一种混合发电式微电网的黑启动方法、装置及设备与流程

本发明涉及微电网技术领域，特别是一种混合发电式微电网的黑启动方法、装置及设备。

背景技术：

随着国家乡村振兴战略规划的实施和调整能源结构等大时代潮流下，推动智能电网的微电网领域发展、提高农村新能源开发利用是推动能源生产和利用方式改革的重要方向和重要内容。

目前微电网在并网状态下具有一定的富余电力，在大电网突发断电的时候，微电网能够实现黑启动对大电网进行反供电，但是微电网切换黑启动的情况下很难做到对整个片区稳定供电，因此传统微电网的黑启动方案并不理想。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种混合发电式微电网的黑启动方法、装置及设备，通过预设定微电网黑启动的供电对象，以及基于混合发电方式，保证黑启动的反供电能够稳定稳定运行不会出现断供等情况。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种混合发电式微电网的黑启动方法，包括以下步骤：

获取当前能够启动供电的分布式电源的个数、种类及供电功率，分布式电源应至少包含一个种类的恒频恒压的分布式电源；

判断当前停电片区内的需要恢复运行的应急设备的总功率，所述应急设备的信息预登记在控制系统中，所述应急设备按紧急程度划分若干优先级；

确定安全启动环境，启动对接大电网的交流母线的升压变压器；

将分布式电源的供电功率按优先级分配到所述应急设备上。

进一步，分布式电源中包括了沼气发电电源和光伏发电电源，控制系统在黑启动瞬间获取沼气发电电源和光伏发电电源的瞬时供电功率，并根据沼气发电电源和光伏发电电源的运行规律确定本次黑启动下沼气发电电源和光伏发电电源能够稳定供应的供电功率。

进一步，沼气发电电源和光伏发电电源的运行规律，由神经网络计算单元收集沼气发电电源和光伏发电电源在并网状态下的运行数据得到，神经网络计算单元与控制系统相连进行数据交换。

进一步，沼气发电电源和光伏发电电源在并网状态下的运行数据至少包括沼气池的投料周期、日照时长、供电峰谷值和电压转变阈值。

进一步，当前停电片区的交流母线电压为110kv，分布式电源的输出端为10kv，并汇总到所述升压变压器接入当前停电片区的交流母线，所述升压变压器为10kv升压成110kv。

进一步，恒频恒压的分布式电源对pq模式的分布式电源进行控制，使pq模式的分布式电源达到并网状态的电压和频率。

进一步，将分布式电源的供电功率按优先级分配到所述应急设备上包括以下步骤：

对比当前需要恢复运行的应急设备的总功率与分布式电源的总功率；

若当前需要恢复运行的应急设备的总功率大于分布式电源的总功率，则选择优先级最高的应急设备进行供电，然后再选择次一优先级的应急设备，以此类推，使得分布式电源的总功率大于或等于接受供电的所述应急设备的总功率且分布式电源的功率余量无法再满足多一台所述应急设备；否则分布式电源全部供电到所述应急设备。

进一步，确定安全启动环境包括以下步骤：

试启动并网状态下不运行的恒频恒压的分布式电源；

获取恒频恒压的分布式电源的瞬间电流和电压，若高于上限值则接入滤波分压支路再启动，若低于下限值则挂起并等待一段时间后重新检测电流和电压，若处于许可范围内则直接启动；

确定连接所述应急设备的线路是否接通，不接通的线路所对应的所述应急设备在本次黑启动中剔除出供电对象范围。

一种混合发电式微电网的黑启动装置，包括：

对内检测单元，用于获取当前能够启动供电的分布式电源的个数、种类及供电功率，分布式电源应至少包含一个种类的恒频恒压的分布式电源；

对外检测单元，用于判断当前停电片区内的需要恢复运行的应急设备的总功率，所述应急设备的信息预登记在控制系统中，所述应急设备按紧急程度划分若干优先级；

自检单元，用于确定安全启动环境，启动对接大电网的交流母线的升压变压器；

处理单元，用于将分布式电源的供电功率按优先级分配到所述应急设备上。

一种混合发电式微电网的黑启动设备，其特征在于：包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如上述任一项所述的混合发电式微电网的黑启动方法。

