【技术实现步骤摘要】
一种自适应多发电单元控制器及其控制方法
[0001]本申请涉及微电网运行控制
，尤其涉及一种自适应多发电单元控制器及其控制方法。
技术介绍
[0002]近年来随着可再生能源发电技术、储能技术及负荷控制技术的迅猛发展，大量的分布式可再生能源发电等大量电力电子设备接入400V低压配电网，组建可再生能源微电网系统，为减少因停电而带来的损失和保障重要负荷供电可靠性需求，微电网需要具备并/离网双模式的运行方式。
[0003]此外，随着科技发展和大规模分布式电源接入400V低压配电网，400V低压配电网的潮流发生改变，发电单元结构也趋向复杂化。
[0004]微电网在并网模式下，由于有主电网的钳制作用，基本可以保持微电网电压、频率稳定，从而保障发电单元稳定运行。当微电网在离网模式下运行时，微电网脱离主电网供电，由于微电网容量有限，采用原有的发电单元的输出功率会导致微电网质量下降。由于微电网所处环境不具备与上级调度通讯条件，对微电网并离网状态快速识别，易造成微电网的的可靠性降低，无法保证微电网的稳定性。
技术实现思路
[0005]本申请提供了一种自适应多发电单元控制器及其控制方法，以解决微电网所处环境不具备与上级调度通讯条件，导致微电网的稳定性无法保证的问题。
[0006]由于自适应多负荷响应控制器所安装的环境不具备与上级通讯的条件，因此利用自适应多发电单元控制器通过检测微电网电压变化率阈值和频率变化阈值，识别微电网离网状态，并对应执行相应的控制策略。
[0007]一方面，本申请...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自适应多发电单元控制器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S101，监测发电单元在预设时间段内的发电功率，并确定发电单元的工作状态，同时，初始化预设微电网并网电压变化率阈值和微电网离网电压变化率阈值；其中，所述预设时间段根据采样精度设置，不同的采样精度对应的预设时间段不同，且预设时间段内的发电功率包括历史发电功率和当前发电功率；S102，在微电网并网工作状态下，根据所述发电单元的工作状态、历史发电功率和当前发电功率，预测分析微电网离网工作状态时发电单元的增减功率；S103，根据微电网离网电压变化率阈值或微电网并网电压变化率阈值识别离网或并网状态；包括：自适应多发电单元控制器实时采集所有发电单元发电功率，监测微电网的电压变化率依据微电网前一时刻的并网或离网状态，通过当前时刻微电网并网电压变化率阈值λ
on
和离网电压变化率阈值λ
off
，识别当前微电网所处并网或离网状态，自适应多发电单元控制器依据压变化率阈值执行并网或离网切换；其中，ΔU
w
表示发电单元的出口电压变化量，可直接反映微电网电压变化；λ
off
为微电网离网电压变化率阈值；λ
on
为微电网并网电压变化率阈值；表示微电网电压变化率，T表示采样周期；S104，根据历史发电功率计算发电单元平均功率，并根据发电单元平均功率和功率因数判断发电单元停止工作的顺序，以及根据频率变化的增减实施发电单元控制策略；S105，根据微电网离网电压变化率阈值触发离网后，发电单元依据出口电压确定发电单元输出功率的增减值；包括：S1050，当自适应多发电单元控制器监测到微电网的电压变化率时，自适应多发电单元控制器按照发电单元的增减功率确定发电单元输出功率的增减值，其中，ΔU
w
表示发电单元的出口电压变化量，λ
off
为微电网离网电压变化率阈值；表示微电网电压变化率，T表示采样周期；S1051，当自适应多发电单元控制器关闭到特定的发电单元时，自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
≥δ
·
U
ugb
时，计算发电单元输出功率的减少值；S1052，当自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
±
2％≤δU
ugb
时，发电单元维持或跟踪微电网当前的电压输出功率；S1053，当自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
≤δ
·
U
lgb
