基于参与因子的用于微电网的再同步的方法技术

在再同步之前，通过确定微电网与主电网或变电站之间的母线角度或频率失配以及母线电压失配的程度，将微电网与主电网或变电站再同步，确定将母线角度或频率失配和母线电压失配降低到低于相应预定阈值所需的功率调整量，确定针对每个微电网母线的至少一个参与因子，每个参与因子指示对应的母线的功率注入对母线角度或频率失配或者对电压失配的影响量，与指定给母线的参与因子成比例地将功率调整量分配给微电网母线，以及响应于母线角度或频率失配以及母线电压失配满足相应预定阈值，将微电网与主电网或变电站再同步。

A Participation Factor-Based Method for Microgrid Resynchronization

Before resynchronization, by determining the bus angle or frequency mismatch and bus voltage mismatch between the microgrid and the main grid or substation, resynchronizing the microgrid with the main grid or substation, determining the power adjustment required to reduce the bus angle or frequency mismatch and bus voltage mismatch below the corresponding predetermined threshold, and determining at least one bus for each microgrid. Each participating factor indicates the impact of power injection on bus angle or frequency mismatch or voltage mismatch, distributes the power adjustment amount to the micro-grid bus in proportion to the participating factor assigned to the bus, and satisfies the corresponding predetermined threshold in response to bus angle or frequency mismatch and bus voltage mismatch. Substation resynchronization.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于参与因子的用于微电网的再同步的方法
本申请涉及微电网，并且更具体地涉及微电网再同步。
技术介绍
微电网是局部区域内的分布式能量源(分布式发电、能量存储)和可控负载的半自主或完全自主的分组。负载可以是一个公用事业“用户”、若干个站点的分组、或以协调方式操作的分散站点(也称为聚集负载)。分布式发电机可以包括往复式引擎发电机、微型涡轮机、燃料电池、光伏/太阳能、燃气轮机和其它小型可再生能源发电机。所有可控的分布式能量源和负载以使得设备能够执行某些微电网控制功能的方式互连。例如，系统的能量平衡必须通过调度来维持，并且在能源短缺或高运营成本期间非临界负载可能会被削减或切除。虽然能够独立于电网运行(在孤岛模式下)，但微电网通常与变电站或主电网互连(在并网模式下)，变电站或主电网二者在本文中被称为电网，从电网或系统运营商购买能源，并可能在不同时间销售能源和辅助服务。微电网通常基于微电网的总系统能量需求(也称为净计量)而设计。通常将不同水平的电能质量和可靠性提供给终端用户。微电网通常作为单个可控实体呈现给电网。传统的配电网被设计为无源网络，其中功率从输电网流向终端客户。然而，由于可再生能源和有源负载(例如电动车辆、住宅PV和存储)的大量渗透，配电网正在变得更加动态。配电网的动态特性在功率流动和控制方面提出了若干挑战。此外，极端天气条件暴露了传统配电网的脆弱性。诸如微电网的操作配电线路为这些问题提供了统一的简洁解决方案。微电网的一个优点是它可以在并网模式和孤岛模式下操作。但是，这两种操作模式都存在一些挑战。例如，孤岛化的微电网在其可以重新连接到电网(即变电站或主电网)之前需要再同步。再同步涉及确保母线电压、频率和母线角度理想地匹配或至少在某个可接受的容差内。传统上，单个大型电网形成柴油发电机或具有电网形成能力的微电网中的最大逆变器执行再同步。因此，仅有柴油发电机或PV控制系统参数可以被调整以实现同步。因此，需要更灵活和稳健的微电网再同步方法。
技术实现思路
