微电网自适应控制方法
【专利摘要】本发明提供一种微电网自适应控制方法，包括以下步骤：S01，将微电网控制系统分层设置，包括接入控制层、协调控制层和设备层；S02，将微电网状态分类，设定相应的状态控制算法；S03，接入控制层、协调控制层和设备层根据当前微电网状态量和步骤S02设定的状态控制算法执行微电网状态控制，当接入控制层、协调控制层和设备层有变化时采用消息机制送达相关控制层；S04，接入控制层、协调控制层和设备层根据消息优先级分别处理。本发明微电网自适应控制方法不完全依赖通信，在故障情况下能实现自适应控制策略，实现了微电网控制的智能化降低了微电网的适用要求，状态控制策略的自适应性很好的适应了配电网各种突发事件或故障情况。
【专利说明】微电网自适应控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电力系统及自动化领域，具体涉及微电网自适应控制方法。
【背景技术】
[0002]随着社会经济形势的发展及建设智能电网进程的推进，农村电网存在的问题逐渐凸显，如偏远地区“无电或缺电”、“供电质量差”和“供电可靠性低”等问题在广大农村普遍存在，因此，面对农村电网用电新形势，如何有效利用农村可再生清洁能源，就地解决农村地区可靠用电问题，积极探寻农网电网建设的新思路成为目前迫切需要研究的新课题。目前，分布式电源位置灵活与分散的特点极好的适应了分散的电力需求与资源分布，延缓了输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时它与电网互为备用，使供电可靠性也得以改善。具有污染少、可靠性及能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点。但是大量分散的、形式多样、性能各异的分布式电源简单并网运行会对电网和用户造成冲击，给电能质量、系统保护、系统运行等带来不利的影响。
【发明内容】
[0003]针对大量分散的、形式多样、性能各异的分布式电源简单并网运行会对电网和用户造成冲击，给电能质量、系统保护、系统运行等带来不利的影响。在保证智能配电网的安全可靠供电基础上最大可能消纳可再生能源比例，保证微电网平稳运行和柔性接入配电网。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:
微电网自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤:
S01，将微电网控制系统分层设置，包括接入控制层、协调控制层和设备层，所述协调控制设置在接入控制层和设备层之间。
[0005]接入控制层对应着微电网接入控制系统，通过协调控制层获得微电网信息，从配网管理系统获得配电网信息，实现微电网运行监视和控制及相关的高级应用。协调控制层设备主要是指微电网运行控制器，主要负责发送相应的控制命令给设备层具体实施控制，同时向主站层上送微电网执行信息。设备层包含光伏发电控制器、风机控制器、储能电池双向控制器及相关测控终端、在线监测装置等设备。步骤S02在协调控制层实现。协调控制层包括主控制器和通信控制器，主控制器用于运行微电网状态控制算法，通信控制器用于协调控制层与接入控制层、设备层之间。
[0006]S02，将微电网状态分类，设定相应的状态控制算法，所述微电网状态包括正常运行状态、通信故障状态和孤岛状态，所述正常运行状态、通信故障状态和孤岛状态的状态控制算法分别为正常运行状态控制方法、通信故障状态控制方法和孤岛状态控制方法；为实现控制系统的快速响应，程序采用基于消息机制的设计方法，各控制层根据当前状态量以设定的状态控制算法执行状态控制，当上下层有变化时采用消息机制送达，控制层根据消息优先级分别处理，避免因等待造成任务处理延误。状态控制算法的自适应性很好的适应了配电网各种突发事件或故障情况。
[0007]孤岛状态指在配电网发生故障时，微电网无法继续并网运行，或者上级调度系统命令微电网脱网时，为保障微电网系统内负荷供电，微电网需孤岛运行。
[0008]S03，接入控制层、协调控制层和设备层根据当前微电网状态量和步骤S02设定的状态控制算法执行微电网状态控制，当接入控制层、协调控制层和设备层信息有变化时采用消息机制送达相关控制层。
[0009]S04，接入控制层、协调控制层和设备层根据消息优先级分别处理。
[0010]本发明微电网自适应控制方法可解决微电网正常运行状态、通信故障状态和状态的微电网控制，步骤S02中状态控制算法包括正常运行状态控制方法、通信故障状态控制方法和孤岛状态控制方法。
[0011]正常运行状态控制方法具体包括以下步骤，接入控制层根据当前微电网和主网的工作状况，采用包括并网点定功率、不限功率、同时考虑配网负荷削峰填谷的控制策略，下发给协调控制层；协调控制层根据设备层上送的测量值和状态量将所述控制策略分解为对设备的控制信号，下发给设备层，设备执行机构最终完成控制过程。
