一种基于阻抗检测的储能控制方法
【专利摘要】发明提供一种基于阻抗检测的储能控制方法，引入了新的储能控制方法，通过制定合理的控制策略，可实现储能在主网故障时为系统供电，主网恢复后储能实现并网，以及储能故障后的快速切除，通过该储能控制方法的应用，可提高电网供电可靠性，进一步扩展储能应用领域，减轻电网负担。本发明所采用的储能控制方法运用阻抗检测的原理，使得储能系统控制更加有效迅速的进行，有效保障负荷供电可靠性，同时可减少电网建设，平滑功率波动，对保障电网安全起到积极作用。
【专利说明】—种基于阻抗检测的储能控制方法
【技术领域】
[0001]本发明创造属于储能控制领域，尤其是涉及一种基于阻抗检测的储能控制方法。
【背景技术】
[0002]当前能源局势紧张，环境污染严重，进行电网改造、减轻电网供电压力成为重要课题。随着负荷量的不断增长，其对电能质量和供电可靠性提出更高要求。目前储能技术以其储存电能，能够实现削峰填谷，平滑功率波动的特点，越来越受到用户的青睐。当前储能主要有两种利用形式:其一，作为系统备用，单独使用；其二，与分布式电源共同构成微电网，联合使用。对于含储能的微电网，其研究已经很多，部分已经成熟，而储能单独使用并没有受到足够重视。
[0003]现有技术中有简单的储能系统应用方法，主要应用其系统备用、削峰填谷的功能，目前已有和本发明最相近的实现方案有两个。
[0004]其一，为针对连接至电网向小区负载供电线路上的电池储能系统，对其并网供电或充电进行控制，首先通过系统自检，确定储能系统是否可以并网工作，以及电网是否跳闸:当电网没有跳闸时，选择使储能系统向负载供电；当检测到电网跳闸、失去对小区负载的供电能力时，则控制储能系统进入孤岛工作模式，以现存的储量不间断地向小区负载供电；若储能系统停止向负载供电后，可以控制所述储能系统即时进行并网充电或等到用电低谷时再充电储能。该控制方法简单，无针对性的快速储能孤岛检测方法，且无重要负荷的区分；
[0005]其二，为基于阻抗测量的分布式电源孤岛检测方法，该方法利用了分布式电源并网状态与孤网状态下，系统等效阻抗将出现极大变化的特点，在并网联络点注入高频电压信号，通过测量电压变化，反映阻抗变化，就可以判断出系统当前是否与大电网相连。
[0006]以上技术方案中没有快速的储能孤岛状态检测方法，常规的电压电流检测速度慢，不能及时发现储能孤岛状态，势必导致其控制过程放缓，影响供电可靠性。另外，以往的储能应用不能完成故障恢复后的储能并网策略，不能主动完成储能故障时的储能退出。
【发明内容】
[0007]本发明创造要解决以上问题，提供一种基于阻抗检测的储能控制方法，突破已有的阻抗测量进行分布式电源孤岛检测的方法，公开了一种基于阻抗测量的储能控制方法，该方法能够快速有效地检测储能孤岛状态，完成控制策略。
[0008]为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是:一种基于阻抗检测的储能控制方法，包括如下控制流程:
[0009]步骤1:检测电路检测开关检测点处的阻抗变化，若无，则继续监控；若有，则转到步骤2 ;
[0010]步骤2:将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断监控信号是否满足策略I触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤3 ；
[0011]步骤3:将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关断开，并反馈PCS，将储能系统的控制方式由VF转换为PQ ；
[0012]步骤4:测控保护对开关检测点、负荷开关点、储能系统并网开关点数据量信号反馈给能量管理系统，能量管理系统判断数据是否与策略变化相符，若相符，则结束；若不相符，则储能发生问题，保护动作，储能开关动作；
[0013]步骤5:检测电路再度检测到开关检测点阻抗变化，则转到步骤6 ;
[0014]步骤6:将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断信号是否满足策略2触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤7 ；
[0015]步骤7:将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关检测点开关闭合，并反馈PCS，将储能系统的控制方式由PQ转换为VF，电网正常运行。
[0016]进一步，所述策略I表示PQ控制方式，其控制目标是使储能输出的有功功率和无功功率等于参考功率，此时电网提供微网电压与频率的支撑，当储能逆变器输出的功率与参考功率不等时，误差信号不为零，从而PI调节器进行无静差跟踪调节，直至误差信号为零，即储能逆变器输出的功率恢复至参考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目标是储能输出电压的幅值和频率维持不变，此时储能系统为微网系统的主电源，通过对有功功率和无功功率参考值的改变确保系统的频率和分布式电源所接交流母线处的电压幅值分别等于其参考值。
