本发明涉及微电网
技术领域：
，具体涉及一种改进的基于下垂法控制的微电网内部电压分区控制方法。
背景技术：
：微电网与传统大电网相比，无论在结构、电源和负荷方面，都有较大的差异。这使得传统的大电网控制方法不能再适应微电网的控制需求。而鉴于微电网系统情况，当系统内能量出现波动时，往往会引起系统的电压和频率发生波动变化。当系统电压发生变化时，需要采取恰当的控制策略，才能保证系统的稳定性。技术实现要素：本发明实施例的目的在于提供一种改进的基于下垂法控制的微电网内部电压分区控制方法，以对不同区域的电压采取不通过的控制策略，实现将系统电压稳定在国标要求范围内，保证系统的稳定性。为实现上述目的，本发明实施例提供了一种改进的基于下垂法控制的微电网内部电压分区控制方法，包括：检测微电网系统的内部电压；根据预设的电压划分标准确定所述内部电压所处的区域，所述电压划分标准包括a区、b区以及c区；当所述内部电压处于a区或b区时，动态调节微电网内部的无功功率；当所述内部电压处于c区时，采用电压控制策略对系统内部设备进行检测，以剔除故障设备。作为本申请一种优选的实施方式，动态调节微电网内部的无功功率，具体包括：获取pid因子的初始值及当前值；根据所述初始值对所述当前值进行修正，以得到pid因子的修正值；根据所述修正值得到下一次无功功率的修正量；根据所述修正量对下一次无功功率进行调节。作为本申请一种优选的实施方式，所述方法还包括：当所述内部电压处于b区超过30分钟时，对微电网系统内部的分布式发电机及负载进行状态评估，并将评估结果上报上层监控系统“电压处于b区异常状态”。作为本申请一种优选的实施方式，所述分布式发电机包括光伏发电机，对微电网系统内部的分布式发电机进行状态评估，具体包括：获取所述光伏发电机的输出功率，并将所述光伏发电机的输出功率代入公式(1)、(2)及(3)，以得到量化求和结果；根据所述量化求和结果和光伏发电机状态判断标准表对所述光伏发电机进行状态评估；其中，公式(1)、(2)及(3)如下：δpsolar(n)＝psolar(t)-psolar(t-1)(1)δpsolar(n)是采样点光伏功率的功率之差，dsolar(n)是对采样点光伏功率之差的量化，gradesolar(n)是连续五点的光伏功率之差的量化求和结果，plm代表功率的较大负数值，pmm代表功率中间等级的负数值，psm代表功率较小的负数值，psp代表功率较小的正数值，pmp代表功率中等大小的整数值，plp代表功率较大的正数值。作为本申请一种优选的实施方式，所述分布式发电机包括风力发电机，对微电网系统内部的分布式发电机进行状态评估，具体包括：获取所述风力发电机的发电功率信号，对所述风力发电机的发电功率信号进行高斯滤波处理，以得到过滤结果；将所述过滤结果代入公式(4)、(5)及(6)，以得到量化求和结果；根据所述量化求和结果和光伏发电机状态判断标准表对所述光伏发电机进行状态评估；其中，公式(4)、(5)及(6)如下：δpwind(n)＝gwind(t)-gwind(t-1)(4)δpwind(n)是对风机数据修正之后的风机不同采样周期的功率之差，dwind(n)是对该差值的量化结果，gradewind是近3次量化结果求和的结果，plm代表功率的较大负数值，pmm代表功率中间等级的负数值，psm代表功率较小的负数值，psp代表功率较小的正数值，pmp代表功率中等大小的整数值，plp代表功率较大的正数值。作为本申请一种优选的实施方式，所述分布式发电机包括柴油发电机，对微电网系统内部的分布式发电机进行状态评估，具体包括：获取所述柴油发电机的发电功率；计算所述柴油发电机的发电功率与控制期望数据的差值；若所述差值超出预设范围，则确定所述柴油机处于故障状态。作为本申请一种优选的实施方式，对微电网系统内部的分布式发电机进行状态评估，具体包括：获取所述负载的输出功率，并将所述负载的输出功率代入公式(7)、(8)及(9)，以得到量化求和结果；若所述量化求和结果为0，则表明所述负载处于相对稳定状态，若所述量化求和结果为1，则表明所述负载处于相对变化状态。