变电站交直流混合微网站用电系统的控制方法与流程

本发明涉及电力自动化技术领域，尤其是一种变电站交直流混合微网站用电系统的控制方法。

背景技术：

随着智能化变电站的普及，站内直流负荷越来越大，需要配置的蓄电池容量也越来越大。站用电系统直流网络电源形式单一，可靠性不够。站用电系统整流逆变器及蓄电池等配置齐全，站顶闲置空间足够，完全满足引入光伏电源，构建交直流混合微网的要求。

变电站交直流混合微网站用电系统具有交直流混合微网减少电力电子变换环节，控制简单的优势。微网的并网和孤岛两种运行状态下，需要不同的控制策略来满足不同的控制目标。交直流混合微网应用到变电站站用电系统后，需针对性开发控制策略，满足变电站的运行要求。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种变电站交直流混合微网站用电系统的控制方法，控制交直流混合微网站用电系统在并网和孤岛状态下的运行状态，以满足变电站在正常和事故工况下的运行要求。本发明采用的技术方案是：

一种变电站交直流混合微网站用电系统的控制方法，包括：

在正常情况下，交直流混合微网站用电系统并网运行，交流网络的电压、频率由电网支撑；光伏电池采用最大功率点跟踪控制；当蓄电池荷电状态小于设定阈值时，储能双向变流器根据光伏电池的光伏出力进行充电控制；交直流双向变流器以直流母线电压为控制目标工作于整流模式；

当蓄电池荷电状态大于设定阈值时，储能双向变流器待机以保护蓄电池；交直流双向变流器根据光伏出力，当光伏出力小于直流网络负荷时，以直流母线电压为控制目标工作于整流模式，当光伏出力大于直流网络负荷时工作于逆变模式，将直流网络多余的电能逆变到交流网络；

在事故情况下，控制平台将交直流双向变流器切除；光伏电池依旧采用最大功率点跟踪控制；储能双向变流器根据光伏出力，切换为以维持直流母线电压稳定为目标的放电或充电模式。

进一步地，在正常情况下，所述当蓄电池荷电状态小于设定阈值时，储能双向变流器根据光伏电池的光伏出力进行充电控制，具体是：

储能双向变流器的充电功率依据光伏电池的光伏出力变化而相应变化以平抑光伏出力波动。

进一步地，在事故情况下，所述储能双向变流器根据光伏出力，切换为以维持直流母线电压稳定为目标的放电或充电模式，具体是：

光伏出力小于直流网络负荷时，则储能双向变流器工作于放电模式，当光伏出力大于直流网络负荷，储能双向变流器待机或对蓄电池充电。。

进一步地，蓄电池荷电状态的设定阈值为95%。

本发明的优点在于：变电站交直流混合微网站用电系统的控制策略有效利用了交直流混合微网的优势，减少能量变换环节，降低能量变换损耗，控制目标无需考虑无功和频率，只需关注电压稳定，简化控制过程。考虑了变电站在正常和事故工况下的运行要求，满足不同负荷的供电需求，提高站用电系统的可靠性，适应智能变电站直流负荷不断增大的需要，有利于系统的稳定运行，降低推广应用难度，保障变电站的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明的变电站交直流混合微网站用电系统电原理图。

图2为本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

变电站交直流混合微网站用电系统，如图1所示，包括直流网络、交流网络、光伏电池、蓄电池、光伏变流器、储能双向变流器、通信用变流器、ups电源、交直流双向变流器、信息采集模块和控制平台；控制平台可以是后台的服务器或电脑；直流网络中设有直流母线l1，交流网络中设有交流母线l2；

该站用电系统中存在直流负荷、通信负荷、交流负荷、ups负荷；ups负荷主要是一些在供电异常时需要即刻切换供电的设备负荷，ups负荷接在ups电源上；

交流网络由站用变压器供电，满足交流负荷及正常情况下的ups负荷用电需求；直流网络在正常情况下由交流电源整流及光伏电池共同供电，满足直流负荷、通信负荷用电需求，在事故情况下，由光伏电池和蓄电池共同供电，满足ups电源所接的ups负荷、通信负荷及直流负荷的用电需求。

