一种微电网电能质量控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微电网电能质量控制方法及系统，该方法首先检测电网中需补偿的无功量，确定微电网需投入无功量的级数，以及综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流；然后根据综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流，计算电能质量扰动补偿系数；最后微电网中央控制器根据微电网需投入无功量的级数，对分布式电源进行控制；综合治理装置根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流。本发明专利技术既能发挥微电网无功功率实时调度的优势，有效利用微电网的储备功能，又能发挥其在稳定配网瞬时电压波动以及补偿三相不平衡等的优势，在不增加更多开销的条件下，使微电网承担更多的责任并提高供电品质。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网电能质量控制方法及系统
本专利技术属于电力系统微电网
，具体涉及一种微电网电能质量控制方法及系统。
技术介绍
随着风能、太阳能等新型可再生能源的大量应用，微电网(MicroGrid，MG)作为分布式电源(DistributionGeneration，DG)接入电网越来越多。微电网为负荷和微型电源的集合，并作为一个单一的系统同时提供电能和热能。因微电网中存在着多种能源输入(风、光、氢、天然气等)，多种能源输出(电、热、冷)，多种能源转换单元(光/电、热/电、风/电、交流/直流/交流)以及多种运行状态(并网、离网)使得微电网的动态特性相对于单个的分布式发电系统而言更加复杂。然而传统配电网无法适应分布式电源的高渗透率接入。大规模的分布式电源接入以及其输出能量的不确定性，使得电网不稳定性因素增大，电网电压和供电可靠性面临挑战。传统的有源电能质量专用治理设备造价高、普遍补偿容量较小，经济性和实用性都不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微电网电能质量控制方法及系统，用以解决传统配电网无法适应分布式电源的高渗透率接入的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术的一种微电网电能质量控制方法，包括如下步骤：检测电网中需补偿的无功量，确定微电网需投入无功量的级数，以及综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流；根据综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流，计算电能质量扰动补偿系数；微电网中央控制器根据微电网需投入无功量的级数，对分布式电源进行控制；综合治理装置根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流。进一步地，所述确定微电网需投入无功量的级数包括：如果且IQstat＞0，则p＝k+1；如果且IQstat＞0，则p＝m-n；如果且IQstat＜0，则p＝-(k+1)；如果且IQstat＜0，则p＝-n；如果且IQstat＞0，则p＝k；如果IQstat＞0，则p＝m-n；如果且IQstat＜0，则p＝-k；如果且IQstat＜0，则p＝-n；其中，m表示微电网可供输出的无功功率的级数，n表示某时刻已投入的无功量对应的级数，p表示该时刻需投入的无功量的级数；Ic表示微电网每级提供的无功电流，IQstat表示综合治理装置提供的实时无功电流，其正负表示容性和感性。进一步地，所述微电网中央控制器采用PQ功率控制方法、调频调压控制方法或下垂控制方法来决定投入的无功量。进一步地，所述综合治理装置根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流包括：当补偿容量在安全阈值内时，直接进行补偿；当补偿容量在安全阈值外时，在安全阈值内最大化输出无功，并输出谐波和负序补偿电流。本专利技术的一种微电网电能质量控制系统，包括决策处理单元、无功智能控制单元和执行单元，所述执行单元包括微电网和综合治理装置，所述决策处理单元与无功智能控制单元连接，所述无功智能控制单元和微电网、综合治理装置连接，所述微电网用于与电网连接，所述综合治理装置用于与电网连接，所述决策处理单元用于采样连接电网；所述决策处理单元用于检测电网中需补偿的无功量，确定微电网需投入无功量的级数，以及综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流；所述无功智能控制单元用于根据综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流，计算电能质量扰动补偿系数；所述微电网包括微电网中央控制器，所述微电网中央控制器用于根据微电网需投入无功量的级数，对分布式电源进行控制；所述综合治理装置用于根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流。进一步地，所述决策处理单元确定微电网需投入无功量的级数包括：如果且IQstat＞0，则p＝k+1；如果且IQstat＞0，则p＝m-n；如果且IQstat＜0，则p＝-(k+1)；如果且IQstat＜0，则p＝-n；如果且IQstat＞0，则p＝k；如果IQstat＞0，则p＝m-n；如果且IQstat＜0，则p＝-k；如果且IQstat＜0，则p＝-n；其中，m表示微电网可供输出的无功功率的级数，n表示某时刻已投入的无功量对应的级数，p表示该时刻需投入的无功量的级数；Ic表示微电网每级提供的无功电流，IQstat表示综合治理装置提供的实时无功电流，其正负表示容性和感性。进一步地，所述微电网中央控制器采用PQ功率控制方法、调频调压控制方法或下垂控制方法来决定投入的无功量。