[0012]通信故障状态控制方法具体包括以下步骤，当接入控制层与协调控制层之间出现通信故障，接入控制层将控制决策功能下放到协调控制层，形成两层控制方式；当协调控制层与部分设备层分布式电源出现通信故障，设备层的分布式电源根据测量值和状态量执行设定分布式电源就地控制策略。依据本方法，微电网控制系统设计不过分依靠通信系统，增强通信稳定性。
[0013]孤岛状态控制方法具体包括以下两种情况:
①由于主动离网产生的孤岛状态控制方法:对协调控制层接到离网控制指令后根据微电网系统内的发电功率和负载功率情况，通知负荷控制设备切掉不重要负荷或启动储能设备维持能量平衡，再将主控制器的控制模式由PQ控制转换为V/f控制模式，同时跳开并网开关，平滑切入离网运行模式，协调控制层将数据信息上送至接入控制层，接入控制层按照孤岛运行情况采取全局控制策略；
②由于被动离网产生的孤岛状态控制方法:当协调控制层最先得到并网开关变位信息时，根据能量平衡切掉不重要负荷或启动储能设备维持能量平衡，同时将主控制器的控制模式由PQ控制转换为V/f控制，完成模式切换；当协调控制层的主控制器先检测到故障启动孤岛保护时，主控制器控制模式由PQ控制转换为V/f控制，通信控制器将故障消息采用最高优先级传给协调控制层，针对预想事故的适应性控制方案，执行紧急控制措施，完成由PQ控制转换为V/f控制的模式切换，协调控制层将数据信息上送至接入控制层，接入控制层按照孤岛运行情况采取全局控制策略。
[0014]较优地，接入控制层、协调控制层和设备层采取独立的响应速度，接入控制层采用秒/分钟数量级响应速度，协调控制层采用毫秒/秒数量级响应速度，设备层采用毫秒数量级响应速度。微电网的接入控制层、协调控制层和设备层采取不同的响应速度很好的适应了微电网运行模式切换快速性和上级调度系统慢速性的特征。
[0015]优选的，为响应国家低碳号召，尽可能可再生能源最大消纳。
[0016]有益效果:本发明微电网自适应控制方法不完全依赖通信，在故障情况下能实现自适应控制策略，实现了微电网控制的智能化降低了微电网的适用要求，状态控制策略的自适应性很好的适应了配电网各种突发事件或故障情况。微电网的接入控制层、协调控制层和设备层采取不同的响应速度很好的适应了微电网运行模式切换快速性和上级调度系统慢速性的特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明的流程图；
图2为接入控制层、协调控制层和设备层结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0019]如图1和图2所示，微电网自适应控制方法，包括以下步骤:
S01，将微电网控制系统分层设置，包括接入控制层、协调控制层和设备层，所述协调控制设置在接入控制层和设备层之间。接入控制层对应着微电网接入控制系统，通过协调控制层获得微电网信息，从配网管理系统获得配电网信息，实现微电网运行监视和控制及相关的高级应用。协调控制层设备主要是指微电网运行控制器，主要负责发送相应的控制命令给设备层具体实施控制，同时向主站层上送微电网执行信息。设备层包含光伏发电控制器、风机控制器、储能电池双向控制器及相关测控终端、在线监测装置等设备。协调控制层包括主控制器和通信控制器。
[0020]S02，将微电网状态分类，设定相应的状态控制算法，所述微电网状态包括正常运行状态、通信故障状态和孤岛状态，所述正常运行状态、通信故障状态和孤岛状态的状态控制算法分别为正常运行状态控制方法、通信故障状态控制方法和孤岛状态控制方法。
[0021]S03，接入控制层、协调控制层和设备层根据当前微电网状态量和步骤S02设定的状态控制算法执行微电网状态控制，当接入控制层、协调控制层和设备层信息量有变化时采用消息机制送达相关控制层。
[0022]S04，接入控制层、协调控制层和设备层根据消息优先级分别处理。
[0023]步骤S02中正常运行状态控制方法、通信故障状态控制方法和孤岛状态控制方法具体内容如下。
[0024]1.正常运行状态控制方法该运行过程中，站控层接入控制系统根据前一日负荷预测和电网运行状况下发次日微电网出力计划，并在当日执行时实时修正，一般十几分钟一次，间隔层微电网控制器根据分布式电源发电预测和主站发电计划将出力任务分解给各微源，并实时协调各微源的运行，调节周期为十几秒。
[0025]2.通信故障状态控制方法
微电网通信中断情况下，微电网脱离主网独立运行，微电网的储能装置提供参考电压，采取V/f控制模式并调节出力提供微电网系统内功率平衡，各微电网电源通过逆变器采取调差率Droop控制策略，仍能实现平滑切换。
[0026]3.孤岛状态控制方法
在配电网发生故障时，微电网无法继续并网运行，或者上级调度系统命令微电网脱网时，为保障微电网系统内负荷供电，微电网需孤岛运行。
[0027]①主动离网。对于上级调度系统命令情况，控制过程较为简单。协调控制层接到离网控制指令后根据微电网系统内的发电功率和负载功率情况，通知负荷控制设备切掉不重要负荷或启动储能设备维持能量平衡，再将主控制器的控制模式由PQ控制转换为V/f控制模式，同时跳开并网开关，平滑切入离网运行模式。
