一种含分布式电源的变电站用微网系统及控制方法

一种含分布式电源的变电站用微网系统及控制方法
【专利摘要】本发明一种含分布式电源的变电站用微网系统及控制方法，属于微电网【技术领域】，基于电力电子技术的控制方法使站用微电网实现智能、灵活控制，达到站用微电网形成“即插即用”功能；当负荷发生变化时，对站用微电网中各种分布式电源进行协调控制，以保证站用微电网在不同运行模式下满足负荷的电能质量要求；对于电压跌落、故障、停电等，微电网采集到的本地信息自动转到独立运行状态，由电网统一协调；根据日照强度及负载的变化，对蓄电池组工作状态进行切换和调节，一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载；另一方面把多余的电能送往蓄电池组；发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证整个系统工作连续性和稳定性。
【专利说明】-种含分布式电源的变电站用微网系统及控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网【技术领域】，具体涉及一种含分布式电源的变电站用微网系统及 控制方法。

【背景技术】
[0002] 随着全球经济和科学技术的飞速发展，世界许多国家将光伏发电作为发展的重 点，光伏产业的技术进步已经使太阳能应用成为可能。目前，我国光伏发电的应用市场处于 起步阶段，2010年，我国新增光伏发电装机约500MW，累计达800MW，但与我国飞速发展的光 伏制造业相比，在光伏应用领域的前进步伐明显滞后于我国光伏制造业；光伏发电市场当 前主要用于边远地区农村电气化、通信和工业应用以及太阳能光伏商品，包括太阳能路灯、 草坪灯、太阳能交通信号灯以及太阳能景观照明等，却没有将光伏产业应用到变电站，作为 对变电站应对突发事件的一种手段。
[0003] 变电站站用电系统是保证变电站电力安全可靠传输的关键，也是为用户持续供电 的一个重要保障。在目前的电力系统中，110kV及以上变电站具有重要的地位，是电力系 统的枢纽点，全站停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，在地区供电系统中发挥着重要作 用。但是这些变电站站用电系统多数是由变电站二次侧通过站用变压器将电压降到380V 后对站内负荷及监控装置供电，方式单一不可靠，备用电源不能持续供电，自愈能力和自动 切换工作模式方面还不够完善。在节约能源方面，由于传统电网用化石燃料生产电能，因此 变电站内部负载消耗电能也是由其提供，而不能充分利用可再生能源为其供电。一旦站用 电系统或电网系统发生故障，将直接影响电力系统一、二次设备的安全运行，严重时会造成 大面积的停电，造成巨大的经济损失。若备用电源不能持续可靠供电，则在故障期间无法提 供后续电源，变电站内部通讯、照明、监控等重要设备因此将无法正常工作，当系统恢复供 电时，无法保证各开关设备自启动。而且，随着电力系统的不断改革与发展，无人值守的变 电站越来越多，当带负荷的站用变压器失电后，需要集控站值班人员到变电站内进行操作 才能恢复占用电系统。因此，传统的变电站站用电系统也就存在许多的安全隐患。


【发明内容】

[0004] 针对现有技术的缺点，本发明提出一种含分布式电源的变电站用微网系统及控制 方法，以达到站用微电网的智能灵活控制，提高整个系统工作的连续性和稳定性的目的。
[0005] -种含分布式电源的变电站用微网系统，包括第一互感器、第二互感器、第三互感 器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器、第六断路器、第七断路 器、第八断路器、第九断路器、第十断路器、第十一断路器、第十二断路器、第十三断路器、第 十四断路器、第十五断路器、第十六断路器、第十七断路器、第十八断路器、第十九断路器、 第二十断路器、第二十一断路器、第二十二断路器、第二十三断路器、第二十四断路器、第 二十五断路器、第二十六断路器、第一双电源开关、第二双电源开关、控制器和显示器，其 中，
[0006] 所述的第一互感器设置于电网内的墙面光伏板与第一并网逆变器之间，第二互感 器设置于电网内的楼顶光伏板与第二并网逆变器之间，第三互感器设置于电网内的微网蓄 电池与第一双向逆变器之间，第一互感器输出端、第二互感器输出端和第三互感器输出端 通过总线连接控制器的输入端；
[0007] 所述的第一断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接变电站380V/AC母线； 第二断路器一端连接第一并网逆变器，另一端连接微网380V/AC母线；第三断路器一端连 接第二并网逆变器，另一端连接微网380V/AC母线；第四断路器一端连接第一双向逆变器， 另一端连接微网380V/AC母线；第五断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接第一 双电源开关双头侧的一端；第六断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接第二双电 源开关双头侧的一端；第七断路器一端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电 馈线，第八断路器一端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线，第九断路器 一端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线，第十断路器一端连接变电站 380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线；第十一断路器一端连接微网380V/AC母线，另 一端连接备用变380V/AC母线，第十二断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接通 讯、监控或照明设备，第十三断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接通讯、监控或 照明设备；第十四断路器的一端连接备用变380V/AC母线，另一端同时连接第一双电源开 关双头侧第二端和第二双电源开关双头侧第二端；第十五断路器一端连接第二双电源开关 的单头侧，另一端连接电网内的第二双向逆变器输入端，第二双电源开关的单头侧连接电 网内的充电器输入端；第十六断路器一端连接电网内的充电器的输出端，另一端连接第一 段变电站220V/DC母线，第十七断路器一端连接电网内的第一站用蓄电池，另一端连接第 一段变电站220V/DC母线，第十八断路器一端连接电网内的第二双向逆变器，另一端连接 第二段变电站220V/DC母线，第十九断路器一端连接电网内的第二站用蓄电池，另一端连 接第二段变电站220V/DC母线；第二十断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端 连接站用直流电馈线，第二十一断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端连接 站用直流电馈线，第二十二断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端连接站用 直流电馈线，第二十三断路器一端连接第二段变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流 电馈线，第二十四断路器一端连接第二段变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈 线，第二十五断路器一端连接第二段变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线；第 二十六断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端连接第二段变电站220V/DC母 线.