根据将微电网与主电网或变电站再同步的方法的实施例，微电网包括多个母线，能量源和负载连接到该多个母线，该方法包括：在再同步之前，确定微电网与主电网或变电站之间的母线角度或频率失配以及母线电压失配的程度；确定将母线角度或频率失配以及母线电压失配降低到低于相应预定阈值所需的功率调整量；确定针对所述母线的每个母线的至少一个参与因子，每个参与因子指示对应的母线的功率注入对母线角度或频率失配或者对电压失配的影响量；与指定给母线的参与因子成比例地将功率调整量分配给母线；以及响应于母线角度或频率失配以及母线电压失配满足相应预定阈值，将微电网与主电网或变电站再同步。根据用于微电网的控制器的实施例，所述微电网包括多个母线，能量源和负载连接到该多个母线，控制器包括再同步单元，该再同步单元能够操作以：在再同步之前，确定微电网与主电网或变电站之间的母线角度或频率失配以及母线电压失配的程度；确定将母线角度或频率失配以及母线电压失配降低到低于相应预定阈值所需的功率调整量；确定针对所述母线中的每个母线的至少一个参与因子，每个参与因子指示对应的母线的功率注入对母线角度或频率失配或者对电压失配的影响量；与指定给母线的参与因子成比例地将功率调整量分配给母线；以及响应于母线角度或频率失配以及母线电压失配满足相应预定阈值，将微电网与主电网或变电站再同步。根据另一实施例，微电网包括：多个母线；能量源和负载，连接到该多个母线；一个或多个公共耦合点，用于将母线连接到变电站或主电网；以及控制器。控制器能够操作以：在再同步之前，确定微电网与主电网或变电站之间的母线角度或频率失配以及母线电压失配的程度；确定将母线角度或频率失配以及母线电压失配降低到低于相应预定阈值所需的功率调整量；确定针对所述母线中的每个母线的至少一个参与因子，每个参与因子指示对应的母线的功率注入对母线角度或频率失配或者对电压失配的影响量；与指定给母线的参与因子成比例地将功率调整量分配给母线；以及响应于母线角度或频率失配以及母线电压失配满足相应预定阈值，将微电网与主电网或变电站再同步。在阅读以下详细描述并查看附图时，本领域技术人员将认识到其它特征和优点。附图说明附图的元素不一定相对于彼此按比例绘制。相同的附图标记表示对应的类似部件。可以组合各种所示实施例的特征，除非它们彼此排斥。在附图中描绘了实施例，并且在以下描述中详述。图1示出了微电网和对应的控制器的实施例的框图，该控制器根据基于参与因子的再同步技术在退出孤岛模式时再同步微电网。图2示出了微电网和对应的控制器的另一实施例的框图，该控制器根据基于参与因子的再同步技术在退出孤岛模式时再同步微电网。图3示出了根据基于参与因子的再同步技术，在退出孤岛模式时再同步微电网的方法的实施例的流程图。具体实施方式根据本文描述的示例性实施例，基于微电网内可用的分布式能量源的参与因子，孤岛微电网在连接到电网(即变电站或主电网)之前被再同步。本文描述的再同步技术利用有功和/或无功功率源微电网母线的奇异值灵敏度来计算它们的参与因子。基于参与因子的能量源的功率分担间接地修改微电网母线在与电网的公共耦合点处的电压和频率，因此有助于实现目标再同步条件。因此，本文描述的再同步技术允许多个分布式微电网能量源参与到再同步过程中，多个分布式微电网能量源中的一些分布式微电网能量源可以是动态的。图1示出了微电网控制器100和由控制器100控制的微电网102的实施例。微电网包括局部区域内的分布式能量源(DER)和负载102。负载102可以是单个公用事业客户(singleutilitycustomer)、多个站点的分组、或以协调方式操作的分散站点。DER可以包括一个或多个分布式发电机(例如往复式引擎发电机(REG)104、微型涡轮机106、燃料电池108、光伏/太阳能发电机110、风力涡轮机112、热电联产(CHP)发电机和其它小型可再生能源发电机)以及电能存储设备114(诸如电池)。DER和负载102通过电网络116互连。每个DER和负载102可以由保护设备(PD)118(例如保险丝、断路器、继电器、降压变压器等)通过母线119连接到电网络116。微电网可以以并网模式连接到诸如变电站或主电网的电网120。一个或多个公共耦合点(PCC)122可以被提供用于将电网络116连接到电网120。通过适当控制PCC122，微电网可以以孤岛模式与所有电网、变电站等隔离。包括在微电网中的所有可控DER和负载102通过通信和控制网络124互连，使得可控设备可以执行某些微电网控制功能。微电网控制器100具有对微电网的通信和控制网络124的远程或直接通路，以用于通过本地控制代理(CA)126控制DER和负载102。微电网控制器100包括处理电路128，以用于执行实现本文所述的再同步和微电网控制功能的程序代码，处理电路128可以包括数字和/或模拟电路，例如一个或多个控制器、处理器、ASIC(专用集成电路)等。为此，微电网控制器100包括再同步单元130和微电网控制单元132，以用于分别执行再同步和微电网控制功能，再同步单元130和微电网控制单元132被包括在处理电路128中或与处理电路128相关联。