时，计算发电单元输出功率的增加值；S1054，当自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
±
2％≤δU
ugb
时，发电单元维持或跟踪微电网当前的电压输出功率，其中，U
ac
表示发电单元的出口电压，δ表示电压波动系数范围，U
ugb
表示电压上限标准；S106，根据微电网并网电压变化率阈值触发离网后，发电单元依据的出口电压确定发
电单元输出功率增减值和投入运行的顺序；包括：S1060，当自适应多发电单元控制器监测到微电网的电压变化率时，自适应多发电单元控制器将发电单元按照发电功率由大到小依次投入运行，其中，ΔU
w
表示发电单元的出口电压变化量，λ
on
为微电网并网电压变化率阈值；表示微电网一个采样周期时间内的电压变化率，T表示采样周期；S1061，自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
≥δ
·
U
ugb
时，计算发电单元输出功率的减少值；S1062，当自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
±
2％≥δU
lgb
时，发电单元维持或跟踪微电网当前的电压输出功率；S1063，当自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
≤δ
·
U
lgb
时，计算发电单元输出功率的增加值；S1064，当自适应多发电单元控制器中的控制器模块监测到发电单元的出口电压U
ac
±
2％≥δU
lgb
时，发电单元维持或跟踪微电网当前的电压输出功率，其中，U
ac
表示发电单元的出口电压，δ表示电压波动系数范围，U
lgb
表示电压下限标准。2.根据权利要求1所述的一种自适应多发电单元控制器的控制方法，其特征在于，在并网时，预测分析离网时刻每个发电单元分配输出功率，包括：微电网在并网工作状态时，自适应多发电单元控制器中的控制器模块依据当前时刻发电功率和历史发电功率进行发电单元工作功率及状态预分析；依据历史同期发电功率和电压曲线，分析出不同预设时间段单位发电功率的电压变化系数并将每小时以15分钟划分为4个预设时间段，在每个预设时间段中初始设置单位发电功率的电压变化系数随着数据量的增加自学习迭代出新最佳的单位发电功率的电压变化系数同时以15分钟为一预设时间段分别找出历史同期发电功率最大值p
max
＝max(p
t1
,p
t2
…
p
t15
)和电压最低U
min
＝min(u
t1
,u
t2
…
u
t15
)以及电压最高U
max
＝max(u
t1
,u
t2
…
u
t15
)，前者说明电流最大后者说明电流最小此电流为最小负荷情况下的上网电流；系统并网状态正常运行时，控制器模块读取当前时刻所有发电单元的输出电流，并求和得到求和电流∑i
i
；当i
min
≤∑i
i
≤i
max
时，将求和电流∑i
i
减去上网电流，得到当微电网离网时刻所有发电单元总的输出电流i
f
＝∑i
i
‑
i
min
，由此通过微电网离网时刻的发电单元输出电流与求和电流∑i
i
之比，得到每个发电单元离网时刻的输出电流系数由此通过每个发电单元离网时刻的输出电流系数i
fi
与每个发电单元当前输出电流的
乘积计算，得到未来离网时刻每个发电单元分配输出电流，计算公式为i
′1＝i
fi
×
i1；i
′2＝i
fi
×
i2；
……
i
′
n
＝i
fi
×
i
n
；其中，i
′1为发电单元1分配输出电流；i
′2为发电单元2分配输出电流；i
′
n
为发电单元n分配输出电流；i
fi
为每个发电单元离网时刻的输出电流系数；i
f
为微电网离网时刻所有发电单元总的输出电流。3.根据权利要求2所述的一种自适应多发电单元控制器的控制方法，其特征在于，遴选出最优发电单元组合输出功率，包括：利用筛选函数筛选出发电单元输出效率和发电单元输出效率将输出效率的发电单元减少输出电流，提高输出效率发电单元的输出电流，保障输出电流发电单元输出效率在设置待筛选电流数据为data[in]，筛选目标值为i
f
＝∑i
i
‑
i
min
，筛选过程中间结果为tmpres[i]，筛选函数为processDate(idx，sum)；接着以发电单元发电效率最高，线损最小为制约条件，遴选出最优发电单元组合输出功率，得到最优组合遴选函数为：其中，目标函数为遴选出来的发电单元输出电流i