[0008] 所述的第一断路器的电流互感器输出端、第二断路器的电流互感器输出端、第三 断路器的电流互感器输出端、第四断路器的电流互感器输出端、第五断路器的电流互感器 输出端、第六断路器的电流互感器输出端、第七断路器的电流互感器输出端、第八断路器的 电流互感器输出端、第九断路器的电流互感器输出端、第十断路器的电流互感器输出端、第 十一断路器的电流互感器输出端、第十二断路器的电流互感器输出端、第十三断路器的电 流互感器输出端、第十四断路器的电流互感器输出端、第十五断路器的电流互感器输出端、 第十六断路器的电流互感器输出端、第十七断路器的电流互感器输出端、第十八断路器的 电流互感器输出端、第十九断路器的电流互感器输出端、第二十断路器的电流互感器输出 端、第二十一断路器的电流互感器输出端、第二十二断路器的电流互感器输出端、第二十三 断路器的电流互感器输出端、第二十四断路器的电流互感器输出端、第二十五断路器的电 流互感器输出端和第二十六断路器的电流互感器输出端均通过总线连接控制器；
[0009] 电网内的站用变压器输出端断路器的电流互感器输出端和备用变压器输出端断 路器的电流互感器输出端通过总线连接控制器；
[0010] 控制器的输出端通过总线分别连接每个断路器的控制端；
[0011] 控制器的输出端连接显示器的输入端。
[0012] 所述的第一双电源开关的电流互感器输出端和第二双电源开关的电流互感器输 出端也通过总线连接控制器。
[0013] 实现含分布式电源的变电站用微网系统的控制方法，包括以下步骤：
[0014] 步骤1、采用控制器控制第十一断路器、第十四断路器和备用变压器输出端断路器 处于分位状态，控制第一双电源开关和第二双电源开关的闸刀处于主变端，并控制其他断 路器均处于合闸状态，使系统进入主变压器工作状态；
[0015] 步骤2、采用第三互感器实时采集微网蓄电池输入端的电流值，判断所采集到的 电流值是否达到设定值，若是，则控制器控制第四断路器处于分位状态；否则，继续实时采 集；
[0016] 采用第十七断路器的电流互感器实时采集第一站用蓄电池输入端的电流值，判断 所采集到的电流值是否达到设定值，若是，则控制器控制第十七断路器处于分位状态；否 贝1J，继续实时采集；
[0017] 采用第十九断路器的电流互感器实时采集第二站用蓄电池输入端的电流值，判断 所采集到的电流值是否达到设定值，若是，则控制器控制第十九断路器处于分位状态；否 贝1J，继续实时采集；
[0018] 步骤3、当站用变压器输出端断路器检测到35KV站用变发生故障时，控制器发送 信号至站用变压器输出端断路器、第一断路器、第七断路器、第八断路器、第九断路器和第 十断路器，使其处于分位状态，控制备用变压器输出端断路器、第十一断路器和第十四断路 器处于合闸状态，并控制第一双电源开关和第二双电源开关的闸刀处于备用变端，使系统 进入备用变压器工作状态；
[0019] 步骤4、当备用变压器输出端断路器的电流互感器检测到电流值突变为0时，则 控制第五断路器、第十一断路器和第十四断路器处于分位状态，控制第二十六断路器合闸， 并控制第一双电源开关断开、第二双电源开关的闸刀接入主变端，使系统进入微网工作状 态；
[0020] 步骤5、当系统进入微网工作状态时，根据实际需求设定直流负荷的优先级，根据 优先级，断开优先级低的直流负荷所对应的断路器；
[0021] 步骤6、采用第一互感器实时采集墙面光伏板输出的电流值，采用第二互感器实时 采集楼顶光伏板输出的电流值，若采集的电流值大于〇,则系统正常工作，若采集的电流值 等于0,则控制第二断路器和第三断路器处于分位状态，并控制第四断路器、第十七断路器 和第十九断路器处于合闸状态；
[0022] 步骤7、当35KV站用变恢复供电时，由站用变压器输出端断路器检测其两端电压 差值，若电压差值为〇,则保持不变，否则，则调整电网内各并网逆变器的输出电压相位，使 微网380V/AC母线电压频率和相位与变电站380V/AC母线电压频率和相位相同，或在允许 的范围内，并控制站用变压器输出端断路器、第一断路器、第七断路器、第八断路器、第九断 路器和第十断路器处于合闸状态，第二十六断路器处于分位状态，控制第一双电源开关刀 闸位于主变端,将站用直流负荷全部投入。
[0023] 步骤5所述的根据优先级，断开优先级低的直流负荷所对应的断路器，断开的断 路器个数根据实际需求设定，并且通讯、监控和照明设备的优先级最高。
[0024] 步骤7所述的允许的范围根据实际需求设定。
[0025] 本发明优点：