[0017]本发明创造具有的优点和积极效果是:一种基于阻抗检测的储能控制方法，引入了新的储能控制方法，通过制定合理的控制策略，可实现储能在主网故障时为系统供电，主网恢复后储能实现并网，以及储能故障后的快速切除，通过该储能控制方法的应用，可提高电网供电可靠性，进一步扩展储能应用领域，减轻电网负担。本发明所采用的储能控制方法运用阻抗检测的原理，使得储能系统控制更加有效迅速的进行，有效保障负荷供电可靠性，同时可减少电网建设，平滑功率波动，对保障电网安全起到积极作用在。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是一种基于阻抗检测的储能控制方法的控制流程图；
[0019]图2是一种基于阻抗检测的储能系统控制示意图；
[0020]图3是一种基于阻抗检测的储能控制方法中采用的阻抗测量原理示意图；
[0021]图4为储能逆变器PQ控制结构图；
[0022]图5储能逆变器VF控制结构图。
[0023]图中:1、信号发生器；2、音频放大器；3、耦合电容；4、主网等值电源；5、主网阻抗；
6、储能系统等值电源；7、储能系统阻抗。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
[0025]如图1-3所示，一种基于阻抗检测的储能控制方法，包括如下控制流程:
[0026]步骤1:检测电路检测开关检测点A处的阻抗变化，若无，则继续监控；若有，则转到步骤2 ；
[0027]步骤2:将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断监控信号是否满足策略I触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤3 ；
[0028]步骤3:将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关断开，并反馈PCS，将储能系统的控制方式由VF转换为PQ ；
[0029]步骤4:测控保护对开关检测点A、负荷开关点C、储能系统并网开关点B数据量信号反馈给能量管理系统，能量管理系统判断数据是否与策略变化相符，若相符，则结束；若不相符，则储能发生问题，保护动作，储能开关动作；
[0030]步骤5:检测电路再度检测到开关检测点A阻抗变化，则转到步骤6 ；
[0031 ] 步骤6:将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断信号是否满足策略2触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤7 ；
[0032]步骤7:将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关检测点A开关闭合，并反馈PCS，将储能系统的控制方式由PQ转换为VF，电网正常运行。
[0033]图1所示的流程图中的“结束”表示系统当前可处于稳定状态；如图4、5所示，所述策略I表示PQ控制方式，其控制目标是使储能输出的有功功率和无功功率等于参考功率。此时电网提供微网电压与频率的支撑，当储能逆变器输出的功率与参考功率不等时，误差信号不为零，从而PI调节器进行无静差跟踪调节，直至误差信号为零，即储能逆变器输出的功率恢复至参考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目标是储能输出电压的幅值和频率维持不变。此时储能系统为微网系统的主电源，通过对有功功率和无功功率参考值的改变确保系统的频率和分布式电源所接交流母线处的电压幅值分别等于其参考值。
[0034]图2为本发明的储能系统控制示意图，实线为供电线路，虚线为信号线，图中开关A点处即为开关检测点，开关B点处为储能系统并网开关，开关C点处负荷开关。模式控制器控制A开关完成控制策略，将信号反馈给PCS，进行VF与PQ控制的模式切换。储能系统通过BMS来协调管理，BMS判断电池状态，将信号传递给PCS进行管理。测控保护装置采集开关A、储能系统并网开关B、负荷开关C的数据量，并将数据传递给能量管理系统，信号异常时，保护动作。能量管理系统可采集测控保护及PCS的反馈信号进行管理。当阻抗检测装置再度检测到信号变化，通过信号传递和模式控制器控制，A点开关闭合，储能系统控制方式由PQ转换到VF控制。其中，模式控制器的作用是接受和反馈控制信号，控制开关，实现控制策略；测控保护具有测量、采集和传输数的功能，也可保护线路，在线路发生异常时保护动作；能量管理系统(Energy Management System)是以计算机技术和电力系统应用软件技术为支撑的现代电力系统综合自动化系统，也是能量系统和信息系统的一体化或集成，一般包括数据收集、能量管理和网络分析三大功能；PCS, PCS即Process Control System的缩写，意思是“过程控制系统”，可以实现远程控制；BMS，电池管理系统(BMS)是电池与用户之间的纽带，提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态；PQ为孤岛状态，VF为并网状态。