f
＝∑i
i
‑
i
min
，约束条件s.t.为能量损失最小和发电单元发电效率最高相应功率波段，默认为逆变器工作在60％～80％额定功率P
N,i
下，计算公式为建立关闭或减功率输出对应发电单元的协议代码，当微电网发生离网运行时，控制器模块依据分析结果，将通过多接口多协议通讯模块对发电单元发出减少功率的协议代码；上述公式中，β为不同预设时间段单位发电功率的电压变化系数，ΔU表示对应预设时间段内的电压变化值，kW表示单位发电功率；u
t1
为历史同期15分钟段的第1分钟电压；u
t2
为历史同期15分钟段的第2分钟电压；u
t15
为历史同期15分钟段的第15分钟电压；p
t1
为历史同期15分钟段的第1分钟功率；p
t2
为历史同期15分钟段的第2分钟功率；p
t15
为历史同期15分钟段的第15分钟功率；i
max
为历史同期15分钟段内最大电流；p
max
为历史同期15分钟段内最大功率；U
min
为历史同期15分钟段内最小电压；U
max
为历史同期15分钟段内最大电压；i
min
为历史同期15分钟段内最小电流；i
fi
发电单元输出电流占当前时刻发电单元求和电流的比值；i
f
为离网时刻所有发电单元总的输出电流，P
N,i
表示额定功率，为最小损失能量，∑i
i
表示求和电流。
4.根据权利要求1所述的一种自适应多发电单元控制器的控制方法，其特征在于，微电网离网电压变化率阈值识别离网或并网状态，包括：自适应多发电单元控制器实时采集所有发电单元发电功率，监测微电网的电压变化率依据微电网前一时刻的并网或离网状态，通过当前时刻微电网并网电压变化率阈值λ
on
和离网电压变化率阈值λ
off
，识别当前微电网所处并网或离网状态，自适应多发电单元控制器依据压变化率阈值执行并网或离网切换；根据多发电单元发电功率的变化判断对微电网电压的影响，将前一时刻采集发电单元控制器的出口电压U
t0
‑1与当前时刻发电单元控制器的电压U
t0
差的绝对值减去的当前发电单元变化功率ΔP
n
与单位发电功率的电压变化系数β积的差，计算公式为ΔU
w
＝|U
t0
‑1‑
U
t0
|
‑
β
·
ΔP
n
，其中，U
t0
‑1为前一时刻采集发电单元的出口电压；U
t0
为当前时刻采集发电单元的出口电压；β为单位发电功率的电压变化系数，计算公式为ΔU为多发电单元功率变化造成微电网电压变化；ΔP
n
为前一时刻采集的所有发电单元输出功率∑P
i_t0
与当前时刻采集的所有发电单元输出功率差∑P
i_t0
‑1的绝对值，计算公式为ΔP
n
＝|∑P
i_t0
‑
∑P
i_t0
‑1|。5.根据权利要求1所述的一种自适应多发电单元控制器的控制方法，其特征在于，根据发电单元平均功率和功率因数判断发电单元停止工作的顺序，包括：当功率因数0.9≤α≤1时，控制发电单元从大到小依次停止工作；当功率因数α≤0.9时，控制发电单元维持当前工作状态，其中，α表示功率因数。6.根据权利要求1所述的一种自适应多发电单元控制器的控制方法，其特征在于，根据发电单元平均功率和功率因数判断发电单元停止工作的顺序,还包括：计算预设时间段内每一时刻的历史发电功率；对预设时间段内所有时刻的历史发电功率求平均，得到预设时间段内剩余的发电单元平均功率；对剩余的发电单元平均功率求和，得到求和平均功率；比较所述求和平均功率和目标停发功率；若所述目标停发功率不小于剩余的发电单元各自的求和平均功率，则将剩余的所有发电单元全部停止工作；若所述目标停发功率小于所述求和平均功率，引入sort排序函数构建目标停发功率和剩余的发电单元各自的求和平均功率的由大到小降序表达式G2，降序函数表达式G2如下：G2＝sort(processDate(p
ave1
,p
ave2
,p2……
p
aven
,p
State
,n)...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨金东，李芳方，刘红文，聂鼎，范黎涛，吴万军，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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