[0026] 本发明为一种含分布式电源的变电站用微网系统及控制方法，基于电力电子技术 的控制方法使站用微电网实现智能、灵活控制，达到站用微电网形成"即插即用"功能；当 站用微电网中的负荷发生变化时，通过对站用微电网中各种分布式电源进行有效的协调控 制，以保证站用微电网在不同运行模式下都能够满足负荷的电能质量要求；站用微电网的 控制根据系统信息对电网中的信息作出自主反应，对于电压跌落、故障、停电等，微电网采 集到的本地信息自动转到独立运行状态，由电网统一协调调度；根据日照强度及负载的变 化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或 交流负载；另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储；发电量不能满足负载需要时，控制 器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性。

【专利附图】

【附图说明】
[0027] 图1为本发明一种实施例的系统整体结构框图；
[0028] 图2为本发明一种实施例的控制器电路原理图；
[0029] 图3为本发明一种实施例的微网系统的发电和内部消耗电能的流程图；
[0030] 图4为本发明一种实施例的含分布式电源的变电站用微网系统的控制方法流程 图。

【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0032] 如图1所示，本发明实施例中含分布式电源的变电站用微网系统，包括第一互感 器CI\、第二互感器CT 2、第三互感器CT3、第一断路器QFi、第二断路器QF2、第三断路器〇&、第 四断路器QF 4、第五断路器QF5、第六断路器QF6、第七断路器QF7、第八断路器QF 8、第九断路器 QF9、第十断路器QF1(I、第十一断路器QFn、第十二断路器QF 12、第十三断路器QF13、第十四断 路器QF14、第十五断路器QF 15、第十六断路器QF16、第十七断路器QF17、第十八断路器QF18、第 十九断路器QF 19、第二十断路器QF2(I、第二十一断路器QF21、第二十二断路器QF 22、第二十三 断路器QF23、第二十四断路器QF24、第二十五断路器QF 25、第二十六断路器QFD、第一双电源开 关QF8q、第二双电源开关QF 8_2、控制器和显不器；
[0033] 图1中，1表示为微网380V/AC母线；2表示为变电站380V/AC母线；3表示为备用 变380V/AC母线；4表示为变电站220V/DC母线1段；5表示为变电站220V/DC母线2段；1\ 表示为主变压器；T2表示为备用变压器。
[0034] 本发明实施例中，如图2所示，控制器采用8086型CPU，其中，引脚AD15?AD0为 地址/数据总线；断路器采用雷朋LPCPS-100、LPCPS-45型号，其中，QF^QFyQFyQF^QFM、 QF17、QF18、QF19、QF2(I和QF D采用LPCPS-100型号断路器，其余断路器采用LPCPS-45型号；第 一双电源开关QF8_i和第二双电源开关QF8_2采用ABB的0TM200E4C10D380C型号；互感器 采用向上0PCT18AL型号，显示器采用戴尔S2340L型号，其输入端连接控制器的A19/S6? A16/S3 端。
[0035] 本发明实施例中，控制器具有对微电源的管理、储能装置管理、负荷管理、断网与 并网的控制功能。互感器和断路器经过通讯线路上传各自的状态信息，包括的PCC点（公 共连接点）电网电压、电流、频率、相位角；各微电源输出电压、电流、频率、相位角；断路器 通断状态；负荷参数，包括负荷的大小，电压、电流，频率，功率因数；根据获取的数据制定 微电源的投切、工作方式切换、功率输出调节，断路器的通断控制，然后将设定值与控制命 令发送各调节装置，维持微电网的正常运行。
[0036] 本发明实施例中，如图3所示，当输出端功率Pwt大于直流负载端功率P时，直接对 本地直流负载进行供电；①当剩余电能（P wt-P)大于交流负载端功率P时，则直接对本地 交流负载进行供电，此时，若剩余电能Pleft不为〇时，控制器发出PWM波驱动蓄电池工作，进 行蓄电池储能；②当剩余电能（P wt-P)小于交流负载端功率P时，判断现蓄电池储存能量 W是否大于现所需电能W"，若是，则控制器发出PWM波驱动蓄电池工作，对交流负载供电； 否则，控制器发出PWM波驱动并网控制器，使得并网控制器中断路器闭合，此时由电网补充 系统能量缺口；
[0037] 本发明实施例中，PCC点通过互感器和断路器上传电网的参数，包括电网的电压、 电流、频率、相位角；在联网模式（站用微电网和常规电网并网运行）下，将电网电压、频率 与微电网当前电压和频率做比较，分析是否同步，如果偏差在允许范围，即压差在10%，频 差在0. 3Hz，将调节储能装置和光伏电池的功率输出，以尽快与电网同步；如果偏差超过允 许范围，则计算无功功率补偿量，并把这个值传送给储能装置，命令储能装置发送无功，维 持系统平衡。
[0038] 本发明实施例中，当监测到电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，微 电网转入孤岛模式（站用微电网和电网断开而独立运行）；当站用电网来电时，检测当前电 网与微电网的电压、频率、相位角，若微电网与电网不同步，则计算电网与微电网的参数差 额，计算出补偿量，把补偿量发送至微电网，调节功率输出，尽快与电网的同步。
[0039] 本发明实施例中，光伏板自身的功率电压控制器发送工作方式（最大功率点跟踪 MPPT/定电压）至光伏板，输出电压、电流、频率，有功功率、无功功率至控制器；联网模式 时，控制器工作在MPPT方式下；孤岛模式时，当光伏板输出功率大于负荷消耗功率、蓄电池 充满并且储能装置充满时，控制光伏板的控制器改变运行方式，工作在定电压方式下，否则 应一直保持工作在MPPT方式；当光伏板输出功率为0时，光伏板的控制器停止运行。
[0040] 本发明实施例中，蓄电池自身的功率电压控制器将储能当前的工作方式、充放电 的电压、电流，输出有功功率、无功功率、荷电状态发送至控制器中；联网模式时：控制器控 制蓄电池仅工作在充电的工作方式下，当检测到蓄电池未充满时，则继续充电，若充满，则 停止充电；孤岛模式时：光伏输出功率小于负荷消耗功率时，或光伏输出功率为零，并检测 到蓄电池有储能，则蓄电池放电；当蓄电池输出功率为〇时，蓄电池自身的控制器停止运 行。
[0041] 本发明实施例中，在联网模式时，控制器实时检测断路器的通断情况，当某条支路 或节点电压、电流过高时，应迅速切断该支路或节点的断路器，并通知维修人员快捷解除故 障，保障负荷的正常供电；在孤岛模式时，断路器QFe快速动作断开与电网的连接，微电网 进入孤岛模式；断路器动作切断一股负荷的供电，确保优先级高的负荷正常供电；当微电 网供电仍不满足敏感负荷需求时，应将负荷中供电等级较低的负荷切除，确保优先级高的 负荷的正常供电；当某负荷节点的电压超过允许范围时，即负荷额定电压的百分之十，根据 无功补偿算法计算无功补偿量，并把无功补偿量发送至电网内部的无功补偿器进行电压调 节。
[0042] 本发明实施例中，第一互感器CI\设置于电网内的墙面光伏板与第一并网逆变器 之间，第二互感器CT 2S置于电网内的楼顶光伏板与第二并网逆变器之间，第三互感器CT3 设置于电网内的微网蓄电池与第一双向逆变器之间，第一互感器CI\输出端、第二互感器 CT2输出端和第三互感器CT3输出端通过总线连接控制器的输入端。
[0043] 本发明实施例中，光伏板为英利太阳能电池板YL300C35b型号；并网逆变器为动 力足DL-3N40KW型号，双向逆变器为中船重工鹏力PECG1/2/3型号；蓄电池为大力神2-800 LBT型号。
[0044] 发明实施例中，双向逆变器适用于各种需要动态储能的应用场合，在电能富余时 将电能存储，电能不足时将存储的电能逆变后向电网输出；在微网中起到应急独立逆变作 用。
[0045] 本发明实施例中，工作模式自动转换是由双向逆变器实现的；双向AC/DC变换器 实现分布式直流供电系统与电网的相互支撑，控制能量在直流母线与电网之间的相互传 递；双向变换器的控制目标是使能量实现双向运行，既可实现整流，又可实现逆变；直流侧 母线电压稳定在额定值附近，电网侧电流波形正弦化且功率因数为1 ;当直流母线电压低 于额定值时，能量通过双向AC/DC变换器从电网传输给直流微网，从而提高直流母线电压； 当直流母线电压高于额定值时，能量由直流微网经双向AC/DC变换器向电网传输，控制直 流微网中直流母线电压下降到额定值附近，从而维持直流微网的稳定运行。
[0046] 本发明实施例中，并网逆变器把蓄电池中的直流电变成标准的380V市电接入用 户侧低压电网或经升压变压器送入高压电网；它将光伏板发出的直流电转换为与电力网相 同的交流电，根据日出到日落的日照条件，根据不同的外界温度和太阳光照强度条件下，使 光伏板尽量保持最大功率输出的工作状态；并网时抑制高次谐波电流流入电网，减少对电 网的影响；排解异常情况，保障系统安全运行；PLL锁相环的技术保证逆变器的输出与电网 保持同步；控制中，采用多环反馈控制频率，当频率降低时，逆变器加大有功输出，而当频率 增大时，减小有功输出。
[0047] 本发明实施例中，将光伏发电应用于传统站用电网，利用太阳能电池板的光伏效 应将光能转换为电能，然后对电池组充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行 供电。
[0048] 本发明实施例中，电池组（微网蓄电池和站用蓄电池）在系统中同时起到能量调 节和平衡负载两大作用；它将光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电 不足时使用。
[0049] 本发明实施例中，设置有电池管理系统（BMS):对单体电池过压、欠压、过温报警， 电池组过充、过放、过流报警保护，切断等。BMS具有电池性能的分析诊断功能，能根据实时 测量蓄电池模块电压、充放电电流、温度和单体电池端电压、计算得到的电池内阻等参数， 通过分析诊断模型，得出单体电池当前容量或剩余容量（SOC)的诊断，单体电池健康状态 (SOH)的诊断、电池组状态评估，以及在放电时当前状态下可持续放电时间的估算。
[0050] 本发明实施例中，通过双电源开关可以延长变电站站用蓄电池的使用时间。
[0051] 本发明实施例中，第一断路器Qh -端连接微网380V/AC母线，另一端连接变电站 380V/AC母线；第二断路器QF2 -端连接第一并网逆变器，另一端连接微网380V/AC母线； 第三断路器QF3-端连接第二并网逆变器，另一端连接微网380V/AC母线；第四断路器QF 4 一端连接第一双向逆变器，另一端连接微网380V/AC母线；第五断路器QF5-端连接微网 380V/AC母线，另一端连接第一双电源开关QF 8_i双头侧的一端；第六断路器QF6 -端连接微 网380V/AC母线，另一端连接第二双电源开关QF8_2双头侧的一端；第七断路器QF 7 -端连接 变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线，第八断路器QF8 -端连接变电站380V/ AC母线，另一端连接站用交流电馈线，第九断路器QF9 -端连接变电站380V/AC母线，另一 端连接站用交流电馈线，第十断路器QF1(I -端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交 流电馈线；第i^一断路器QFn -端连接微网380V/AC母线，另一端连接备用变380V/AC母 线，第十二断路器QF12 -端连接微网380V/AC母线，另一端连接通讯、监控或照明设备，第 十三断路器QF13-端连接微网380V/AC母线，另一端连接通讯、监控或照明设备；第十四断 路器QF 14的一端连接备用变380V/AC母线，另一端同时连接第一双电源开关QF8_i双头侧第 二端和第二双电源开关QF 8_2双头侧第二端；第十五断路器QF15 -端连接第二双电源开关 QF8_2的单头侧，另一端连接电网内的第二双向逆变器输入端，第二双电源开关QF8_ 2的单头 侧连接电网内的充电器输入端；第十六断路器QF16-端连接电网内的充电器的输出端，另 一端连接第一段变电站220V/DC母线，第十七断路器QF 17 -端连接电网内的第一站用蓄电 池，另一端连接第一段变电站220V/DC母线，第十八断路器QF18 -端连接电网内的第二双向 逆变器，另一端连接第二段变电站220V/DC母线，第十九断路器QF19 -端连接电网内的第二 站用蓄电池，另一端连接第二段变电站220V/DC母线；第二十断路器QF2(I -端连接第一段 变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线，第二十一断路器QF21-端连接第一段变 电站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线，第二十二断路器QF 22-端连接第一段变电 站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线，第二十三断路器QF23 -端连接第二段变电 站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线，第二十四断路器QF24 -端连接第二段变电 站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线，第二十五断路器QF25 -端连接第二段变电 站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线；第二十六断路器QFD -端连接第一段变电站 220V/DC母线，另一端连接第二段变电站220V/DC母线；
[0052] 本发明实施例中，第一断路器Qh的电流互感器输出端、第二断路器QF2的电流互 感器输出端、第三断路器QF 3的电流互感器输出端、第四断路器QF4的电流互感器输出端、第 五断路器QF5的电流互感器输出端、第六断路器QF 6的电流互感器输出端、第七断路器QF7 的电流互感器输出端、第八断路器QF8的电流互感器输出端、第九断路器QF9的电流互感器 输出端、第十断路器QF 1(I的电流互感器输出端、第十一断路器QFn的电流互感器输出端、第 十二断路器QF12的电流互感器输出端、第十三断路器QF 13的电流互感器输出端、第十四断 路器QF14的电流互感器输出端、第十五断路器QF 15的电流互感器输出端、第十六断路器QF16 的电流互感器输出端、第十七断路器QF17的电流互感器输出端、第十八断路器(^18的电流互 感器输出端、第十九断路器QF19的电流互感器输出端、第二十断路器QF2(I的电流互感器输出 端、第二十一断路器QF21的电流互感器输出端、第二十二断路器QF22的电流互感器输出端、 第二十三断路器QF 23的电流互感器输出端、第二十四断路器QF24的电流互感器输出端、第 二十五断路器QF 25的电流互感器输出端和第二十六断路器QFD的电流互感器输出端均通过 总线连接控制器；