微电网控制器100还具有诸如存储器(如DRAM(动态随机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种将微电网与主电网或变电站再同步的方法，所述微电网包括多个母线，能量源和负载连接到所述多个母线，所述方法包括：在再同步之前，确定所述微电网与所述主电网或所述变电站之间的母线角度或频率失配以及母线电压失配的程度；确定将所述母线角度或频率失配以及所述母线电压失配降低到低于相应预定阈值所需的功率调整量；确定针对所述母线中的每个母线的至少一个参与因子，每个参与因子指示对应的母线的功率注入对所述母线角度或频率失配或者对所述电压失配的影响量；与指定给所述母线的所述参与因子成比例地将所述功率调整量分配给所述母线；以及响应于所述母线角度或频率失配以及所述母线电压失配满足所述相应预定阈值，将所述微电网与所述主电网或所述变电站再同步。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.05 US 15/017,3461.一种将微电网与主电网或变电站再同步的方法，所述微电网包括多个母线，能量源和负载连接到所述多个母线，所述方法包括：在再同步之前，确定所述微电网与所述主电网或所述变电站之间的母线角度或频率失配以及母线电压失配的程度；确定将所述母线角度或频率失配以及所述母线电压失配降低到低于相应预定阈值所需的功率调整量；确定针对所述母线中的每个母线的至少一个参与因子，每个参与因子指示对应的母线的功率注入对所述母线角度或频率失配或者对所述电压失配的影响量；与指定给所述母线的所述参与因子成比例地将所述功率调整量分配给所述母线；以及响应于所述母线角度或频率失配以及所述母线电压失配满足所述相应预定阈值，将所述微电网与所述主电网或所述变电站再同步。2.根据权利要求1所述的方法，其中确定将所述母线角度或频率失配以及所述母线电压失配降低到低于所述相应预定阈值所需的所述功率调整量包括：确定将所述母线角度或频率失配以及所述母线电压失配降低到低于所述相应预定阈值所需的有功功率调整量和无功功率调整量。3.根据权利要求2所述的方法，其中确定针对所述母线中的每个母线的至少一个参与因子包括：确定针对所述母线中的每个母线的第一参与因子，所述第一参与因子指示相应母线的有功功率注入对所述母线角度或频率失配的影响量；以及确定针对所述母线中的每个母线的第二参与因子，所述第二参与因子指示相应母线的无功功率注入对所述电压失配的影响量。4.根据权利要求3所述的方法，其中与指定给所述母线的所述参与因子成比例地将所述功率调整量分配给所述母线包括：与指定给所述母线的所述第一参与因子成比例地将所述有功功率调整量分配给所述母线；以及与指定给所述母线的所述第二参与因子成比例地将所述无功功率调整量分配给所述母线。5.根据权利要求3所述的方法，其中确定针对所述母线中的每个母线的所述第一参与因子包括：执行将所述有功功率调整量与所述母线角度或频率失配相关联的矩阵的奇异值分解，以得出具有奇异值的对角矩阵，所述奇异值将有功功率的变化与针对所述母线的母线角度或频率的变化相关联；以及确定最大奇异值对与所述母线相关的变量的灵敏度。6.根据权利要求5所述的方法，其中与所述母线相关的所述变量是将所述有功功率调整量与所述母线角度或频率失配相关联的所述矩阵的对角元素。7.根据权利要求3所述的方法，其中确定针对所述母线中的每个母线的所述第二参与因子包括：执行将所述无功功率调整量与所述母线角度或频率失配相关联的矩阵的奇异值分解，以得出具有奇异值的对角矩阵，所述奇异值将无功功率的变化与针对所述母线的母线角度或频率的变化相关联；以及确定最大奇异值对与所述母线相关的变量的灵敏度。8.根据权利要求7所述的方法，其中与所述母线相关的所述变量是将所述无功功率调整量与所述母线角度或频率失配相关联的所述矩阵的对角元素。9.根据权利要求2所述的方法，还包括：防止所述母线中的一个或多个母线对有功功率调整做出贡献；以及归一化所述参与因子，使得针对被允许对所述有功功率调整做出贡献的所述母线的经均一化的参与因子之和等于一。10.根据权利要求2所述的方法，还包括：防止所述母线中的一个或多个母线对无功功率调整做出贡献；以及归一化所述参与因子，使得针对被允许对所述无功功率调整做出贡献的所述母线的经归一化的参与因子之和等于一。11.根据权利要求1所述的方法，其中与指定给所述母线的所述参与因子成比例地将所述功率调整量分配给所述母线包括：指令连接到所述母线的所述能量源以与指定给所述母线的所述参与因子成比例地调整它们的操作设置点。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：响应于所述源中的一个或多个源在其最大操作设置点限制处进行操作或接近其最大操作设置点限制进行操作，从确定针对所述母线的所述参与因子所考虑的源中排除所述一个或多个源。13.根据权利要求11所述的方法，还包括：根据指定给所述母线的所述参与...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·辛，D·伊施彻恩科，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH