微电网并网向孤岛状态切换时的稳定控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种微电网并网向孤岛状态切换时的稳定控制方法，其中计划切换时，在微电网与电力系统解列前，微电网稳定控制系统采集并网点功率，配置电源与负荷使其基本平衡，同时向逆变器发送解列前并网点输送功率；平稳切断并网点断路器，使所述逆变器的输出功率保持为所述解列前并网点输送功率，微电网离网后功率立即达到平衡。而非计划切换时，微电网突然与电力系统解列而形成孤岛，根据并网点解列前的潮流和储能逆变器输出最大功率之差，在10ms内联切负荷或者切掉部分电源支路，确保系统切换瞬间的稳定性；设置最大容量的储能逆变器立即转为V/F控制，设置其他电源为P/Q控制。该方法能够实现微电网并网向孤岛状态的平滑切换。
【专利说明】微电网并网向孤岛状态切换时的稳定控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种微电网并网向孤岛状态切换时的稳定控制方法，属于电力系统控制【技术领域】。
【背景技术】
[0002]微电网有两种运行模式，正常情况下，微电网通过PCC点和配电网相连并网运行，与配电网进行功率交换；当检测到配电网出现电压跌落、故障或者停电检修时，微电网主动与配电网断开进入孤岛运行模式,微电源独立向微电网内的负荷供电。
[0003]相对应地，微电网共有有四种运行状态:两种稳定运行状态:并网运行状态和孤岛运行状态；两种暂态运行状态:并网切换暂态和孤岛切换暂态。
[0004]微电网的暂态特性较为复杂，与其内部的分布式电源特性、负荷特性、储能系统特性密切相关。例如，光伏、风力发电这一类的自然能源不可调度，且这类发电不同于传统发电机，它的输出是逆变器这一类电力电子设备，这就决定了风、光发电微电网系统缺少惯性，不利于系统稳定运行。能够独立运行的自然能源微电网要配置一定容量的储能。另外，微电网在与电力系统并网运行时，还与电力系统相互作用，直接影响微电网和电力系统的稳定性。因此，微电网的稳定运行需要完善的稳定控制系统。
[0005]以往微电网稳定主要靠逆变器本身调节(下称自主控制)，逆变器通过采集系统电气量，发现电气量变化，判断出微电网负荷波动或突然与电力系统断开。微电网负荷波动或突然与电力系统断开，即发生非计划孤岛，为了维持微电网电压、频率，需要有一台储能逆变器立即响应微电网运行模式的变化，为微电网系统提供电压和频率的参考值，并且同时平衡微电网内部有功和无功的供需。
[0006]自主控制的缺点是:
1、控制滞后。逆变器通过采集系统电气量，判断微电网电气量变化的时候，微电网已在功率不平衡状态下运行，并且已呈现P、V、Q、f等参数向不稳定方向发展，这种控制是滞后的。
[0007]2、响应速度无法保证微网系统稳定性。从测量判断到响应，逆变器实现输出调整的时间大约为100ms。在并网点功率交换比较大的情况下，微电网与电力系统突然断开，其功率的不平衡可以导致在几十毫秒内，微电网就失去稳定。
[0008]因此，仅靠逆变器的调控维持微电网稳定，不是完善的解决方案。
【发明内容】
[0009]本发明解决的技术问题是:提出一种微电网稳定控制方法，能够对微电网状态变化进行实时控制，实现并网向孤岛状态的平滑切换。
[0010]为了解决并网向计划孤岛状态切换的技术问题，本发明提出的技术方案之一是，一种微电网并网向孤岛状态计划切换时的稳定控制方法，包括以下步骤:
a)微电网处于并网运行状态时，由电力系统跟踪平衡负荷波动，优先使用微电网能源；
b)微电网接收到并网向孤岛切换命令后，在微电网与电力系统解列前，微电网稳定控制系统采集并网点功率，配置电源与负荷使其基本平衡，同时向储能逆变器发送解列前并网点输送功率；
c)平稳切断并网点断路器，使所述储能逆变器的输出功率保持为所述解列前并网点输送功率，微电网离网后功率立即达到平衡，实现微电网与电力系统平稳解列，从而完成微电网从并网运行状态向孤岛运行状态的计划切换。
[0011]上述技术方案之一的进一步改进是:步骤b)中配置电源与负荷使其基本平衡的方法为:微网控制器向储能逆变器发送解列前并网点功率，命令储能逆变器增加功率为所述解列前并网点功率，配置电源与负荷，使两者平衡；若储能逆变器已达最大功率不能满足增加功率为所述解列前并网点功率，则切除部分负荷，通过减小负荷功率，使电源和负荷平衡。
[0012]为了解决非计划孤岛状态切换的技术问题，本发明提出的技术方案之二是:一种微电网由并网向非计划孤岛切换时的稳定控制方法，包括以下步骤:
1)微电网处于并网运行状态时，由电力系统跟踪平衡负荷波动，优先使用微电网能
源；
2)微电网突然与电力系统解列而形成孤岛，根据并网点解列前的潮流和储能逆变器输出最大功率之差，在IOms内联切负荷或者切掉部分电源支路，确保系统切换瞬间的稳定性；
3)设置最大容量的储能逆变器立即转为V/F控制，建立微电网的电压和频率；
4)设置其他电源为P/Q控制，即完成微电网并网向孤岛的非计划切换。