进一步地，所述综合治理装置用于根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流包括：当补偿容量在安全阈值内时，直接进行补偿；当补偿容量在安全阈值外时，在安全阈值内最大化输出无功，并输出谐波和负序补偿电流。本专利技术的有益效果：本专利技术将微电网和综合治理装置协同运作，将较小容量的综合治理装置作为可快速补偿的连续子系统，将微电网内可调度电源作为无功补偿节点，使其提供较大容量分级无功功率，而且，为控制方便，给微电网下达的调度无功指令是分级的，是系统的离散子系统。通过检测配电网情况，计算并分配连续子系统和离散子系统各自需要提供的补偿容量，并给微电网发出无功调度指令以及给综合治理装置发出触发信号，实现了在电网电压跌落时快速连续大容量的无功补偿。本专利技术既能发挥微电网无功功率实时调度的优势，有效利用微电网的储备功能，又能发挥其在稳定配网瞬时电压波动以及补偿三相不平衡等的优势，在不增加更多开销的条件下，使微电网承担更多的责任并提高供电品质。附图说明图1是交直流混合微电网电能质量分层协调控制系统结构图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明，但本专利技术的实施方式并不局限于此。一种交直流混合微电网电能质量分层协调控制系统，该系统是一种交流侧电能质量统一治理装置(该装置综合补偿谐波、无功、三相不平衡，以下简称为综合治理装置)与微电网协同运行的综合电能质量治理系统，使微电网更易被配电网接纳并担当更多职责。该系统将较小容量的综合治理装置作为可快速补偿的连续子系统，控制目标为保持电能质量监测点(一般为微电网交流侧并网点)电能质量综合指标最优，减少电网的瞬时扰动对微电网运行的干扰。同时，在微电网容量富裕、不影响有功出力的条件下，将微电网内可调度的分布式电源作为无功补偿节点，提供较大容量分级无功功率，作为联合系统的离散子系统。如图1所示，该系统包括三层结构，分别为决策处理级、无功智能控制级和执行级。决策处理级的核心在于专家控制器，主要完成综合治理装置补偿系统优化计算及无功补偿电流定值计算。无功智能控制级包括电能质量控制器，电能质量控制器在专家推理的基础上进一步计算综合治理装置的典型电能质量扰动补偿系统，直接控制执行级的电能质量综合治理装置及直流侧纹波抑制装置，同时通过与执行级的微电网中央控制器(MicroGridCentralController，MGCC)通信，间接控制交流侧可参与电能质量治理的DG。执行级包括MGCC和综合治理装置，MGCC通过功率控制和调频调压控制实现对不同DG的控制。就地治理装置能够提供感性无功或容性无功，抑制电网电压瞬时跌落和电压波动，包括综合治理装置(即交流侧就地治理装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网电能质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：检测电网中需补偿的无功量，确定微电网需投入无功量的级数，以及综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流；根据综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流，计算电能质量扰动补偿系数；微电网中央控制器根据微电网需投入无功量的级数，对分布式电源进行控制；综合治理装置根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流。

【技术特征摘要】
1.一种微电网电能质量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：检测电网中需补偿的无功量，确定微电网需投入无功量的级数，以及综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流；根据综合治理装置的补偿系数和无功补偿电流，计算电能质量扰动补偿系数；微电网中央控制器根据微电网需投入无功量的级数，对分布式电源进行控制；综合治理装置根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流。2.根据权利要求1所述的微电网电能质量控制方法，其特征在于，所述确定微电网需投入无功量的级数包括：如果k+1≤m-n，且IQstat＞0，则p＝k+1；如果k+1＞m-n，且IQstat＞0，则p＝m-n；如果k+1≤n，且IQstat＜0，则p＝-(k+1)；如果k+1≤n，且IQstat＜0，则p＝-n；如果k≤m-n，且IQstat＞0，则p＝k；如果k＞m-n，IQstat＞0，则p＝m-n；如果k≤n，且IQstat＜0，则p＝-k；如果k＞n，且IQstat＜0，则p＝-n；其中，m表示微电网可供输出的无功功率的级数，n表示某时刻已投入的无功量对应的级数，p表示该时刻需投入的无功量的级数；Ic表示微电网每级提供的无功电流，IQstat表示综合治理装置提供的实时无功电流，其正负表示容性和感性。3.根据权利要求1或2所述的微电网电能质量控制方法，其特征在于，所述微电网中央控制器采用PQ功率控制方法、调频调压控制方法或下垂控制方法来决定投入的无功量。4.根据权利要求1所述的微电网电能质量控制方法，其特征在于，所述综合治理装置根据电能质量扰动补偿系数，得到补偿容量的安全阈值，在补偿容量的安全阈值范围内提供无功补偿电流包括：当补偿容量在安全阈值内时，直接进行补偿；当补偿容量在安全阈值外时，在安全阈值内最大化输出无功，并输出谐波和负序补偿电流。5.一种微电网电能质量控制系统，其特征在于，包括决策处理单元、无功智能控制单元和执行单元，所述执行单元包括微电网和综合治理装置，所述决策处理单元与无功智能控制单元连接，所述无功智...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭升，李瑞生，张彦龙，李献伟，
申请(专利权)人：国家电网公司，许继集团有限公司，许昌许继软件技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11