[0035]一般主网储能所接入的电网容量很大，且电网的的等效阻抗很小；另一方面，储能系统容量相对很小，且等值阻抗相对较大。当一般主网储能和储能系统并网运行时，从开关检测点A处来看，系统等值阻抗为一般主网储能与储能系统阻抗的并联，表现的数值较小；当开关检测点A处断开时，储能系统处于孤岛状态时，从开关检测点A上来看，系统等值阻抗就等于储能系统的等值阻抗，数值较大。为保证系统稳定性，串联负荷电阻R2。因此，检测开关检测点A处的电阻值可以发现，储能处于并网状态时A处等值阻抗为主网与储能及负荷并联下的阻抗，其值通常很小；微电网处于孤岛状态时，A处的等值阻抗通常较大，仅为储能阻抗与负荷的并联值。
[0036]图3为阻抗变化检测点检测原理图，信号源选择一个电压源，发出高频信号，该信号可等比例放大微电网阻抗及主网阻抗。C1作为耦合电容用来隔离工频分量，阻抗Z1由C1和R1构成，虚线单元与连接电阻R2与串联，L2和C2构成谐振频率为工频的串联谐振电路。通过测量U3电压的变化情况来进行孤岛状态判断。
[0037]—种基于阻抗检测的储能控制方法，引入了新的储能控制方法，通过制定合理的控制策略，可实现储能在主网故障时为系统供电，主网恢复后储能实现并网，以及储能故障后的快速切除，通过该储能控制方法的应用，可提高电网供电可靠性，进一步扩展储能应用领域，减轻电网负担。本发明所采用的储能控制方法运用阻抗检测的原理，使得储能系统控制更加有效迅速的进行，有效保障负荷供电可靠性，同时可减少电网建设，平滑功率波动，对保障电网安全起到积极作用在。
[0038]以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种基于阻抗检测的储能控制方法，其特征在于:包括如下控制流程: 步骤1:检测电路检测开关检测点处的阻抗变化，若无，则继续监控；若有，则转到步骤2 ； 步骤2:将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断监控信号是否满足策略I触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤3 ； 步骤3:将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关断开，并反馈PCS，将储能系统的控制方式由VF转换为PQ ； 步骤4:测控保护对开关检测点、负荷开关点、储能系统并网开关点数据量信号反馈给能量管理系统，能量管理系统判断数据是否与策略变化相符，若相符，则结束；若不相符，则储能发生问题，保护动作，储能开关动作； 步骤5:检测电路再度检测到开关检测点阻抗变化，则转到步骤6 ； 步骤6:将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断信号是否满足策略2触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤7 ; 步骤7:将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关检测点开关闭合，并反馈PCS，将储能系统的控制方式由PQ转换为VF，电网正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗检测的储能控制方法，其特征在于:所述策略I表示PQ控制方式，其控制目标是使储能输出的有功功率和无功功率等于参考功率，此时电网提供微网电压与频率的支撑，当储能逆变器输出的功率与参考功率不等时，误差信号不为零，从而PI调节器进行无静差跟踪调节，直至误差信号为零，即储能逆变器输出的功率恢复至参考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目标是储能输出电压的幅值和频率维持不变，此时储能系统为微网系统的主电源，通过对有功功率和无功功率参考值的改变确保系统的频率和分布式电源所接交流母线处的电压幅值分别等于其参考值。
【文档编号】H02J3/28GK104242328SQ201410447153
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】陆志刚, 郭海峰, 张百华, 黎小林, 许树楷, 杨柳, 陈满, 李勇琦, 刘洁 申请人:南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司, 天津天大求实电力新技术股份有限公司