[0013]上述技术方案之二的进一步改进是:步骤4)完成后，通过调节储能逆变器和负荷功率平衡，校正系统进入孤网稳态运行。
[0014]上述技术方案之二的再进一步改进是:采用孤岛检测、判断技术主动检测非计划孤岛发生。
[0015]本发明带来的有益效果是:本发明通过对微电网和并网点电气量的数据采集和处理，可以预判微电网的状态变化，实现对微电网状态变化的实时控制，从而实现微电网并网到孤岛的平滑切换。与现有技术相比，本发明响应速度快，计划切换时可以实现实时输出功率平衡；非计划切换时采用孤岛检测、判断技术主动检测非计划孤岛发生，可以在IOms内实现输出功率平衡。
【具体实施方式】
[0016]实施例一
本实施例为微电网并网向孤岛状态计划切换时的稳定控制方法，设并网点的传输功率为PC，储能逆变器输出功率为Ppcs，包括以下步骤:
a)微电网处于并网运行状态时，由电力系统跟踪平衡负荷波动，优先使用微电网能
源；
b)微电网接收到并网向孤岛切换命令后，在微电网与电力系统解列前，微电网稳定控制系统采集并网点功率，配置电源与负荷使其基本平衡，同时向储能逆变器发送解列前并网点输送功率；
本实施例中配置电源与负荷使其基本平衡的方法为:采集并网点功率Pc (设流出微网为正值，流入微网时功率为负值)，微网控制器向储能逆变器发送解列前并网点输送功率Pc，命令储能逆变器增加功率Z Ppcs=Pc，配置电源与负荷，使两者平衡；若储能逆变器已达最大功率不能满足增加功率^ Ppcs=Pc,则切除部分负荷，通过减小负荷功率，使电源和负荷平衡；
c)平稳切断并网点断路器，使所述逆变器的输出功率保持为所述解列前并网点输送功率，微电网离网后功率立即达到平衡，实现微电网与电力系统平稳解列，从而完成微电网并网向孤岛的计划切换。
[0017]实施例二
本实施例为微电网由并网向非计划孤岛切换时的稳定控制方法，包括以下步骤:
I)微电网处于并网运行状态时，由电力系统跟踪平衡负荷波动，优先使用微电网能源。
[0018]2)微电网突然与电力系统解列而形成孤岛，根据并网点解列前的潮流和储能逆变器输出最大功率之差，在IOms内联切负荷或者切掉部分电源支路，确保系统切换瞬间的稳定性。
[0019]本实施例采用 孤岛检测、判断技术主动检测非计划孤岛发生。
[0020]3)设置最大容量的储能逆变器立即转为V/F控制，建立微电网的电压和频率。
[0021]4)设置其他电源为P/Q控制，即完成微电网并网向孤岛的非计划切换。
[0022]本实施例在步骤4)完成后，通过调节储能逆变器和负荷功率平衡，在IOms内校正系统进入孤岛稳态运行。
[0023]本发明的微电网稳定控制方法不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种微电网并网向孤岛状态计划切换时的稳定控制方法，包括以下步骤: a)微电网处于并网运行状态时，由电力系统跟踪、平衡负荷波动，优先使用微电网能源； b)微电网接收到并网向孤岛切换命令后，在微电网与电力系统解列前，微电网稳定控制系统采集并网点功率，配置电源与负荷使其基本平衡，同时向储能逆变器发送解列前并网点输送功率； c)平稳切断并网点断路器，使所述储能逆变器的输出功率保持为所述解列前并网点输送功率，微电网离网后功率立即达到平衡，实现微电网与电力系统平稳解列，从而完成微电网并网向孤岛的计划切换。
2.根据权利要求1所述的微电网并网向孤岛状态计划切换时的稳定控制方法，其特征在于，步骤b)中配置电源与负荷使其基本平衡的方法为:微网控制器向储能逆变器发送解列前并网点功率，命令储能逆变器增加功率为所述解列前并网点功率，配置电源与负荷，使两者平衡；若储能逆变器已达最大功率不能满足增加功率为所述解列前并网点功率，则切除部分负荷，通过减小负荷功率，使电源和负荷平衡。
3.一种微电网并网向孤岛状态非计划切换时的稳定控制方法，包括以下步骤: 1)微电网处于并网运行状态时，由电力系统跟踪平衡负荷波动，优先使用微电网能源； 2)微电网突然与电力系统解列而形成孤岛，根据并网点解列前的潮流和储能逆变器输出最大功率之差，在IOms内联切负荷或者切掉部分电源支路，确保系统切换瞬间的稳定性； 3)设置最大容量的储能逆变器立即转为V/F控制，建立微电网的电压和频率； 4)设置其他电源为P/Q控制，即完成微电网并网向孤岛的非计划切换。
4.根据权利要求3所述的微电网并网向孤岛状态非计划切换时的稳定控制方法，其特征在于:步骤4)完成后，通过调节储能逆变器和负荷功率平衡，校正系统进入孤岛稳态运行。
5.根据权利要求3所述的微电网并网向孤岛状态非计划切换时的稳定控制方法，其特征在于:采用孤岛检测、判断技术主动检测非计划孤岛发生。
【文档编号】H02J3/06GK103595052SQ201310509652
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2013年10月25日
【发明者】吴鸣, 盛万兴, 季宇, 刘海涛, 李洋 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院