其中，公式(7)、(8)及(9)如下：δpload(n)＝pload(t)-pload(t-1)(7)δpload(n)是负载此时刻与上一时刻的功率之差，dload(n)是对其量化的结果，gradeload(n)是量化结果的3次求和，plm代表功率的较大负数值，pmm代表功率中间等级的负数值，psm代表功率较小的负数值，psp代表功率较小的正数值，pmp代表功率中等大小的整数值，plp代表功率较大的正数值。作为本申请一种优选的实施方式，c区包括ch区和cl区，当所述内部电压处于ch区时，采用电压控制策略对系统内部设备进行检测，以剔除故障设备，具体包括：(1)逐个检测内部分布式发电机是否出现故障，若出现，则对该分布式发电机进行切机处理，若未出现，则转入步骤(2)；(2)逐个检测负载是否出现故障，若出现，则对该负载进行切机处理，若未出现，则转入步骤(3)；(3)控制无功补偿装置，以逐步减小系统内的无功功率，并转入步骤(4)；(4)若系统处于ch区的扰动时间未超过30分钟，则上报上层监控系统“电压ch区故障”；若系统处于ch区的扰动时间超过30分钟，则系统停机，并对蓄电池进行电量评估，系统进入黑启动准备，上报上层监控系统“紧急停机”。作为本申请一种优选的实施方式，当所述内部电压处于cl区时，采用电压控制策略对系统内部设备进行检测，以剔除故障设备，具体包括：(1)逐个检测内部分布式发电机是否出现故障，若出现，则对该分布式发电机进行切机处理，若未出现，则转入步骤(2)；(2)逐个检测负载是否出现故障，若出现，则对该负载进行切机处理，若未出现，则转入步骤(3)；(3)若无功补偿装置的无功补偿数值已达上限，则转入步骤(4)，反之，逐步增大所述无功补偿数值；(4)若系统存在未切除非敏感负载，则按优先级降幂顺序切除负载，否则转入步骤(5)；(5)若系统处于cl区的扰动时间未超过30分钟，则上报上层监控系统“电压cl区故障”；若系统处于cl区的扰动时间超过30分钟，则系统停机，并对蓄电池进行电量评估，系统进入黑启动准备，上报上层监控系统“紧急停机”。实施本发明实施例，先检测微电网系统的内部电压，再根据预设的电压划分标准确定内部电压所处的区域；当所述内部电压处于a区或b区时，控制微电网内部的双向储能逆变器和无功补偿装置，以动态调节微电网内部的无功功率；当所述内部电压处于c区时，采用电压控制策略对系统内部设备进行检测，以剔除故障设备。即，本发明实施例可对不同区域的电压采取不通过的控制策略，可实现将微电网内部的电压稳定在220v左右，并始终保证电压变化范围标准保持在国标(gb/t12325)要求范围(198v—245.4v)内，保证了系统的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。图1是本发明第一实施例提供的基于查表法的微电网内部设备快速评估方法的流程示意图；图2是电压处于ch区的控制流程图；图3是电压处于cl区的控制流程图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。请参考图1，是本发明第一实施例改进的基于下垂法控制的微电网内部电压分区控制方法的示意流程图，如图所示，该方法可以包括以下步骤：s101，检测微电网系统的内部电压。s102，根据预设的电压划分标准确定所述内部电压所处的区域。其中，所述电压划分标准包括a区、b区以及c区，如下表所示：电压范围电压等级区间210以下cl区198-210bl区210-230a区230-235.4bh区235.4以上ch区电压划分标准s103，当所述内部电压处于a区或b区时，动态调节微电网内部的无功功率。s104，当所述内部电压处于c区时，采用电压控制策略对系统内部设备进行检测，以剔除故障设备。其中，步骤s103对应于a区、b区电压控制策略，步骤s104对应c区电压控制策略，下面分别对其进行详述说明。一、a区与b区电压控制策略本实施例的电压控制策略主要采取q-v下垂法，通过对微电网内部的双向储能逆变器和无功补偿装置进行控制，通过调节微电网内部的无功功率，从而控制微电网的电压稳定。q-v下垂法的公式3-x所示u-u0＝-kq(q-q0)(3-20)其中u为实际电压，u0为220v目标电压，kq为下垂因子，q为网内实际无功功率，q0为网内初始的无功功率。