一种基于互联网的功率平衡控制方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种功率平衡控制系统及方法，尤其涉及一种基于互联网的功率平衡 控制系统及方法。
【背景技术】
[0002] 电力系统的互联能够带来显著的经济效益：一方面可以解决我国一次能源地理分 布不均匀的问题；另一方面可以利用时差削峰填谷，减少电力系统的备用，充分合理地利用 电力系统的容量。但随着电力系统规模的扩大，其中任一元件发生故障都有可能引起事故 范围的蔓延。倘若电网结构不够强壮，或者安全自动装置不够健全，或者措施失当，都有可 能使系统陷入稳定危机，甚至造成系统稳定破坏，乃至全网崩溃，从而给国民经济的发展带 来严重影响。自2003年美加"8 ? 4"大停电以来，世界各地不断出现大规模停电事故。
[0003] 电力系统一个重要的特征是电力供应与需求实时平衡，由于电力不能大容量储 存，而负荷是时刻变化的，因此，电力供应要求动态调节，以满足负荷实际变化的需求。但 是，随着电力系统规模的日益扩大，负荷与电源相距甚远，当地的电力供应可能来自几千公 里之外的发电厂，这给实时性功率平衡带来很大的问题，虽然电力系统是一个具有很大惯 性的系统，但一旦负荷需求变化过大，电源反应来不及跟上，就可能会引起功率失衡，导致 系统崩溃等事故发生。另外，随着风电、光伏发电等可再生能源的大规模并网发电，由于功 率平衡而导致的电力系统的安全稳定性显得日益突出。
[0004] 互联网的出现将提高能源的利用效率与电网的稳定性，但是，由于可再生能源的 波动与负荷的变化、特别是可再生能源的随机性引起的功率不平衡问题仍然很严峻。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于互联网的功率平衡控制系统，该系统能使得低成 本实现电网功率平衡。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种基于互联网的功率平衡控制方法，该方法可基于 上述系统达到上述功能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提出了一种基于互联网的功率平衡控制系统，其与电 网连接，该基于互联网的功率平衡控制系统包括：电阻负荷，控制单元，电力海绵，直流电压 检测装置，交流电流检测装置和交流电压检测装置；其中：
[0008] 所述电力海绵串接于电网的交流母线和电阻负荷之间，所述电力海绵的控制端与 所述控制单元的控制信号输出端连接；
[0009] 所述直流电压检测装置，其与电力海绵的直流母线连接，以检测电力海绵的直流 电压UDe，所述直流电压检测装置还与控制单元的直流信号输入端连接；
[0010] 所述交流电流检测装置串接于所述电网的交流母线和电力海绵之间，以检测输入 电力海绵的交流电流is，所述交流电流检测装置还与控制单元的交流电流信号输入端连 接；
[0011] 所述交流电压检测装置与电网的交流母线连接，以检测输入电力海绵的交流电压 us，所述交流电压检测装置还与控制单元的交流电压信号输入端连接；
[0012] 所述控制单元还与互联网连接，以从互联网获取功率偏差AP;所述控制单元包 括第一比例积分控制器和第二比例积分控制器；所述控制单元根据下述模型获得电力海绵 交流电压控制量u q和电力海绵直流电压控制量u d:
[0013] Uq= / (Piref-Pjdt
[0014] ud= kp2*(UDCref-UDC)+kl2* J (UDCref-UDC)dt
[0015] 式中，kpl为第一比例积分控制器的比例系数；ku为第一比例积分控制器的积分系 数；P lraf表示所述电阻负荷的功率参考值，其为设定的电阻负荷初始功率P i。和从互联网获 取的功率偏差A P之和；Pi表示电阻负荷功率，* /s * ，其中Us是由接收自 交流电压检测装置的交流电压^得到的交流电压幅值，I 3是由接收自交流电流检测装置 的交流电流1得到的交流电流幅值，-表示交流电压与交流电流的功角；kp2为第二比例积 分控制器的比例系数，k l2为第二比例积分控制器的积分系数；U 为设定的直流电压给定 值；
[0016] 所述控制单元将电力海绵交流电压控制量uq和电力海绵直流电压控制量u d进行 dq-abc派克反变换，得到与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号ua、u b、u。，控制单元 通过其控制信号输出端将与交流三相分别对应的电力海绵脉宽调制信号113、1^、1!。传输给电 力海绵的控制端，以控制电力海绵加在所述电阻负荷上的电压，使得电阻负荷功率Pi为设 定的电阻负荷初始功率P w与从互联网获取的功率偏差A P之和。
[0017] 本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统，用于平抑电网的功率波动，使得 低成本实现电网功率平衡。具体来说，该系统通过在电网的交流母线与电阻负荷之间串联 接入电力海绵，以比例积分、dq/abc坐标变换为控制手段，控制所述电力海绵以电阻负荷初 始功率Pi。与从互联网获取的功率偏差A P之和作为电阻负荷功率P i的控制目标，调节与 其串联的所述电阻负荷上的电压，以控制电阻负荷功率Pi满足自身功率需求的同时吸收或 输出从互联网获取的功率偏差AP，从而平衡电网功率。
[0018] 在本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述功率偏差AP为电网中 的功率扰动，该功率扰动可由在电网远端任意点（或称为非本地任意点）并网运行的风、光 电等分布式电源功率波动引起，该功率扰动也可由风、光电等分布式电源在电网远端任意 点（或称为非本地任意点）接入或分离引起。在本技术方案中该功率偏差AP可在上述远 端任意点测量得到并通过互联网通讯传输和获取。本发明所述的基于互联网的功率平衡控 制系统在电网线路中的位置和数量没有限制，引起功率扰动的位置和数量也没有限制。
[0019] 在本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述将电力海绵交流电压控 制量uq和电力海绵直流电压控制量u d进行dq-abc派克反变换的变换公式如下：
[0020]
[0021] 式中，0为相位角，其可由接收自交流电压检测装置的交流电压us和接收自交流 电流检测装置的交流电流i s得到。
[0022] 进一步地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述控制器为数字 信号处理器。
[0023] 进一步地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述直流电压检测 装置包括直流电压传感器。
[0024] 进一步地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述交流电压检测 装置包括交流电压互感器。
[0025] 进一步地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述交流电流检测 装置包括交流电流传感器。
[0026] 优选地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述第一比例积分控 制的比例系数k pl的范围取0 < kpl< 100,第一比例积分控制的积分系数k ^的范围取0 < ku< 10〇
[0027] 优选地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述第二比例积分控 制的比例系数k p2的范围取0 < kp2< 100,第二比例积分控制的积分系数k 12的范围取0 < kl2< 10〇
[0028] 进一步地，本发明所述的基于互联网的功率平衡控制系统中，所述电力海绵包括 与交流三相分别对应的三个半桥结构，其中每一个半桥结构均包括：第一 IGBT(绝缘栅双 极型晶体管）、第二IGBT以及直流电容，其中所述第一 IGBT的发射极连接所述第二IGBT的 集电极，所述第一 IGBT的集电极通过所述直流电容与所述第二IGBT的发射极连接，作为电 力海绵的控制端的所述第一 IGBT和第二IGBT的控制端，其与对应相电力海绵脉宽调制信 号对应的控制单元的控制信号输出端相连，其中所述第一 IGBT和第二IGB