[0028]②被动离网。一种情况是协调控制层最先得到并网开关变位信息。首先根据能量平衡切掉不重要负荷或启动储能设备维持能量平衡，同时将主控制器的控制模式由PQ控制转换为V/f控制，完成模式切换。另一种情况主控制器先检测到故障启动孤岛保护，主控制器控制模式由PQ控制转换为V/f控制，通信控制器将把此消息采用最高优先级传给协调控制层，再针对预想事故的适应性控制方案，执行紧急控制措施，完成模式切换。上述两种情况在完成模式切换后将信息上送至接入控制层，接入控制层按照孤岛运行情况采取全局控制策略。
[0029]以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.微电网自适应控制方法，其特征在于，包括以下步骤: S01，将微电网控制系统分层设置，包括接入控制层、协调控制层和设备层，所述协调控制层设置在接入控制层和设备层之间； 所述接入控制层对应着微电网接入控制系统，通过协调控制层获得微电网信息，从配网管理系统获得配电网信息，实现微电网运行监视和控制及相关的高级应用； 所述协调控制层设备用于接入微电网运行控制器，负责发送相应的控制命令给设备层具体实施控制，同时向控制主站上送微电网执行信息；协调控制层包括主控制器和通信控制器，主控制器用于运行微电网状态控制算法，通信控制器用于协调控制层与接入控制层、设备层之间； S02，将微电网状态分类，设定相应的状态控制算法，所述微电网状态包括正常运行状态、通信故障状态和孤岛状态，所述正常运行状态、通信故障状态和孤岛状态的状态控制算法分别为正常运行状态控制方法、通信故障状态控制方法和孤岛状态控制方法； S03，接入控制层、协调控制层和设备层根据当前微电网状态量和步骤S02设定的状态控制算法执行微电网状态控制，当接入控制层、协调控制层和设备层信息量发生变化时采用消息机制送达相应控制层； S04，接入控制层、协调控制层和设备层根据消息优先级分别处理。
2.根据权利要求1所述的微电网自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S02中正常运行状态控制方法具体包括以下步骤， 接入控制层根据当前微电网和主网的工作状况，采用包括并网点定功率、不限功率、同时考虑配网负荷削峰填谷的控制策略，下发给协调控制层；协调控制层根据设备层上送的测量值和状态量将所述控制策略分解为对设备的控制信号，下发给设备层，设备执行机构最终完成控制过程。
3.根据权利要求1所述的微电网自适应控制方法，其特征在于，所述步骤S02通信故障状态控制方法具体包括以下步骤， 当接入控制层与协调控制层之间出现通信故障，接入控制层将控制决策功能下放到协调控制层，形成两层控制方式； 当协调控制层与部分设备层分布式电源出现通信故障，设备层根据分布式电源测控终端本地的测量值和状态量执行设定分布式电源本地控制策略，微电网脱离主网独立运行，微电网的储能装置提供参考电压，采取V/f控制模式并调节提供微电网系统内功率平衡，各微电网电源出力通过逆变器采取调差率Droop控制策略，实现微电网并离网平滑切换。
4.根据权利要求1所述的微电网自适应控制方法，其特征在于，步骤S02所述孤岛状态控制方法具体包括， ①由于主动离网产生的孤岛状态控制方法:对协调控制层接到离网控制指令后根据微电网系统内的发电功率和负载功率情况，通知负荷控制设备切掉不重要负荷或启动储能设备维持能量平衡，再将控制微电网参考电压的主控制器的控制模式由PQ控制转换为V/f控制模式，同时跳开并网开关，平滑切入离网运行模式，协调控制层将数据信息上送至接入控制层，接入控制层按照孤岛运行情况采取全局控制策略； ②由于被动离网产生的孤岛状态控制方法:当协调控制层最先得到并网开关变位信息时，根据能量平衡切掉不重要负荷或启动储能设备维持能量平衡，同时将主控制器的控制模式由PQ控制转换为V/f控制，完成模式切换；当协调控制层的主控制器先检测到故障启动孤岛保护时，主控制器控制模式由PQ控制转换为V/f控制，通信控制器将故障消息采用最高优先级传给协调控制层 ，针对预想事故的适应性控制方案，执行紧急控制措施，完成由PQ控制转换为V/f控制的模式切换，协调控制层将数据信息上送至接入控制层，接入控制层按照孤岛运行情况采取全局控制策略。
5.根据权利要求1所述的微电网自适应控制方法，其特征在于，所述接入控制层、协调控制层和设备层采取独立的响应速度。
6.根据权利要求1所述的微电网自适应控制方法，其特征在于，所述设备层包括光伏发电控制器、风机控制器、储能电池双向控制器及相关测控终端和在线监测装置。
【文档编号】H02J13/00GK103904778SQ201410099353
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】鲁文, 李炳杰, 陈晖 , 杜红卫, 张磐, 覃岭 申请人:国网电力科学研究院, 天津市电力公司, 国电南瑞科技股份有限公司