“连接”）到实体、设备或负载（下文称为“实体”），这些实体、设备和负载可以从站中汲取（draw）或消耗能量。

3、电力基础设施还可以包括控制器，其可以检测电力基础设施内的变化条件，并控制电力基础设施的操作以调整或适应这些变化状况。变化状况可包括例如电力基础设施内的故障（例如，降低或受损的性能）。在一些示例中，故障表现为传输质量的降低，这可以通过传输线路和/或总线处的电压降低、电流降低、干扰增加或能量质量降低来证明。在其他示例中，故障可包括电力基础设施的至少一部分中断（outage），和/或对能量的需求、需要、赤字和/或请求（例如，其可能超过特定站或端口处的可用能量）。

4、在确定是否从一个或多个站供应无功功率或有功功率时，控制器可以区分故障或故障类型。在电力基础设施的背景下，无功功率可用于通过维持电力基础设施内的电压（例如，在总线或传输线路处）来维持电力基础设施的稳定性，以用于高效的能量传输，但不直接用于实体的能量消耗。因此，当控制器正在协调来自一个或多个站的无功功率的供应时，控制器正在维持电力基础设施的质量，而不是向实体供应可消耗的能量。在实现无功功率补偿时控制器确定供应无功功率的故障可包括电力基础设施内的电压降低，但电力基础设施保持连接或至少部分操作。相反，有功功率可以直接用于实体的能量消耗。控制器确定在诸如中断的故障（其中电压为零或可忽略不计的值）期间供应有功功率。

5、在一些示例中，如果控制器检测到中断，则控制器可以控制一个站从能量获取模式切换到能量供应模式。在能量供应模式期间，该站可以供应能量以临时恢复电力基础设施的至少一部分，而不是获得能量。附加地或可替代地，在故障期间，特定站或端口处的能量或调度的能量的某些请求可能超过或耗尽可用的能量供应，这导致潜在的不足。控制器可以指引该站的一个或多个其他端口向该特定端口传输或分配能量。

6、附加地或可替代地，变化状况可包括不平衡和/或不规则。不平衡可包括跨越不同站和/或特定站的不同端口内的可用电能的不均匀分布。

7、本发明的实施例实施一种用于控制电力基础设施的系统。该系统包括耦合到一个或多个站的一个或多个接口。每个站包括一个或多个固态变压器（sst）。一个或多个站可操作以经由总线从电源接收第一电能。每个站可操作以将第二电能传输到一个或多个实体。每个站还可操作以朝向总线将第三电能传输回。该系统还包括控制器系统，该控制器系统包括一个或多个接口和控制器。控制器系统还包括一个或多个硬件处理器；以及存储计算机指令的存储器，计算机指令在由一个或多个硬件处理器执行时被配置为执行操作的。这些操作包括：检测或推断电力基础设施内故障的存在，故障指示电力基础设施的至少一部分的中断或性能损失。这些操作还包括响应于检测到故障的存在，确定故障类型。这些操作还包括基于故障类型，调整站中的特定站的操作以补偿故障，调整操作包括协调第三电能朝向总线的传输以补偿故障。

8、在一些实施例中，确定故障类型包括检测到故障类型包括电压降；并且协调第三电能的传输包括协调特定站以朝向总线注入无功功率的一部分以补偿电压降。

9、在一些实施例中，确定故障类型包括检测到故障类型包括中断；并且协调第三电能的传输包括基于特定站内存储的电能选择特定站以朝向总线传输第三电能。

10、在一些实施例中，选择特定站包括基于与特定站对应的预期能量需求来确定特定站具有剩余的存储能量。

11、在一些实施例中，当由一个或多个硬件处理器执行时，计算机指令还被配置为执行：将特定站的模式从能量获取模式切换到能量供应模式，其中能量供应模式将一个或多个特定站变换或转换为一个或多个构网型逆变器（grid-forming inverters）。

12、在一些实施例中，当由一个或多个硬件处理器执行时，计算机指令还被配置为执行：从特定实体接收对来自第一站的紧急电能的请求；确定请求的紧急水平或优先级水平；确定第一站处的存储能量不足以满足请求；以及选择性地重新分配来自除第一站之外的一个或多个其他站的外部电能以满足该请求。第一站可以包括特定站或不同站。

13、在一些实施例中，确定紧急水平或优先级水平是基于特定实体的类型。

14、在一些实施例中，将外部电能从一个或多个其他站选择性地重新分配到第一站包括与相应的其他站处的可用能量水平成比例地重新分配外部电能。

15、在一些实施例中，当由一个或多个硬件处理器执行时，计算机指令还被配置为执行：检测电力基础设施内的不平衡，该不平衡包括跨不同站的可用电能的不均匀分布；以及响应于检测到不平衡，至少在不同站的子集之间选择性地重新分配可用电能。

16、在一些实施例中，一种方法由电力基础设施内的控制器系统实施。控制器系统包括控制器和一个或多个接口，所述接口耦合到一个或多个站并与之通信，每个站包括一个或多个固态变压器（sst）。该方法包括在一个或多个站处经由总线从电源接收第一电能；在一个或多个站处将第二电能传输到一个或多个实体；检测电力基础设施内故障的存在，其中故障指示电力基础设施的至少一部分的中断或性能损失；响应于检测到故障的存在，确定故障的类型；以及基于故障的类型，调整一个或多个站中的特定站的操作以补偿故障，其中操作的调整包括协调从特定站朝向电力基础设施的总线传输第三电能，以补偿故障。

17、在一些实施例中，确定故障的类型包括：检测到故障类型包括电压降；并且其中协调第三电能的传输包括协调特定站以朝向总线注入无功功率的一部分以补偿电压降。

18、在一些实施例中，确定故障类型包括检测到故障类型包括中断；并且其中协调第三电能的传输包括基于特定站内存储的电能选择特定站以朝向总线传输第三电能。

19、在一些实施例中，选择特定站包括基于与特定站对应的预期能量需求来确定特定站具有剩余的存储能量。

20、在一些实施例中，该方法还包括将特定站的模式从能量获取模式切换到能量供应模式，其中能量供应模式将一个或多个特定站变换或转换为一个或多个构网型逆变器。

21、在一些实施例中，该方法还包括从特定实体接收对来自第一站的紧急电能的请求；确定请求的紧急水平或优先级水平；确定所述第一站处的存储能量不足以满足该请求；以及选择性地重新分配来自除第一站之外的一个或多个其他站的外部电能以满足该请求。第一站可以包括特定站或不同站。

22、在一些实施例中，确定紧急水平或优先级水平是基于特定实体的类型。

23、在一些实施例中，将外部电能从一个或多个其他站选择性地重新分配到第一站包括与相应的其他站处的可用能量水平成比例地重新分配外部电能。

24、在一些实施例中，确定故障类型包括确定故障类型包括电能的波形内的谐波失真；并且协调第三电能的传输包括协调特定站传输谐波信号以抵消谐波失真。

25、在一些实施例中，该方法包括检测电力基础设施内的不平衡，该不平衡包括跨不同站的可用电能的不均匀分布；以及响应于检测到不平衡，在不同站的至少一个子集之间选择性地重新分配可用电能。

26、在参考附图考虑以下描述和所附权利要求时，本文公开的系统、方法和非暂时性计算机可读介质的这些和其他特征，以及结构的相关元件的操作方法和功能，以及部件的组合和制造经济性将变得更加明显，所有附图都形成本说明书的一部分，其中相似的参考数字标示各个图中的相应部分。然而，应当明确理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在作为本发明限制的定义。