申请/专利权人：中国科学院电工研究所

申请日：2021-11-16

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN114069658B

主分类号：H02J3/26

分类号：H02J3/26;H02J3/38;H02J3/32;H02J3/50;H02J3/48

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：一种微电网离网时刻的控制方法，步骤如下：步骤1，初始化，标定微电网内负荷、发电单元、并离网储能系统属性和参数；步骤2，基于并网时分析微电网在离网时刻，测控系统对并离网储能系统、发电单元功率和可控负荷的调控方法；步骤3，当微电网持续离网时，通过微电网内各负荷点的功率因数αbeari与电压ubeari乘积或比值大小排序，衡量每个负荷点质量优劣同步控制；步骤4，在微电网离网发生时负荷减载，造成线路三相不平衡，通过电压排序sortUas,Ubs,Ucs筛选出高、中、低电压，并进行比较分析进行控制；步骤5，离网时分析微电网并网时刻，测控系统对可控设备调控。

主权项：1.一种微电网离网时刻的控制方法，其特征在于，所述的微电网离网时刻的控制方法步骤如下：步骤1，初始化将台区微电网所有可控设备，包括：主要可控负荷、非主要可控负荷、发电单元、并离网储能系统的相关数据录入测控系统中，进行属性标定和参数设定，以台区变压器为原点确定各设备的相对距离及位置；录入测控系统的台区微电网所有可控设备的相关数据，包括：负荷的功率，发电单元的容量、功率，并离网储能系统的输入、输出功率，并离网储能系统容量及其剩余容量的上、下限；以台区变压器为原点，标定主要负荷、非主要负荷、风电、光伏和其它发电单元与台区变压器的相对距离、位置及线路型号；测控系统实时接收上级的故障信号和调度指令，向下读取微电网电力参数及所有设备信息；当接收到上级并网或故障信息时依据前一时刻的历史数据，结合当前微电网各设备的电网特性，控制保障每一设备的电网质量；步骤2，测控系统实时读取台区所有可控设备数据，计算分析微电网在离网时刻并离网储能系统和发电单元的功率，对并离网储能系统和发电单元的功率进行调控，方法如下：1测控系统实时读取台区所有可控设备数据，包括：并离网储能系统吸收或释放功率pzes、剩余电量soc；每台发电单元的输出电压upow1,upow2…upown、功率ppow1,ppow2……ppown；每个非主要负荷点的功率Pnbear1,Pnbear2,……,Pnbearn；主要负荷的功率因数αmbear1,αmbear2,……,αmbearn、电压umbear1,umbear2,……,umbearn和功率Pmbear1,Pmbear2,……,Pmbearn；台区变压器功率PB、电流IB和电压UB；对计算所有发电单元的总功率和所有非主要负荷的总功率：发电单元总功率：非主要可控负荷总功率：其中，Pnbear为非主要可控负荷的总功率；Pbear为总的可控负荷的总功率；Pmain为主要负荷的总功率；pinbear为第i台非主要可控负荷功率；Pnbear1,Pnbear2,……,Pnbearn分别为第1台到第n台的非主要可控负荷功率；pzpow为发电单元的总功率；pipow为第i台发电单元功率，i∈1,2，...，n；upow1,upow2…upown分别为第1到第n台的发电单元输出电压；ppow1,ppow2……ppown分别为第1到第n台发电单元的输出功率；IB为台区变压器低压侧电流；PB为台区变压器低压侧功率；UB为台区变压器低压侧电压；soc为并离网储能系统储能电池剩余容量；αmbear1,αmbear2,……,αmbearn分别为第1台到第n台主要负荷的功率因数；umbear1,umbear2,……,umbearn分别为第1台到第n台主要负荷的电压；Pmbear1,Pmbear2,……,Pmbearn分别为第1台到第n台主要负荷的功率；n≥1的整数；2微电网并网时，测控系统计算并离网储能系统和发电单元的功率，以便在微电网发生离网时对相关设备进行控制，具体如下：2.1在并网时刻，当台区变压器低压侧电流IB＜0时；潮流方向为微电网向电网供电，测控系统通过所有发电单元发电总功率pzpow、并离网储能系统释放或吸收功率pzes和台区变压器低压侧功率PB，分别计算所有负荷的消耗功率Pall、未来离网时刻微电网内负荷需求功率Pbear，最终得到未来微电网支撑功率Pfzes；2.1.1当未来微电网支撑功率Pfzes＜0时，说明所有发电单元的总输出功率pzpow大于负荷需求功率Pbear，由此在未来发生离网时，未来微电网支撑功率Pfzes为微电网通过并离网储能系统吸收或减载多余的发电单元功率；由此测控系统对并离网储能系统的储能剩余容量soc进行分析：2.1.1.1当并离网储能系统的soc＜socu时，测控系统依据预测离网时刻的未来微电网支撑功率Pfzes，在发生离网时对并离网储能系统发出对微电网吸收功率指令；2.1.1.2当并离网储能系统的soc≥socu时，将不减裁非主要可控负荷，测控系统依据上网的台区变压器低压侧功率PB、所有发电单元发电总功率pzpow，计算每台发电单元功率的分配系数μzes，通过每台发电单元功率分配系数μzes和每台发电单元输出功率Ppowi，计算得到每台发电单元的减载功率Pzesi；在未来离网发生时，测控系统依据每台发电单元的减载功率Pzesi，对每台发电单元发出降低功率输出指令；2.2当并网时刻台