交流母线l2从站用变压器取电；图1中，1#站用变压器和2#站用变压器的输出分别接自动切换器ats的两个输入端，自动切换器ats的输出端接交流母线l2；两个能自动切换的站用变压器可提供更好的交流供电安全性；

ups电源的交流输入端通过断路器jk1接交流母线l2，直流输入端通过断路器jk2接直流母线l1，ups电源的供电端用于连接ups负荷（图1中由于空间有限未标出ups负荷）；

交流母线l2接断路器jk3的一端，断路器jk3的另一端用于连接交流负荷；图1中仅画了一个交流负荷的断路器jk3，实际存在一个或多个交流负荷的断路器；

交直流双向变流器的一端连接直流母线l1，另一端连接交流母线l2；

光伏电池通过断路器dk1连接光伏变流器的输入端，光伏变流器的输出端通过断路器dk4连接直流母线l1；光伏变流器将光伏电池的输出电压转换为直流母线l1上的直流电压220vdc，并具有一定的稳压能力；光伏电池可利用变电站站顶闲置空间，在夏季可遮挡阳光，降低站内高低压室温度；

蓄电池通过断路器dk2连接储能双向变流器的一端，储能双向变流器的另一端通过断路器dk5连接直流母线l1；

直流母线l1连接断路器dk3的一端，断路器dk3的另一端用于连接直流负荷；图1中仅画了一个直流负荷的断路器dk3，实际存在一个或多个直流负荷的断路器；

直流母线l1连接通信用变流器的输入端，通信用变流器的输出端用于连接通信负荷；通信用变流器可将220vdc转换为48vdc电压；

信息采集模块连接光伏电池、蓄电池和直流母线l1，负责采集光伏电池出力、直流母线电压及蓄电池相关参数，并将采集的参数发送至控制平台；

控制平台连接并控制光伏变流器、储能双向变流器、通信用变流器和交直流双向变流器；

交直流混合微网站用电系统由控制平台综合控制；控制策略如下：

在正常情况下，交直流混合微网站用电系统并网运行，交流网络的电压、频率由大电网支撑；光伏电池采用最大功率点跟踪控制（mttp），最大化利用清洁能源；当蓄电池荷电状态（soc）小于95%时，储能双向变流器根据光伏电池的光伏出力进行充电控制，平滑直流网络功率曲线，比如光伏出力越大则储能双向变流器相应充电功率就越大，可以平抑光伏出力波动；交直流双向变流器以直流母线电压为控制目标工作于整流模式；当蓄电池荷电状态（soc）大于95%时，储能双向变流器待机以保护蓄电池；交直流双向变流器根据光伏出力，当光伏出力小于直流网络负荷时，以直流母线电压为控制目标工作于整流模式（即将交流网络的交流电进行整流供给给直流网络），当光伏出力大于直流网络负荷时工作于逆变模式，将直流网络多余的电能逆变到交流网络，给交流网络负荷供电。

在事故情况下，变电站需保证1h～2h的事故停电时间内ups负荷、直流负荷和通信负荷的供电；微网控制平台将交直流双向变流器切除；光伏电池依旧采用最大功率点跟踪控制，最大化利用清洁能源；储能双向变流器根据光伏出力，切换为以维持直流母线电压稳定为目标的放电或充电模式，也就是说，光伏出力小于直流网络负荷时，则储能双向变流器工作于放电模式，当光伏出力大于直流网络负荷，储能双向变流器待机或对蓄电池充电（不过后一种情形几乎不出现，因为配置的光伏电池的光伏出力较难超过所有的直流网络负荷。）在事故情况下，直流网络的负荷为直流负荷、通信负荷、ups负荷。