但实际的使用情况之中，其系数kq并不是一个固定值，当电网出现频繁的负载波动时，或有分布式发电机切入切出微电网时，电网发电侧的下垂因子不是固定的，而传统意义上的求导得出的下垂因子是不准确的，其系数kq会发生一定的改变。故无法对系统内的无功功率进行精准的计算。基于上述情况，本实施例提供一种动态调节的期望修正的模糊pid调节方法，来调节微电网内部的无功功率。其主要步骤包括：获取pid因子的初始值及当前值；根据所述初始值对所述当前值进行修正，以得到pid因子的修正值；根据所述修正值得到下一次无功功率的修正量；根据所述修正量对下一次无功功率进行调节。pid的基本控制具体公式如3-21所示其中np根据上一时刻的下垂因子(一般系统突变型不大)在稳态负荷分配中起主要作用，ni用于消除系统的稳态误差，nd用于改善系统的动态性能。当微电网内部出现负载显著变换时，上述参数可以对下垂控制起到修正作用，用于保证系统的稳定运行。考虑到实际的系统为离散系统，可以将公式(3-21)进一步改写为(3-x)对上述公式进行z变换可以得到公式3-x其中t为采样时间。本实施例中，控制策略考虑模糊pid求解，其具体原则如下(其中，e表示误差，ec表示误差变化率)：当偏差|e|较大时，应征大p的取值，从而可以是偏差快速减小。由于p的作用使偏差迅速减小，但同时产生了较大的偏差变化率，为了抑制微分作用的快速增加，进一步限制控制作用在合理的范围内变化，从而是控制作用超出许可范围，因此通常设置i＝0，去掉积分作用。当|e|和|ec|处于中等大小时：为了避免较大的p带来超调，应该减小p，并且取小i，由于微分环节提前对偏差的变化起到抑制作用，d的取值会对系统的动态性能产生较大的影响，同时为了保证系统的响应速度，减小调节时间，取较大的d。当|e|较小时，为了获得良好的稳态性能，进一步减小稳态误差，应增加p和i的取值。d的取值对系统性能影响该较大，为了避免系统在稳态值附近震荡不稳定，通常是|ec|较大时，去较小的d。需要说明的是，|ec|的大小表明系统偏差变化速率，当|ec|较大是，去较小的p，并增大i的取值。进一步地，a区和b区电压可分为以下几个等级：电压等级电压值-2210-214-1214-2180218—2221222-2242224-230表1：a区电压与b区电压的等级划分表根据表1的分集，可以对应得到e可为{-2，-1,0,1,2}，ec可为{-4，-3，-2，-1,0,1,2,3,4}。对应的模糊控制量可以为e{nm，ns，zo，ps，pm}与ec{nb，nm，ns，zo，ps，pm，pb}几个数量级，其拟合系数部署如表2、3和4所示。表2：电压p的模糊规则表表3：电压i的模糊规则表表4：电压d的模糊规则表其中，表中释义如下：nb：negativebig负大；nm：negativemedium负中；；ns：negativesmall负小；zo：zero零；ps：positivesmall正小；pm：positivemedium正中；pb：positivebig正大。由上述模糊规则加权因子(下式中用β表示)，具体的pid参数变更如公式(3-25)、公式(3-26)和公式(3-27)所示kp＝kp0+βdp(3-25)ki＝ki0+βdi(3-36)kd＝kd0+βdd(3-27)需要说明的是，对上述部分可以理解为：β是一个常系数，d是表2至表4的七个值，根据不同的变化规则，对当前的kp系数进行一次修正。另外，本实施例中，引入模糊自调整pid控制器的目的就是通过每个采样时刻不断检测系统相应误差e及其变化率ec的大小，然后根据制定好的模糊规则得出pid的修正量，这样pid控制器就根据系统响应的变化主动调节自身参数的大小，从而增强系统的动态相应能力对外界干扰的鲁棒性。进一步地，当系统内部电压处于b区的时间大于30分钟时，则对微电网系统内部的分布式发电机及负载进行状态评估，并将评估结果上报上层监控系统“电压处于b区异常状态”。由于分布式发电机包括光伏发电机、风力发电机以及柴油发电机，先分别对其状态评估过程进行描述。1、光伏发电机的快速评估光伏发电具有一定的间歇性，其特性主要为发电功率与光照强度直接相关。受云层波动影响和日照条件的影响较大。本实施例中，对光伏发电机的状态评估如下：获取光伏发电机的输出功率，，将光伏发电机的实时数据(即输出功率)带入公式(1)(2)和(3)，以得到量化结果。