微电网无缝切换控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网领域，具体为微电网无缝切换控制系统。
【背景技术】
[0002]目前，微电网是由分布式电源、储能、能量转换装置、负荷及控制保护系统等基本单元构成的小型供电系统，既可以与配电网并联运行，实现联络线交换功率可控，也可以在孤网形式下向重要负荷供电。因此，微电网可以显著降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。以微电网形式将分布式电源接入配电网，已经得到国内外学者的广泛关注。
[0003]微电网系统协调控制是微电网研究的核心内容，其主要控制目标为:一、在并网运行时，实现并网点潮流可控和分布式电源利用最大化；二、在孤网运行时，实现系统的稳定运行；三、在外电网故障或计划孤岛时，实现并网与离网运行模式的快速平滑切换。其中，微电网运行模式的平滑切换是协调控制系统功能实现的重点和难点。
【发明内容】
[0004]本发明所解决的技术问题在于提供一种微电网无缝切换控制系统，以解决上述【背景技术】中的缺点。
[0005]本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，
所述就地控制层包括微源控制器(MC)、负荷控制器(LC)、并网开关控制器(SC)和运行模式控制器(MSC )，通过所述微源控制器(MC)和负荷控制器(LC)实现对分布式电源、储能系统及负荷的一体化监视与控制；所述并网开关控制器(SC)实现快速开关的测控，并与所述运行模式控制器(MSC)完成微电网运行模式切换过程中的快速时序控制；
所述协调控制层包括微电网系统控制器(MGCC)，所述微电网系统控制器(MGCC)与运行模式控制器(MSC )共同完成微电网运行模式切换功能；所述微电网系统控制器(MGCC)通过对各微源的控制模式及控制参数进行设置与调节，实现并网时的功率与电能质量控制及离网时的系统稳定运行；
所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统(EMS)，可实现实时信息监测、历史信息存储、系统控制、经济优化运行及报表统计等功能。
[0006]本发明中，进一步的，所述微源控制器(MC)中控制的分布式电源包括配电网能源、光伏能源、风力能源、蓄电池能源和企业自发电能源。
[0007]本发明中，进一步的，所述微电网中配置3套500 kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。
[0008]本发明中，进一步的，在所述微电网中还包括10kV母线和用于连接母线与各分布式电源之间的AD/DC开关。
[0009]本发明中，进一步的，在所述微电网系统控制器(MGCC)中采用永磁真空断路器。
[0010]本发明的有益效果:即可以并网发电又可以脱网为用户提供高质量的电力供应。由于采用该控制策略，低压微电网系统可能使得储能装置和电能利用达到最优化。
[0011]
【附图说明】
[0012]图1为微电网无缝切换控制系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
[0014]如图1所示，微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，所述就地控制层包括微源控制器(MC)、负荷控制器(LC)、并网开关控制器(SC)和运行模式控制器(MSC )，通过所述微源控制器(MC)和负荷控制器(LC)实现对分布式电源、储能系统及负荷的一体化监视与控制；所述并网开关控制器(SC)实现快速开关的测控，并与所述运行模式控制器(MSC)完成微电网运行模式切换过程中的快速时序控制；所述协调控制层包括微电网系统控制器(MGCC)，所述微电网系统控制器(MGCC)与运行模式控制器(MSC )共同完成微电网运行模式切换功能；所述微电网系统控制器(MGCC)通过对各微源的控制模式及控制参数进行设置与调节，实现并网时的功率与电能质量控制及离网时的系统稳定运行；所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统(EMS)，可实现实时信息监测、历史信息存储、系统控制、经济优化运行及报表统计等功能。
[0015]本发明中，进一步的，所述微源控制器(MC)中控制的分布式电源包括配电网能源、光伏能源、风力能源、蓄电池能源和企业自发电能源。所述微电网中配置3套500 kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。在所述微电网中还包括10kV母线和用于连接母线与各分布式电源之间的AD/DC开关。在所述微电网系统控制器(MGCC)中采用永磁真空断路器。
[0016]微电网并网点选用的10 kV高压快速开关为永磁真空断路器。为满足微电网运行模式切换的要求，开关操作机构在原来永磁结构的基础上，增加大电流快速分闸斥力机构，使开关分闸整组时间小于20 ms，且动作时间游离度很小，有效减少了电压暂态过程，有利于系统运行模式的无缝切换。
[0017]在储能系统方面，根据系统功能及负荷需求，微电网中配置3套500 kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。系统并网运行时，3台储能变流器(PCS)都采用PQ控制，参与功率调节。孤网运行时，一台PCS作为主机，采用VF控制模式，提供系统的电压频率支撑；另外2台PCS为从机，仍以PQ方式运行，参与系统功率平衡。PCS通过外部控制命令选择运行模式。此外，为满足主PCS在微电网并网运行到孤网运行模式无缝切换的要求，在VF控制中加入初相角逻辑，即在PCS由PQ运行转为VF运行的初始时刻，以当前时刻锁相环测量值作为初始电压相角，使切换过程中电压波形连续，有效减少了暂态过程，有利于系统运行模式的平滑过渡。
[0018]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1.微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，其特征是: 所述就地控制层包括微源控制器(MC)、负荷控制器(LC)、并网开关控制器(SC)和运行模式控制器(MSC )，通过所述微源控制器(MC)和负荷控制器(LC)实现对分布式电源、储能系统及负荷的一体化监视与控制；所述并网开关控制器(SC)实现快速开关的测控，并与所述运行模式控制器(MSC)完成微电网运行模式切换过程中的快速时序控制； 所述协调控制层包括微电网系统控制器(MGCC)，所述微电网系统控制器(MGCC)与运行模式控制器(MSC )共同完成微电网运行模式切换功能；所述微电网系统控制器(MGCC)通过对各微源的控制模式及控制参数进行设置与调节，实现并网时的功率与电能质量控制及离网时的系统稳定运行； 所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统(EMS)，可实现实时信息监测、历史信息存储、系统控制、经济优化运行及报表统计等功能。2.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是:所述微源控制器(MC)中控制的分布式电源包括配电网能源、光伏能源、风力能源、蓄电池能源和企业自发电能源。3.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是:所述微电网中配置3套500 kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。4.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是:在所述微电网中还包括10kV母线和用于连接母线与各分布式电源之间的AD/DC开关。5.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是:在所述微电网系统控制器(MGCC)中采用永磁真空断路器。
【专利摘要】本发明公开微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，所述就地控制层包括微源控制器（MC）、负荷控制器（LC）、并网开关控制器（SC）和运行模式控制器（MSC），所述协调控制层包括微电网系统控制器（MGCC），所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统（EMS）。本发明即可以并网发电又可以脱网为用户提供高质量的电力供应。由于采用该控制策略,低压微电网系统可能使得储能装置和电能利用达到最优化。
【IPC分类】H02J3/38, H02J13/00
【公开号】CN105245002
【申请号】CN201510625442
【发明人】孙嘉, 刘方方, 张艳艳, 王继生, 郭锐, 刘桂玲, 王新涛, 蔡军, 李洪博, 王炳磊
【申请人】国家电网公司, 国网山东省电力公司聊城供电公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月28日