[0053] 本发明实施例中，电网内的站用变压器输出端断路器QFe的电流互感器输出端和 备用变压器输出端断路器QF B的电流互感器输出端通过总线连接控制器；控制器的输出端 通过总线分别连接每个断路器的控制端；第一双电源开关QF 8_i的电流互感器输出端和第 二双电源开关QF8_2的电流互感器输出端也通过总线连接控制器。
[0054] 实现含分布式电源的变电站用微网系统的控制方法，方法流程图如图4所示，包 括以下步骤：
[0055] 步骤1、采用控制器控制第十一断路器QFn、第十四断路器QF14和备用变压器输出 端断路器QF B处于分位状态，控制第一双电源开关QF8_i和第二双电源开关QF8_2的闸刀处于 主变端，并控制其他断路器均处于合闸状态，使系统进入主变压器工作状态；
[0056] 本发明实施例中，站用微电网存在两种典型的运行模式：正常情况下，站用微电网 和常规电网并网运行（联网模式）；当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，站用微电 网将及时和电网断开而独立运行（孤岛模式）；根据站用微电网运行方式的不同采取不同 的控制策略，联网模式下分布式电源采用PQ控制（有功无功控制），孤岛模式时采用V/f控 制（电压频率控制）。
[0057] 本发明实施例中，主变压器工作状态时，微网380V/AC母线与变电站380V/AC母线 并联，光伏板首先对微网蓄电池及站用蓄电池部分进行充电，当储能达到要求值后（一股 为总容量的85%)，对变电站380V/AC母线上的站用负载及站用直流母线上的负载供电，优 先使用清洁能源供电，保证太阳能发电的最大效率输出和最大效率使用，光伏发电不足部 分由变电站380V/AC母线补充。
[0058] 步骤2、采用第三互感器CT3实时采集微网蓄电池输入端的电流值，判断所采集到 的电流值是否达到总容量的85%，若是，则控制器控制第四断路器QF 4&于分位状态；否 贝1J，继续实时采集；
[0059] 采用第十七断路器QF17的电流互感器实时采集第一站用蓄电池输入端的电流值， 判断所采集到的电流值是否达到总容量的85%，若是，则控制器控制第十七断路器QF 17处 于分位状态；否则，继续实时采集；
[0060] 采用第十九断路器qf19的电流互感器实时采集第二站用蓄电池输入端的电流值， 判断所采集到的电流值是否达到总容量的85%，若是，则控制器控制第十九断路器QF 19处 于分位状态；否则，继续实时采集；
[0061] 步骤3、当站用变压器输出端断路器QFe检测到35KV站用变发生故障时，控制器发 送信号至站用变压器输出端断路器QF e、第一断路器Qh、第七断路器QF7、第八断路器QF8i 九断路器QF9和第十断路器QF1(I，使其处于分位状态，控制备用变压器输出端断路器〇匕、第 十一断路器QF n和第十四断路器QF14处于合闸状态，并控制第一双电源开关QF8_i和第二双 电源开关QF 8_2的闸刀处于备用变端，使系统进入备用变压器工作状态；
[0062] 本发明实施例中，当站用变压器输出端断路器QFe检测到35KV站用变发生故障 时，自动投入站备用变压器，QFe断开，QF14闭合，QFn闭合，QF 8_i双投开关投向M2侧，直流 母联柜开关QFD闭合，备用变压器由备用变380V/AC母线通过双向逆变器向第二段变电站 220V/DC母线充电。
[0063] 步骤4、当站备用变压器输出端断路器QFB的电流互感器检测到电流值突变为0 时，则控制第五断路器QF 5、第十一断路器QFn和第十四断路器QF14处于分位状态，控制第 二十六断路器QF D合闸，并控制第一双电源开关QF8_i断开、第二双电源开关QF8_2的闸刀接 入主变端，使系统进入微网工作状态；
[0064] 本发明实施例中，当主、备用电源均出现故障时，QFe、QF14断开，QF 8_2双投开关投向 Mi侧（主变端），光伏板由微网380V/AC母线通过第二双向逆变器向站用直流负载供电，一 个光伏阵列以主站的方式运行以提供参考电压和频率，其他光伏阵列以从站的方式运行在 PQ模式提供恒定功率。
[0065] 优先向微网380V/AC母线上重要负载（通讯、监控和照明设备）供电。
[0066] 步骤5、当系统进入微网工作状态时，根据实际需求设定直流负荷的优先级，根据 优先级，断开优先级低的直流负荷所对应的断路器；
[0067] 本发明实施例中，根据优先级，断开优先级低的直流负荷所对应的断路器，断开的 断路器个数根据实际需求设定，通讯、监控和照明设备优先级最高。
[0068] 步骤6、采用第一互感器CI\实时采集墙面光伏板输出的电流值，采用第二互感器 CT2实时采集楼顶光伏板输出的电流值，若采集的电流值大于0,则系统正常工作，若采集的 电流值等于0,则控制第二断路器QF 2和第三断路器QF3处于分位状态，并控制第四断路器 QF4、第十七断路器QF17和第十九断路器QF19处于合闸状态；
