基于pcc处储能的微电网保护与切换一体化控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，在PCC处通过本地信息的采集与分析，判断微电网运行状态，并通过对PCC本地装置设备的控制，实现微电网稳定的并网运行、离网运行、并网/离网无缝切换以及防孤岛保护，保证微电网对内部负荷的不间断可靠供电，提高了微电源的利用率以及电网的可靠性，具有良好的应用前景。
【专利说明】基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，属于微电网【技术领域】。
【背景技术】
[0002]微电网作为分布式发电的高级结构形式，可以将多种分布式电源、负荷、储能有效地组织起来，既可以与外部大电网并网运行，也可以离网运行，正常情况下，微电网与配电网并网运行，配电网为其提供电压和频率支撑，当配电网出现故障或者需要检修时，微电网与配电网的公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)立即断开,微电网由并网运行模式转入离网运行模式，继续为微电网内负荷供电，提高微电网内的供电可靠性。但是，微电网由并网运行转为离网运行时，会失去配电网的电压支撑，不能保证微电网内分布式电源出力和负荷的功率平衡，导致微电网无法保持电压和频率的稳定，严重时造成分布式电源退出运行，负荷断电，整个微电网崩溃。
[0003]因此，为了确保微电网内负荷的供电连续性，研究微电网由并网运行向离网运行切换以及离网运行向并网运行切换的控制方法具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的克服现有技术中的不足，提供的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，在PCC处通过本地信息的采集与分析，判断微电网运行状态，并通过对PCC本地装置设备的控制，实现微电网稳定的并网运行、离网运行、并网/离网无缝切换以及防孤岛保护，保证微电网对内部负荷的不间断可靠供电，提高了微电源的利用率以及电网的可靠性。
[0005]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0006]—种基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法,其特征在于:
[0007]步骤(I)，在微电网的PCC固态开关处设置储能单元，储能单元和PCC固态开关通过PCC综合控制单元统一管理控制；
[0008]步骤(2)，PCC综合控制单元通过采集PCC固态开关处的电气信息和PCC固态开关的通断信息，判断微电网所处运行状态；
[0009]步骤(3)，根据微电网所处运行状态，通过对储能单元的控制模式切换和PCC固态开关通断的协调配合控制，实现微电网防孤岛保护和并/离网无缝切换的一体化控制。
[0010]前述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:步骤
(2)，PCC综合控制单元通过采集PCC固态开关处的电气信息和PCC固态开关的通断信息，判断微电网所处运行状态的过程为，PCC综合控制单元实时采集PCC固态开关处的电压信息，当电压相位的变化值或电压频率超过阀值时，则检测出微电网孤岛状态；当电压幅值变化率超过阀值时，调整储能单元输出无功功率，若电压频率变化率超过阀值，则同样检测出微电网孤岛状态。[0011]前述的的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:步骤(3)实现微电网防孤岛保护的过程为，若PCC综合控制单元检测出微电网孤岛状态后，则防孤岛保护立即动作，断开固态开关，微电网进行离网切换。
[0012]前述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:步骤
(3)对储能单元的控制模式切换为在正常运行时PCC综合控制单元根据判断的微电网所处运行状态，在四种模式间进行灵活切换，保证微电网内负荷的连续可靠供电，所述四种模式包括并网控制模式、离网控制模式、并网暂态控制模式和离网暂态控制模式。
[0013]前述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:PCC综合控制单元在四种模式间进行灵活切换包括主动离网切换、被动离网切换和并网切换。
[0014]前述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:主动离网切换的方法，包括以下步骤，
[0015](I) PCC综合控制单元接收来自微电网的调度中心或EMS的主动离网切换指令；
[0016](2)PCC综合控制单元关断PCC固态开关，并切换储能单元控制方式为离网暂态控制模式，以流过PCC固态开关的实际电流与参考电流值之差作为PI的输入，其输出作为离网暂态控制模式的电压调节量，在PCC固态开关的两侧形成以反向电压，加速电流过零，实现PCC固态开关快速关断。
[0017](3)PCC综合控制单元检测到PCC固态开关快速关断后，切换储能单元控制方式为离网控制模式，为微电网提供频率和电压支撑，储能单元离网模式的参考电压和参考频率/相角的值取离网瞬间公共配电网的电压和频率/相角的值，以最大限度减小储能单元投入对微电网的冲击影响。
[0018]前述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:被动离网切换的方法，包括以下步骤，
[0019](I)PCC综合控制单元根据PCC处电气信息，检测出微电网处于孤岛运行状态，防孤岛保护动作关断PCC固态开关，同时，切换储能单元的控制方式为离网控制模式；