区变压器低压侧电流IB≥0时；潮流方向由电网向微电网供电，说明微网内的发电单元和并离网储能系统不能满足负荷用电需求，此时测控系统依据台区变压器的输出功率PB、所有发电单元总的功率pzpow、并离网储能系统吸收或释放功率pzes，分别计算所有负荷消耗功率Pall，未来离网时刻的负荷需求功率Pbaer，最终得到预测离网时刻未来微电网支撑功率Pfzes；2.2.1当未来微电网支撑功率Pfzes≥0时，说明发电单元输出功率pzpow小于负荷需求功率Pbaer，需要并离网储能系统释放功率，并离网储能系统对微电网所释放的功率为未来微电网支撑功率Pfzes；由此测控系统对并离网储能系统的储能剩余容量soc进行分析：2.2.1.1当并离网储能系统的soc≥socl时，测控系统依据预测离网时刻未来微电网支撑功率Pfzes，在发生离网时对并离网储能系统发出对微电网释放功率指令代码，令并离网储能系统对微电网释放功率Pfzes；2.2.1.2当并离网储能系统的soc＜socl时，并离网储能系统启动保护程序，微电网进入停电状态；2.2.2当未来微电网支撑功率Pfzes＜0时；说明由于非主要可控负荷减裁后，所有发电单元的总输出功率pzpow大于负荷需求功率Pbaer，由此未来微电网支撑功率Pfzes为未来离网时刻并离网储能系统吸收或减裁多余的发电单元功率；此时测控系统读取并离网储能系统的剩余容量soc，分析在不同剩余容量下的并离网储能系统吸收或释放功率，分配发电单元发电功率：2.2.2.1当并离网储能系统的soc＜socu时，在发生离网时测控系统依据预测离网时刻未来微电网支撑功率Pfzes，对并离网储能系统发出对微电网吸收功率指令，令并离网储能系统对微电网吸收功率Pfzes；2.2.2.2当并离网储能系统的soc≥socu时，测控系统选取部分非主要可控负荷设备，其负荷功率之和应小于等于未来微电网支撑功率的绝对值|Pfzes|禁止减裁；其中，socu为并离网储能剩余容量的上限值；socl为并离网储能系统剩余容量的下限值；soc为并离网储能系统的剩余容量；μzes为每台发电单元功率分配系数；Pzesi为每台发电单元减少的输出功率值；Ppowi为每台发电单元输出功率；Pzes为并离网储能系统吸收或释放功率；Pfzes为未来微电网支撑功率；i∈1,2,3……n，n≥1为整数；步骤3，微电网发生离网后的治理，方法如下：当微电网持续离网运行时，由于微电网由并网到离网的改变，非主要负荷的减裁，发电单元输出功率的调整，造成微电网有功功率、无功功率的改变，当某个负荷点处的功率因数αbeari小于等于功率因数下限值αl，即αbeari≤αl，当同时伴有电压ubeari上下超限，该点为电网质量严重处于超标状态；测控系统当读取某个负荷点电压ubeari小于等于电压下限Ulgb1+β％，即ubeari≤Ulgb1+β％时，测控系统通过微电网内各点的功率因数αbeari与对应该点的电压ubeari乘积计算，当αbeari·ubeari的乘积值越小，说明该点电网质量相对越差，以此通过αbeari·ubeari乘积的大小，可直接衡量微电网中每个负荷点质量相对优劣；同样，当测控系统读取某个负荷点电压ubeari大于等于电压上限Uugb1-β％，即ubeari≥Uugb1-β％时，通过微电网内各点的功率因数αbeari与对应该点的电压ubeari比值计算，当的乘积值越小，说明该点电网质量相对越差，以此通过比值的大小，直接衡量微电网中每个负荷点质量相对优劣，并依据相邻负荷点的负荷功率因数αbeari，计算补偿无功功率Qbeari，通过发电单元改变有功率和无功功率输出或并离网储能系统吸收微电网公率进行补偿；其中，Ulgb为电压下限标准值；Uugb为电压上限标准值；αl为功率因数下限值；β∈1,2,3……10；αbear1,αbear2……αbearn为对应可控负荷点1～n的功率因数；ubear1,ubear2,……,ubearn为对应可控负荷点1～n的电压；ubeari为第i点负荷电压；Qbeari为无功功率；upow1,upow2…upown为对应发电单元1～n的输出电压；i∈1,2,3……n；n≥1；步骤4，三相不平衡治理，方法如下由于在微电网线路中存在着大量的单相负荷和部分发电单元，每条线路的负荷和发电单元的同时率不同，在微电网离网发生时非主要可控负荷的减载，极易造成线路的三相不平衡；由此测控系统依据初始化定位，分别找到三相电网相对末端设备并读取相关数据，分析每个单相电压Uas、Ubs、Ucs的高低，对每相电压按照高、中、低排序sortUas,Ubs,Ucs，计算高电压与低电压的差值，将电压差值ΔUm与电压差允许阈值Umδ比较，依据不同的比较结果进行相应的控制；步骤5，微电网离网时，测控系统对微网并网时刻的并离网储能系统、发电单元的功率进行调控和非主要负荷运行投入，方法如下：测控系统接收上级调度指令和实时监测大电网状态，当允许微电网并网时，测控系统启动并离网储能系统进行电网同期调控，同时测控系统依据当前微电网离网状态，进行并网工作流程：1电网同期合闸成功后，并离网储能系统由电压源模式转换为电流源模式，此时并离网储能系统依据当前剩余电量soc状态自适应充放电控制；2为防止为微电网质量突变，依据离网时减载非主要负荷情况由小到大依次恢复非主要负荷投入工作；3为防止为微电网质量突变，依据离网时发电单元发电现况，依次分时恢复发电单元正常发电。

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