所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述任一项所述的混合发电式微电网的黑启动方法。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：本发明预设应急设备的对象以及为应急设备设定优先级，以适应混合发电式微电网在黑启动时供应电力不稳定的情况，使混合发电式微电网能够将现有的供电功率首先供给到优先级高的应急设备，如医院维持生命设备或者无自启动能力的机组等，从而维持供电片区的秩序和快速恢复供电。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例的整体流程示意图；

图2是本发明实施例的确定安全启动环境的流程示意图；

图3是本发明实施例的分配供电功率的流程示意图；

图4是本发明实施例的装置中单元架构示意图；

图5是本发明实施例的设备中的连接示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。

首先，本发明实施例中涉及到的混合式微电网，应包括能够切换成v/f模式的分布式电源，即恒频恒压的分布式电源，还包括具有pq模式的分布式电源，在大电网断电后，v/f模式的分布式电源启动并使pq模式的分布式电源达到与大电网同频同压的运行状态，另外，黑启动的控制系统可以为plc、微处理器板等具有存储和逻辑处理能力的设备。

参照图1，本发明实施例的第一方面提供了一种混合发电式微电网的黑启动方法，包括以下步骤：

s1，获取当前能够启动供电的分布式电源的个数、种类及供电功率，分布式电源应至少包含一个种类的恒频恒压的分布式电源；

s2，判断当前停电片区内的需要恢复运行的应急设备的总功率，所述应急设备的信息预登记在控制系统中，所述应急设备按紧急程度划分若干优先级；

s3，确定安全启动环境，启动对接大电网的交流母线的升压变压器；

s4，将分布式电源的供电功率按优先级分配到所述应急设备上。

在控制系统中预先录入对接的片区的应急设备的资料，如220kv往下的一个110kv节点所覆盖的片区，可以包含医院应急设备、安全设备和无自启动能力的机组等，相应的资料应包括供电线路长度、供电损耗、耗电功率、耗电时间和优先级等，在微电网进入黑启动时，将微电网中富裕的功率按照优先级供给到相应的应急设备。

优选地，分布式电源中包括了沼气发电电源和光伏发电电源，控制系统在黑启动瞬间获取沼气发电电源和光伏发电电源的瞬时供电功率，并根据沼气发电电源和光伏发电电源的运行规律确定本次黑启动下沼气发电电源和光伏发电电源能够稳定供应的供电功率。由于沼气发电电源和光伏发电电源的发电功率不稳定，因此需要按照运行规律来确定黑启动后一段时间内能够供应的功率，通常来说黑启动为大电网反供电的时间不会太长，在这段时间内电网运维人员会进行抢修，因此相应的对沼气发电电源和光伏发电电源的供电功率的预测，限于24小时或48小时内即可。

至于运行规律的预测，由神经网络计算单元收集沼气发电电源和光伏发电电源在并网状态下的运行数据得到，神经网络计算单元与控制系统相连进行数据交换，其中，沼气发电电源和光伏发电电源在并网状态下的运行数据至少包括沼气池的投料周期、日照时长、供电峰谷值和电压转变阈值。举例来说，大电网断电持续时间内，可以预见光伏发电电源的供电功率会由于日照变化而变化，同时断电持续时间内天气对日照也有一定的影响，由神经网络统计并自动得到当前环境状况，结合光伏发电电源当前的供电功率，可以较为准确地预测光伏发电电源的功率变化情况，从而在断电持续时间内动态调整微电网的总的输出功率。

在本实施例中，当前停电片区的交流母线电压为110kv，分布式电源的输出端为10kv，并汇总到所述升压变压器接入当前停电片区的交流母线，所述升压变压器为10kv升压成110kv。即本实施例的微电网适用于市镇区域等片区的供电，当然随着微电网规模的增大可以相应扩展供电区域，但通常不会接到大电网220kv的节点。