[0069] 本发明实施例中，当在夜间或无光情况下，断开交流母联QFi，QF8_i双投开关投至 中间，QF 8_2双投开关投向Mi侧，防止由站用蓄电池经过双向逆变器提供的交流电直接通过 QF8_i双投开关流回充电器，由微网蓄电池及站用蓄电池可以向直流负载和重要负载（通 讯、监控和照明设备）供电。
[0070] 其中主、备用电源状态及双投开关位置如下表所示：
[0071] 表 1
[0072]

【权利要求】
1. 一种含分布式电源的变电站用微网系统，其特征在于，包括第一互感器、第二互感 器、第三互感器、第一断路器、第二断路器、第三断路器、第四断路器、第五断路器、第六断 路器、第七断路器、第八断路器、第九断路器、第十断路器、第十一断路器、第十二断路器、 第十三断路器、第十四断路器、第十五断路器、第十六断路器、第十七断路器、第十八断路 器、第十九断路器、第二十断路器、第二十一断路器、第二十二断路器、第二十三断路器、第 二十四断路器、第二十五断路器、第二十六断路器、第一双电源开关、第二双电源开关、控制 器和显示器，其中， 所述的第一互感器设置于电网内的墙面光伏板与第一并网逆变器之间，第二互感器设 置于电网内的楼顶光伏板与第二并网逆变器之间，第三互感器设置于电网内的微网蓄电池 与第一双向逆变器之间，第一互感器输出端、第二互感器输出端和第三互感器输出端通过 总线连接控制器的输入端； 所述的第一断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接变电站380V/AC母线；第 二断路器一端连接第一并网逆变器，另一端连接微网380V/AC母线；第三断路器一端连接 第二并网逆变器，另一端连接微网380V/AC母线；第四断路器一端连接第一双向逆变器， 另一端连接微网380V/AC母线；第五断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接第一 双电源开关双头侧的一端；第六断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接第二双电 源开关双头侧的一端；第七断路器一端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电 馈线，第八断路器一端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线，第九断路器 一端连接变电站380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线，第十断路器一端连接变电站 380V/AC母线，另一端连接站用交流电馈线；第十一断路器一端连接微网380V/AC母线，另 一端连接备用变380V/AC母线，第十二断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接通 讯、监控或照明设备，第十三断路器一端连接微网380V/AC母线，另一端连接通讯、监控或 照明设备；第十四断路器的一端连接备用变380V/AC母线，另一端同时连接第一双电源开 关双头侧第二端和第二双电源开关双头侧第二端；第十五断路器一端连接第二双电源开关 的单头侧，另一端连接电网内的第二双向逆变器输入端，第二双电源开关的单头侧连接电 网内的充电器输入端；第十六断路器一端连接电网内的充电器的输出端，另一端连接第一 段变电站220V/DC母线，第十七断路器一端连接电网内的第一站用蓄电池，另一端连接第 一段变电站220V/DC母线，第十八断路器一端连接电网内的第二双向逆变器，另一端连接 第二段变电站220V/DC母线，第十九断路器一端连接电网内的第二站用蓄电池，另一端连 接第二段变电站220V/DC母线；第二十断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端 连接站用直流电馈线，第二十一断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端连接 站用直流电馈线，第二十二断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端连接站用 直流电馈线，第二十三断路器一端连接第二段变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流 电馈线，第二十四断路器一端连接第二段变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈 线，第二十五断路器一端连接第二段变电站220V/DC母线，另一端连接站用直流电馈线；第 二十六断路器一端连接第一段变电站220V/DC母线，另一端连接第二段变电站220V/DC母 线. 