[0020](2)PCC综合控制单元向微电网的调度中心或EMS发送孤岛运行状态信号，根据孤岛前流过PCC固态开关的功率切除等额的负荷或分布式电源；
[0021](3)若微电网不能稳定运行，则进一步解裂，依照规划好的计划孤岛切除负荷及分布式电源，优先保证重要负荷供电，待频率电压稳定后再投入分布式电源及其他负荷。
[0022]前述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:并网切换的方法，包括以下步骤，
[0023](I)PCC综合控制单元检测到配电网恢复供电且电能质量符合要求，将微电网重新并网运行；
[0024](2)微电网并网前切换储能单元的控制方式为并网暂态控制模式，采用调整储能单元离网模式下的参考电压和参考频率的方式进行控制，使微电网的电压和相角与配电网保持一致，当微电网和配电网电压的电压和相角满足表达式(I)时，闭合PCC固态开关，
[0025]
【权利要求】
1.基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于: 步骤(1)，在微电网的PCC固态开关处设置储能单元，储能单元和PCC固态开关通过PCC综合控制单元统一管理控制； 步骤(2)，PCC综合控制单元通过采集PCC固态开关处的电气信息和PCC固态开关的通断信息，判断微电网所处运行状态； 步骤(3)，根据微电网所处运行状态，通过对储能单元的控制模式切换和PCC固态开关通断的协调配合控制，实现微电网防孤岛保护和并/离网无缝切换的一体化控制。
2.根据权利要求1所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:步骤(2)，PCC综合控制单元通过采集PCC固态开关处的电气信息和PCC固态开关的通断信息，判断微电网所处运行状态的过程为，PCC综合控制单元实时采集PCC固态开关处的电压信息，当电压相位的变化值或电压频率超过阀值时，则检测出微电网孤岛状态；当电压幅值变化率超过阀值时，调整储能单元输出无功功率，若电压频率变化率超过阀值，则同样检测出微电网孤岛状态。
3.根据权利要求1所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:步骤(3)实现微电网防孤岛保护的过程为，若PCC综合控制单元检测出微电网孤岛状态后，则防孤岛保护立即 动作，断开固态开关，微电网进行离网切换。
4.根据权利要求1所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:步骤(3)对储能单元的控制模式切换为在正常运行时PCC综合控制单元根据判断的微电网所处运行状态，在四种模式间进行灵活切换，保证微电网内负荷的连续可靠供电，所述四种模式包括并网控制模式、离网控制模式、并网暂态控制模式和离网暂态控制模式。
5.根据权利要求4所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:PCC综合控制单元在四种模式间进行灵活切换包括主动离网切换、被动离网切换和并网切换。
6.根据权利要求5所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:主动离网切换的方法，包括以下步骤， (1)PCC综合控制单元接收来自微电网的调度中心或EMS的主动离网切换指令； (2)PCC综合控制单元关断PCC固态开关，并切换储能单元控制方式为离网暂态控制模式，以流过PCC固态开关的实际电流与参考电流值之差作为PI的输入，其输出作为离网暂态控制模式的电压调节量，在PCC固态开关的两侧形成以反向电压，加速电流过零，实现PCC固态开关快速关断。 (3)PCC综合控制单元检测到PCC固态开关快速关断后，切换储能单元控制方式为离网控制模式，为微电网提供频率和电压支撑，储能单元离网模式的参考电压和参考频率/相角的值取离网瞬间公共配电网的电压和频率/相角的值，以最大限度减小储能单元投入对微电网的冲击影响。
7.根据权利要求5所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:被动离网切换的方法，包括以下步骤， (1)PCC综合控制单元根据PCC处电气信息，检测出微电网处于孤岛运行状态，防孤岛保护动作关断PCC固态开关，同时，切换储能单元的控制方式为离网控制模式； (2)PCC综合控制单元向微电网的调度中心或EMS发送孤岛运行状态信号，根据孤岛前流过PCC固态开关的功率切除等额的负荷或分布式电源； (3)若微电网不能稳定运行，则进一步解裂，依照规划好的计划孤岛切除负荷及分布式电源，优先保证重要负荷供电，待频率电压稳定后再投入分布式电源及其他负荷。
8.根据权利要求5所述的基于PCC处储能的微电网保护与切换一体化控制方法，其特征在于:并网切换的方法，包括以下步骤， (1)PCC综合控制单元检测到配电网恢复供电且电能质量符合要求，将微电网重新并网运行； (2)微电网并网前切换储能单元的控制方式为并网暂态控制模式，采用调整储能单元离网模式下的参考电压和参考频率的方式进行控制，使微电网的电压和相角与配电网保持一致，当微电网和配电网电压的电压和相角满足表达式(I)时，闭合PCC固态开关，
【文档编号】H02J3/28GK103560538SQ201310551559
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月8日 优先权日:2013年11月8日
【发明者】窦晓波, 张琪, 孙纯军, 吴在军, 胡敏强, 钱康, 王作民, 宗柳 申请人:东南大学, 江苏省电力设计院