参照图3，优选地，将分布式电源的供电功率按优先级分配到所述应急设备上包括以下步骤：

s41，对比当前需要恢复运行的应急设备的总功率与分布式电源的总功率；

s42，若当前需要恢复运行的应急设备的总功率大于分布式电源的总功率，则选择优先级最高的应急设备进行供电，然后再选择次一优先级的应急设备，以此类推，使得分布式电源的总功率大于或等于接受供电的所述应急设备的总功率且分布式电源的功率余量无法再满足多一台所述应急设备；否则分布式电源全部供电到所述应急设备。

微电网在黑启动时应保证自身供电功率满足相应的所述应急设备，无法满足所有已登记的应急设备的情况下，按照优先级来排序，为高优先级的应急设备供电，并且微电网最好能预留一定的功率余量以适应分布式电源突发输出下降的情况。

参照图2，优选地，确定安全启动环境包括以下步骤：

s31，试启动并网状态下不运行的恒频恒压的分布式电源；

s32，获取恒频恒压的分布式电源的瞬间电流和电压，若高于上限值则接入滤波分压支路再启动，若低于下限值则挂起并等待一段时间后重新检测电流和电压，若处于许可范围内则直接启动；

s33，确定连接所述应急设备的线路是否接通，不接通的线路所对应的所述应急设备在本次黑启动中剔除出供电对象范围。

黑启动具有无可预测的特点，因此在切换到黑启动前应保证各路线畅通。

参照图4，本发明实施例还提供了一种混合发电式微电网的黑启动装置，在该混合发电式微电网的黑启动装置1000中，包括但不限于：对内检测单元1100、对外检测单元1200、自检单元1300和处理单元1400。

其中，对内检测单元1100，用于获取当前能够启动供电的分布式电源的个数、种类及供电功率，分布式电源应至少包含一个种类的恒频恒压的分布式电源；

对外检测单元1200，用于判断当前停电片区内的需要恢复运行的应急设备的总功率，所述应急设备的信息预登记在控制系统中，所述应急设备按紧急程度划分若干优先级；

自检单元1300，用于确定安全启动环境，启动对接大电网的交流母线的升压变压器；

处理单元1400，用于将分布式电源的供电功率按优先级分配到所述应急设备上。

需要说明的是，由于本实施例中的一种混合发电式微电网的黑启动装置与上述的一种混合发电式微电网的黑启动方法基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本装置实施例，此处不再详述。

本发明实施例还提供了一种混合发电式微电网的黑启动设备，该混合发电式微电网的黑启动设备2000可以是任意类型的智能终端，例如手机、平板电脑、个人计算机等。

具体地，该混合发电式微电网的黑启动设备2000包括：一个或多个控制处理器2010和存储器2020，图5中以一个控制处理器2010为例。

控制处理器2010和存储器2020可以通过总线或者其他方式连接，图5中以通过总线连接为例。

存储器2020作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的混合发电式微电网的黑启动方法对应的程序指令/模块，例如，图4中所示的指令接收单元1100、参考值生成单元1200、分区单元1300、选定单元1400和修复单元1500。控制处理器2010通过运行存储在存储器2020中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行混合发电式微电网的黑启动装置1000的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的混合发电式微电网的黑启动方法。

存储器2020可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据混合发电式微电网的黑启动装置1000的使用所创建的数据等。此外，存储器2020可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器2020可选包括相对于控制处理器2010远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该混合发电式微电网的黑启动设备2000。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器2020中，当被所述一个或者多个控制处理器2010执行时，执行上述方法实施例中的混合发电式微电网的黑启动方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至s4，实现图4中的单元1100-1500的功能。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被图5中的一个控制处理器2010执行，可使得上述一个或多个控制处理器2010执行上述方法实施例中的混合发电式微电网的黑启动方法，例如，执行以上描述的图1中的方法步骤s1至s4，实现图4中的单元1100-1400的功能。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(readonlymemory,rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory,ram)等。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。