区域综合性电能质量管理系统的制作方法

本申请涉及新型电力系统运行，具体而言，涉及区域综合性电能质量管理系统。

背景技术：

1、目前，为实现“双碳”为发展目标，以新型电力系统构建为契机，国家逐步提升光伏、风电等可再生能源的高渗透率，然而，风、光等可再生能源发电具有波动性和间歇性，区域性风光储充系统里存在着由风电、光伏等新能源接入引起的稳定性与电能质量问题。而且负荷侧的多样性(例如电力电子性非线性负荷)会引起电能质量问题反向电网扩散，无疑增加了电网复杂性和管控难度，对电网的安全、可靠运行带来了诸多挑战。影响区域重要用户的用电体验。

2、此外，由于工业园区所在场地由于地域、天气、时间等外在因素，可能导致光伏、负荷等设备出现多种运行工况，如何在不同的运行工况下开展综合性电能质量的协同治理，提升设备的利用率与运行效率，增加区域能源系统重要用户的供电可靠性与高品质电能质量，将成为区域电网领域在优质供电方面的迫切攻关需求。

3、目前的国内外针对区域供电系统的电能质量治理设备主要以单独的串联型或者并联型设备为主，且针对设备的研究相对独立，未充分考虑各补偿模块的协同运行、整体调度等问题，例如某些电压型治理设备的利用率较低，未考虑到该类模块的功能复用事宜；此外，现有技术中未针对性的论述区域综合电能质量管理系统的数字孪生功能。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种区域综合性电能质量管理系统。

2、针对目前的一些工业园区负荷运行的不同工况，如何高效开展电网、设备之间的功率协同策略，是综合电能质量管理系统的关键技术；针对工业园区中包含有多个电压型、电流型电能质量治理模块，如何灵活复用电压补偿装置，进而提升设备利用率，降低投资成本，因此开展综合电能质量补偿系统各模块的协同运行亦是高品质供电保障的重要课题。

3、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：区域综合性电能质量管理系统，包括谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块、电池储能模块、数字孪生模块，所述电池储能模块通过直流母线与无功补偿模块、电压补偿模块连接；

4、所述谐波补偿模块，设于负荷侧，用于补偿负荷侧谐波电流；

5、所述无功补偿模块，用于为负荷提供无功功率；

6、所述电压补偿模块，用于在电网电压出现跌落时，输出相应的补偿电压，使负载侧得到完整的电压波形；

7、所述电池储能模块，用于为无功补偿模块、电压补偿模块提供电能；

8、所述数字孪生模块，用于监测谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块、电池储能模块、以及负荷的运行状态信息，并根据电压跌落情况，对谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块下达调度指令，以调度协同谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块的运行模式。

9、所述数字孪生模块，执行以下步骤：

10、当电压跌落幅值在10％以内，发送调度指令以控制谐波补偿模块进行补偿谐波，使谐波补偿模块容量还有裕量的工况下进行无功补偿；发送调度指令以控制无功补偿模块进行补偿负载无功功率运行，电压补偿模块不投入运行。

11、电压跌落范围在10％-50％以内，发送调度指令以控制无功补偿模块补偿无功功率；发送调度指令以控制电压补偿模块补偿有功功率及部分无功功率，使谐波补偿模块功能不变。

12、电压跌落幅值在50％-100％以内，发送调度指令以控制无功补偿模块从电流补偿状态转化为电压源供电模式，使负荷侧转为最小运行模式，即此时为负载提供电能的功能从电网转移至无功补偿模块，能量来源于直流母线侧，由储能模块协同通过直流母线供能。

13、区域综合性电能质量管理方法，包括以下步骤：

14、数字孪生模块监测谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块、电池储能模块、以及负荷的运行状态信息，并根据电压跌落情况，对谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块下达调度指令，以调度协同谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块的运行模式。

15、本发明具有以下有益效果及优点：

16、1.本发明旨在解决针对电网中同时出现多类型电能质量问题的工况下，现有补偿方式中各模块分别独立补偿，缺乏整体统筹协同运行策略的问题。本发明结合各补偿模块的特点，采用数字孪生模块进行统一调度有功、无功功率的补偿，有效提升各补偿模块的协同效率，提高补偿效果。

17、2.本发明运行策略可有效提升补偿设备的利用率，降低串联、并联补偿设备协同复杂度。

技术特征：

1.区域综合性电能质量管理系统，其特征在于，包括谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块、电池储能模块、数字孪生模块，所述电池储能模块通过直流母线与无功补偿模块、电压补偿模块连接；

2.根据权利要求1所述的区域综合性电能质量管理系统，其特征在于，所述数字孪生模块，执行以下步骤：

3.根据权利要求1所述的区域综合性电能质量管理系统，其特征在于，所述数字孪生模块，执行以下步骤：

4.根据权利要求1所述的区域综合性电能质量管理系统，其特征在于，数字孪生模块，执行以下步骤：

5.区域综合性电能质量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的区域综合性电能质量管理方法，其特征在于，当电压跌落幅值在10％以内，发送调度指令以控制谐波补偿模块进行补偿谐波，使谐波补偿模块容量还有裕量的工况下进行无功补偿；发送调度指令以控制无功补偿模块进行补偿负载无功功率运行，电压补偿模块不投入运行。

7.根据权利要求5所述的区域综合性电能质量管理方法，其特征在于，电压跌落范围在10％-50％以内，发送调度指令以控制无功补偿模块补偿无功功率；发送调度指令以控制电压补偿模块补偿有功功率及部分无功功率，使谐波补偿模块功能不变。

8.根据权利要求5所述的区域综合性电能质量管理方法，其特征在于，电压跌落幅值在50％-100％以内，发送调度指令以控制无功补偿模块从电流补偿状态转化为电压源供电模式，使负荷侧转为最小运行模式，即此时为负载提供电能的功能从电网转移至无功补偿模块，能量来源于直流母线侧，由储能模块协同通过直流母线供能。

技术总结
本发明涉及区域综合性电能质量管理系统，分别设有谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块，电池储能模块与无功补偿模块、电压补偿模块通过直流母线连接；所述数字孪生模块，用于监测谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块、电池储能模块、以及负荷的运行状态信息，并根据电压跌落情况，对谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块下达调度指令，以调度谐波补偿模块、无功补偿模块、电压补偿模块的运行模式。本发明结合各补偿模块的特点，采用数字孪生模块进行统一调度有功、无功功率的补偿，有效提升各补偿模块的协同效率，提高补偿效果。

技术研发人员：党艳阳,贾东强,孙玉树,张正扬,陈彤,肖雄,郭小红,张博维
受保护的技术使用者：特变电工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24