其中公式如下：δpsolar(n)＝psolar(t)-psolar(t-1)(1)上述公式中，δpsolar(n)是采样点光伏功率的功率之差，dsolar(n)是对采样点光伏功率之差的量化，gradesolar(n)是连续五点的光伏功率之差的量化求和结果，plm代表功率的较大负数值，pmm代表功率中间等级的负数值，psm代表功率较小的负数值，psp代表功率较小的正数值，pmp代表功率中等大小的整数值，plp代表功率较大的正数值。根据量化求和结果gradesolar(n)建立等级标准如表5所示：取值范围含义gradesolar(n)<-10光伏发电功率急剧下降-10≤gradesolar(n)<-6光伏发电功率下降-6≤gradesolar(n)≤6光伏发电功率平稳6<gradesolar(n)≤10光伏发电功率上升gradesolar(n)≥10光伏发电功率急剧上升表5：光伏输出变化功率量化等级根据表5的量化结果和表6的光伏发电机状态判断标准，可对光伏发电机的发电性能做出快速评估，其中表6如下：表6：光伏发电机状态判断标准根据表2可知，当光伏发电机评估状态为状态不稳定时，根据系统此刻状态，一般采取限功率，切机，蓄电池充放电维持等操作。当光伏发电机评估状态为日落，日出，夜间等状态时，进行相应的开机与关机操作。当光伏发电机处于状态稳定的状态时，进一步采取其他控制策略。2、风力发电机的快速评估风力发电机具有一定的间歇性，与光伏发电机相比，其发电特性更难估计。由于风力发电机对风的依赖性大，而风的不可预测性使得风力发电机往往成为系统内部的不稳定因素，其经常造成系统内部的能量冲击从而导致系统的电压频率发生一定的畸变。本实施例对风力发电机的状态评估过程如下：首先采集风力发电机的发电功率信号。对风力发电机的发电功率信号进行高斯滤波处理，以过滤掉数据采集中的观测噪声，具体公式如下：g(t)是风机数据经过高斯滤波处理之后的结果，σ表示高斯系数，其取值大致为0.0013，pwind(t)为风机当前发电功率，将该结果分别代入公式(4)(5)和(6)中，以得到量化求和结果。其中，公式如下：δpwind(n)＝gwind(t)-gwind(t-1)(4)plm代表功率的较大负数值，pmm代表功率中间等级的负数值，psm代表功率较小的负数值，psp代表功率较小的正数值，pmp代表功率中等大小的整数值，plp代表功率较大的正数值。δpwind(n)是对风机数据修正之后的风机不同采样周期的功率之差，dwind(n)是对该差值的量化结果，gradewind是近3次量化结果求和的结果。根据该量化求和结果gradewind建立等级标准如表7所示：表7：风机输出功率量化等级标准根据表7的量化结果和表8的风力发电机状态判断标准，可对风力发电机的发电性能做出快速评估，其中表8如下：表8：风力发电机快速判断标准根据表8可知，当风机状态为危险时，需要启动卸荷装置来保证风机的稳定运行，必要时采取切除风机的手段，来保证系统的平稳运行。当风机状态为“进一步观察”或“状态不稳定时”，采用蓄电池充放电控制或者限功率控制手段，来保证风机和系统的平稳运行。当风机处于“能量低位”时，不予处置。当风机的评估状态为“状态稳定时”，进一步启用其他控制策略。3、柴油发电机的快速评估柴油发电机由于不受天气因素干扰，其评估也较为简单。本实施例中，对柴油发电机的状态评估如下：首先检测判断系统的母线频率或母线电压是否处于稳定区间，若处于，则获取柴油发电机的发电功率。再计算发电功率与控制期望数据的差值，若该差值超出预设范围，即判断实际测量数据与控制期望数据是否存在较大偏差(例如额定功率的20％)，若存在较大偏差且柴油发电机的电压或频率存在故障，则视柴油发电机为故障状态，反之判断柴油发电机状态为正常运行。4、负载的快速评估微电网系统中负载的突然接入或切除会造成瞬间的能量不平衡，从而引起一定的频率偏移或电压偏移。