所述的第一断路器的电流互感器输出端、第二断路器的电流互感器输出端、第三断路 器的电流互感器输出端、第四断路器的电流互感器输出端、第五断路器的电流互感器输出 端、第六断路器的电流互感器输出端、第七断路器的电流互感器输出端、第八断路器的电流 互感器输出端、第九断路器的电流互感器输出端、第十断路器的电流互感器输出端、第十一 断路器的电流互感器输出端、第十二断路器的电流互感器输出端、第十三断路器的电流互 感器输出端、第十四断路器的电流互感器输出端、第十五断路器的电流互感器输出端、第 十六断路器的电流互感器输出端、第十七断路器的电流互感器输出端、第十八断路器的电 流互感器输出端、第十九断路器的电流互感器输出端、第二十断路器的电流互感器输出端、 第二十一断路器的电流互感器输出端、第二十二断路器的电流互感器输出端、第二十三断 路器的电流互感器输出端、第二十四断路器的电流互感器输出端、第二十五断路器的电流 互感器输出端和第二十六断路器的电流互感器输出端均通过总线连接控制器； 电网内的站用变压器输出端断路器的电流互感器输出端和备用变压器输出端断路器 的电流互感器输出端通过总线连接控制器； 控制器的输出端通过总线分别连接每个断路器的控制端； 控制器的输出端连接显示器的输入端。
2. 根据权利要求1所述的含分布式电源的变电站用微网系统，其特征在于，所述的第 一双电源开关的电流互感器输出端和第二双电源开关的电流互感器输出端也通过总线连 接控制器。
3. 实现权利要求1所述的含分布式电源的变电站用微网系统的控制方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤1、采用控制器控制第十一断路器、第十四断路器和备用变压器输出端断路器处于 分位状态，控制第一双电源开关和第二双电源开关的闸刀处于主变端，并控制其他断路器 均处于合闸状态，使系统进入主变压器工作状态； 步骤2、采用第三互感器实时采集微网蓄电池输入端的电流值，判断所采集到的电流值 是否达到设定值，若是，则控制器控制第四断路器处于分位状态；否则，继续实时采集； 采用第十七断路器的电流互感器实时采集第一站用蓄电池输入端的电流值，判断所采 集到的电流值是否达到设定值，若是，则控制器控制第十七断路器处于分位状态；否则，继 续实时采集； 采用第十九断路器的电流互感器实时采集第二站用蓄电池输入端的电流值，判断所采 集到的电流值是否达到设定值，若是，则控制器控制第十九断路器处于分位状态；否则，继 续实时采集； 步骤3、当站用变压器输出端断路器检测到35KV站用变发生故障时，控制器发送信号 至站用变压器输出端断路器、第一断路器、第七断路器、第八断路器、第九断路器和第十断 路器，使其处于分位状态，控制备用变压器输出端断路器、第十一断路器和第十四断路器处 于合闸状态，并控制第一双电源开关和第二双电源开关的闸刀处于备用变端，使系统进入 备用变压器工作状态； 步骤4、当备用变压器输出端断路器的电流互感器检测到电流值突变为0时，则控制第 五断路器、第十一断路器和第十四断路器处于分位状态，控制第二十六断路器合闸，并控制 第一双电源开关断开、第二双电源开关的闸刀接入主变端，使系统进入微网工作状态； 步骤5、当系统进入微网工作状态时，根据实际需求设定直流负荷的优先级，根据优先 级，断开优先级低的直流负荷所对应的断路器； 步骤6、采用第一互感器实时采集墙面光伏板输出的电流值，采用第二互感器实时采集 楼顶光伏板输出的电流值，若采集的电流值大于〇,则系统正常工作，若采集的电流值等于 0,则控制第二断路器和第三断路器处于分位状态，并控制第四断路器、第十七断路器和第 十九断路器处于合闸状态； 步骤7、当35KV站用变恢复供电时，由站用变压器输出端断路器检测其两端电压差值， 若电压差值为〇,则保持不变，否则，则调整电网内各并网逆变器的输出电压相位，使微网 380V/AC母线电压频率和相位与变电站380V/AC母线电压频率和相位相同，或在允许的范 围内，并控制站用变压器输出端断路器、第一断路器、第七断路器、第八断路器、第九断路器 和第十断路器处于合闸状态，第二十六断路器处于分位状态，控制第一双电源开关刀闸位 于主变端，将站用直流负荷全部投入。
4. 根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤5所述的根据优先级，断开优先 级低的直流负荷所对应的断路器，断开的断路器个数根据实际需求设定，并且通讯、监控和 照明设备的优先级最高。
5. 根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，步骤7所述的允许的范围根据实际需 求设定。
【文档编号】H02J3/38GK104242338SQ201410428121
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月27日 优先权日:2014年8月27日
【发明者】全凤岐, 张海廷, 赵庆杞, 李春东, 殷鹏, 丛培元, 张宏宇, 李海龙, 黄浩, 于海俊, 杜士鹏, 胡旌伟, 任知猷 申请人:辽宁电能发展股份有限公司, 国网辽宁节能服务有限公司, 沈阳工程学院