微电网系统无缝切换控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种微电网系统无缝切换控制方法。
【背景技术】
[0002]现有研宄和实践已表明，将分布式发电供能系统以微电网的形式接入公共电网并网运行，与公共电网互为支撑，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。微电网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与公共电网并网运行，也可以孤立运行。
[0003]相较于传统的发电技术，分布式发电供能系统由于采用就地能源，通过合理的规划设计，在灾难性事件发生导致大电网瓦解的情况下，可以保证对重要负荷的供电，并有助于大电网快速恢复供电，降低大电网停电造成的社会经济损失；分布式发电的输配电损耗很低，无需建配电站，可降低或避免附加的输配电成本，并且根据用户需求，分布式发电在实际应用中可以提供多种服务，如备用发电，削峰填谷等。分布式电源将成为未来大型电网的有力补充和有效支撑，是未来电力系统的发展趋势之一。
[0004]但是，在相关技术中，微电网从与公共电网的并网模式切换为孤网模式时，往往造成某些负载在一定时间例如2-3分钟内停电，甚至需要停电更长的时间。
【发明内容】
[0005]本发明的目的旨在至少在一定程度上解决上述的技术问题之一。为此，本发明需要提出一种微电网系统无缝切换控制方法，该控制方法可以保证微电网的并网与孤网切换的快速性，解决在并网转换成孤网运行时造成的停电问题。
[0006]为解决上述问题，本发明实施例提出一种微电网无缝切换控制方法，其中，所述微电网系统包括光伏供电网、发电机供电网、蓄电池供电网、控制系统和负载，所述光伏供电网、发电机供电网和所述蓄电池供电网均接入交流母线，公共电网通过PCC(programmablecomputer controller，可编程计算机控制器)开关接入所述交流母线，通过所述交流母线为连接的负载供电，其中，所述负载包括一级负载、二级负载和三级负载，所述一级负载连接不间断电源并通过一级负荷控制开关接入所述交流母线，所述控制方法包括以下步骤:在所述公共电网正常时，所述控制系统控制所述光伏供电网和所述发电机供电网与所述公共电网并网运行，所述蓄电池供电网处于并网待机模式；在检测到所述公共电网异常时，所述控制系统控制所述一级负荷控制开关断开以使所述一级负载由所述不间断电源供电，其中，所述不间断电源的额定输出功率满足:PUPS>PU，Pups为所述不间断电源的额定功率，Pu为所述一级负载的额定功率；所述PCC开关在检测到所述公共电网异常时在Trca时间内自动断开，并将所述PCC开关的状态信号反馈至所述蓄电池供电网；所述蓄电池供电网在检测到所述PCC开关断开时，在Tsa时间内从并网待机模式切换为孤网模式，并提供电压参考源至所述交流母线；其中，Tpcci和T SC1满足:T PCC1+Tscl〈TvcS T PCC1+TSC1〈TG，Tve为所述光伏供电网允许的掉电间断时间，Te为所述发电机供电网允许的掉电间断时间，并且，所述蓄电池供电网的额定功率满足:Psc>Pu+Pu，Psc为所述蓄电池供电网的额定功率，P U为在应急状态持续工作的所述二级负载的额定功率，Pu为在应急状态持续工作的所述三级负载的额定功率。
[0007]根据本发明实施例的微电网系统无缝切换控制方法，控制系统在检测到公共电网异常时，控制无间断电源为一级负载继续供电，以及PCC开关断开的时间和蓄电池供电网从并网待机模式切换为孤网模式的时间之和小于光伏供电网和发电机供电网的允许的掉电间断时间，并且由蓄电池供电网提供电压参考源至交流母线，保证光伏供电网、发电机供电网、二级负载和三级负载的状态保持不变，从而实现无缝切换，保证从并网切换为孤网运行的快速性和连续性，避免切换过程中造成二级负载和三级负载的停电问题。
[0008]具体地，所述蓄电池供电网包括:蓄电池组；双向电池控制器和双向逆变器，所述双向电池控制器与所述蓄电池组连接，所述双向逆变器分别与所述双向电池控制器和所述交流母线连接；中央控制器，在处于并网待机模式时，所述中央控制器控制所述双向逆变器进行整流输出以维持所述蓄电池供电网内的直流母线电压，并控制所述双向电池控制器处于待机状态。
[0009]具体地，在处于所述并网待机模式时，所述双向电池控制器检测所述蓄电池组的电量，当所述蓄电池组的电量小于预设电量时，向所述蓄电池组进行充电。
[0010]进一步地，所述蓄电池供电网在检测到所述PCC开关处于断开状态时，在Tsa时间内从并网待机模式切换为孤网模式，并提供电压参考源至所述交流母线，具体包括:所述中央控制器检测到所述PCC开关处于断开状态时，控制所述双向电池控制器由待机状态切换为放电状态以控制所述蓄电池组放电以维持所述直流母线电压；以及所述中央控制器控制所述双向逆变器由整流状态切换为逆变状态以输出电压参考源至所述交流母线。
[0011]在本发明的一些实施例中，上述控制方法还包括:在Tpra+Tsc^间之后，所述光伏供电网和所述发电机供电网并入所述电压参考源以维持所述二级负载和所述三级负载持续取电；以及所述控制系统控制所述一级负荷控制开关闭合以维持所述一级负载持续取电，从而可以在停电或者公共电网故障时为负载提供稳定电源。
[0012]在本发明的一些实施例中，上述控制方法还包括:在检测到所述公共电网恢复正常之后，所述控制系统控制所述PCC开关在Trcc2+Tsc2时间内闭合；以及所述蓄电池供电网从孤网模式切换为并网待机模式。
[0013]具体地，其中，!'■+!^〈!^且T PCC2+TSC2<TG, Trcc2为所述PCC开关从孤网转并网的模式切换直至发出状态确认的时间，Tsc2为所述蓄电池供电网的孤网转并网待机模式切换时间。
[0014]进一步地，上述控制方法还包括:在Ira2+!^时间之后，所述控制系统控制所述光伏供电网和所述发电机供电网与所述公共电网并网运行。
[0015]在本发明的一些实施例中，所述蓄电池供电网从孤网切换为并网待机模式具体包括:所述中央控制器控制所述双向逆变器由逆变状态切换为整流状态以维持所述直流母线电压；以及所述中央控制器控制所述双向电池控制器由放电状态切换为待机状态。
[0016]本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0017]本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0018]图1为根据本发明的一个具体实施例的微电网系统的电路示意图；
[0019]图2为根据本发明的一个实施例的微电网系统无缝切换控制方法的流程图；以及
[0020]图3为根据本发明的另一个具体实施例的微电网系统无缝切换控制方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而