本实施例中，对负载的状态评估如下：首先检测判断系统的母线频率或母线电压是否处于稳定区间，若处于，则获取负载的输出功率，将其代入公式(7)(8)和(9))，以得到量化求和结果；其中公式如下：δpload(n)＝pload(t)-pload(t-1)(7)δpload(n)是负载此时刻与上一时刻的功率之差，dload(n)是对其量化的结果，gradeload(n)是量化结果的3次求和，plm代表功率的较大负数值，pmm代表功率中间等级的负数值，psm代表功率较小的负数值，psp代表功率较小的正数值，pmp代表功率中等大小的整数值，plp代表功率较大的正数值。该最终的计算结果gradeload(n)表明了负载的状态，当其为0时，负载处于相对稳定的状态，可以进一步部署其他控制策略。当其为1是，负载处于一个相对变化的状态，此时应该由蓄电池充放电进行供能。二、ch区电压控制策略当系统电压处于ch区时，一般由系统内部设备故障，或无功功率过高引起，具体的控制策略如图2所示，具体包括：(1)逐个检测系统内部分布式电源是否出现故障，如果检测到故障，则对该分布式电源进行切机处理，结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果分布式电源无故障，则跳转至步骤(2)。(2)逐个检测系统内部负载是否出现故障，如果检测到故障，则对该负载进行切机处理，结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果负载无故障，则跳转至步骤(3)。(3)控制无功补偿装置，逐次减小系统内部的无功功率，并跳转至步骤(4)。(4)如果系统处于电压ch区扰动时间未超过规定时间，则上报上层监控系统“电压ch区故障”，并尽量维持系统的电压稳定，等待上层监控系统指令。如果ch区扰动时间超过规定时间，则系统停机，对系统内其他设备和负载进行保护，以防损坏。同时对蓄电池进行电量评估，系统做黑启动准备，上报上层监控系统紧急停机，并等待上层监控系统开机指令。三、cl区电压控制策略当系统电压处于cl区时，一般由系统内部设备故障，或无功功率严重不足引起，具体的控制策略如图3所示，具体包括：(1)逐个检测系统内部分布式电源是否出现故障，如果检测到故障，则对该分布式电源进行切机处理，结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果分布式电源无故障，则跳转至步骤(2)。(2)逐个检测系统内部负载是否出现故障，如果检测到故障，则对该负载进行切机处理，结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果负载无故障，则跳转至步骤(3)。(3)如果系统内部的无功补偿装置其无功补偿已经达到额定值上限，则跳转至步骤(4)，否则逐次快速增大其无功补偿数值，结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。(4)如果系统内存在未切除的非敏感负载，则按负载优先级降幂次序，逐个切除负载，结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果系统内无非铭感负载接入，则跳转至步骤(5)。(5)如果系统处于电压cl区扰动时间未超过规定时间，则上报上层监控系统“电压cl区故障”，并尽量维持系统的电压稳定，等待上层监控系统指令。如果cl区扰动时间超过规定时间，则系统停机，对系统内其他设备和负载进行保护，以防损坏。同时对蓄电池进行电量评估，系统做黑启动准备，上报上层监控系统紧急停机，并等待上层监控系统开机指令。其中，步骤(4)中的负载优先级降幂顺序如下：表9：负载优先级次序标准实施本发明实施例，先检测微电网系统的内部电压，再根据预设的电压划分标准确定内部电压所处的区域；当所述内部电压处于a区或b区时，控制微电网内部的双向储能逆变器和无功补偿装置，以动态调节微电网内部的无功功率；当所述内部电压处于c区时，采用电压控制策略对系统内部设备进行检测，以剔除故障设备。即，本发明实施例可对不同区域的电压采取不通过的控制策略，可实现将微电网内部的电压稳定在220v左右，并始终保证电压变化范围标准保持在国标(gb/t12325)要求范围(198v—245.4v)内，保证了系统的稳定性以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12