应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法及系统，该方法包括：对低压台区的功率传输特性进行数学建模，形成配电线路电阻主导特性环境下的电压、频率耦合问题；建立适用于低压台区网络特性的电压、频率自治稳定控制方法；提出均衡调节系数，构建虚拟均衡有功功率；基于一致性算法构建一致性平均估计器，估计荷电状态以及虚拟均衡有功功率的平均值；构建虚拟均衡有功功率二次控制环调节分布式储能单元输出有功功率，实现各分布式储能单元荷电状态的快速均衡以及有功功率的均分。本发明专利技术分布式储能单元通过协调配合，动态调节各自有功功率输出，实现在初始SoC不一致的前提下的SoC动态均衡，并最后保证了负荷的均分效果。的均分效果。的均分效果。

【技术实现步骤摘要】
应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及配电网低压台区紧急供电与能量管理
，尤其涉及一种应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法及系统。

技术介绍

[0002]线路故障、用户内部故障引起跳闸、变压器过载引起跳闸等多方面因素使得配电压低压台区停电事件频发，严重了影响了供电可靠性。分布式储能单元具有可观的能量存储能力，且随着制造成本进一步得到控制而越来越多地出现在公众的视野中。分布式储能单元容量一般在数十kWh至数百kWh不等，在配电网低压台区中布置数台分布式储能单元可在台区突发停电事件时及时地提供紧急供电，保障用户特别是重要用户的用电安全性。低压台区停电事件下，台区处于孤网运行状态，其能量供应可由储能单元进行短时供应，从而平稳过渡到正常供电恢复。然而，如何实现对多台分布式储能单元的协调控制并实现荷电状态的均衡控制仍需有效的解决方案。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提出一种应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法及系统，实现各分布式储能单元荷电状态的快速均衡以及有功功率的均分。
[0004]本专利技术通过以下技术手段解决上述问题：
[0005]一方面，本专利技术提供一种应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法，包括以下步骤：
[0006]步骤S1、基于端口电压相量以及线路阻抗，建立传输功率数学表达式，得出低压台区功率耦合特性；
[0007]步骤S2、基于低压台区功率耦合特性，建立分布式储能单元改进下垂控制率的数学表达式；
[0008]步骤S3、基于分布式储能单元荷电状态与全局的荷电状态平均值，提出均衡调节系数，建立虚拟均衡有功功率；
[0009]步骤S4、利用一致性算法构建一致性平均估计器，估计虚拟均衡有功功率以及荷电状态的平均值；
[0010]步骤S5、建立虚拟均衡有功功率二次控制环，输出修正下垂控制环的电压幅值补偿量。
[0011]作为上述技术方案的补充，步骤S1中所述传输功率数学表达式如下：
[0012][0013][0014]上式中，E
s
、E
c
分别为储能单元输出电压幅值、并网点电压幅值，θ
s
与θ
c
为储能单元输出电压相位及并网点电压相位，Z
line
为线路阻抗，P、Q分别为线路传输有功功率与无功功率，Re、Im表示实部与虚部。
[0015]作为上述技术方案的补充，步骤S2中所述分布式储能单元改进下垂控制率的数学表达式如下：
[0016]V
refi
＝V
nom
‑
k
pi
(P
bi
‑
P0)
[0017]f
refi
＝f
nom
‑
k
qi
(Q
bi
‑
Q0)
[0018]上式中，V
refi
、k
pi
、P
bi
、f
refi
、k
qi
、Q
bi
分别为第i台分布式储能单元的参考电压幅值、有功下垂系数、输出有功功率、参考频率、无功下垂系数、输出无功功率，V
nom
、P0、f
nom
、Q0分别为额定电压幅值、额定有功功率、额定频率以及额定无功功率。
[0019]作为上述技术方案的补充，步骤S3中所述均衡调节系数表示如下：
[0020][0021]上式中，SoC
i
为第i台分布式储能单元的荷电状态，为所有分布式储能单元荷电状态的平均值，k
min
与k
max
为均衡调节系数的下限值与上限值，e为自然数，α
i
为均衡调节系数。
[0022]作为上述技术方案的补充，步骤S3中所述虚拟均衡有功功率的计算方法如下：
[0023]P
eqi
＝a
i
P
bi
[0024]上式中，P
eqi
为第i台储能单元的虚拟均衡有功功率，P
bi
为第i台储能单元实际输出有功功率。
[0025]作为上述技术方案的补充，步骤S4中所述基于一致性算法构建一致性平均估计器的过程如下：
[0026][0027]上式中，为第i台分布式储能单元某一状态量一致性平均估计值，为第j台分布式储能单元某一状态量的一致性平均估计值，X
i
为状态量的实际值，N
i
表示与第i台分布式储能单元相邻的储能单元集合。
[0028]作为上述技术方案的补充，当状态量X
i
分别为SoC
i
与P
eqi
时，分别构建出荷电状态与虚拟均衡有功功率的一致性估计器。
[0029]作为上述技术方案的补充，荷电状态的一致性平均估计值按照如下公式求取：
[0030][0031]上式中，为第i台分布式储能单元荷电状态的一致性平均估计值，为第j台分布式储能单元荷电状态的一致性平均估计值，SoC
i
为第i台分布式储能单元荷电状态实际值，β
SoC
为一致性控制增益；
[0032]虚拟均衡有功功率的平均估计值按照如下公式求取：
[0033][0034]上式中，为虚拟均衡有功功率的一致性平均估计值，为第j台分布式储能单元的虚拟均衡有功功率的一致性平均估计值，P
eqi
为第i台分布式储能单元的虚拟均衡有功功率，β
P
为一致性控制增益。
[0035]作为上述技术方案的补充，步骤S5中所述虚拟均衡有功功率二次控制环包括：虚拟均衡有功功率与虚拟均衡有功功率一致性平均估计值作差，经过PI控制器输出电压均衡补偿量，最终作用于下垂控制环的输入中。
[0036]另一方面，本专利技术提供一种应用于停电事件下的低压台区储能协调控制系统，包括：
[0037]传输功率数学模型建立模块，用于基于端口电压相量以及线路阻抗，建立传输功率数学表达式，得出低压台区功率耦合特性；
[0038]改进下垂控制率建立模块，用于基于低压台区功率耦合特性，建立分布式储能单元改进下垂控制率的数学表达式；
[0039]虚拟均衡有功功率建立模块，用于基于分布式储能单元荷电状态与全局的荷电状态平均值，提出均衡调节系数，建立虚拟均衡有功功率；
[0040]一致性平均估计器构建模块，用于利用一致性算法构建一致性平均估计器，估计虚拟均衡有功功率以及荷电状态的平均值；
[0041]电压幅值补偿量输出模块，用于建立虚拟均衡有功功率二次控制环，输出修正下垂控制环的电压幅值补偿量。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包括：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、基于端口电压相量以及线路阻抗，建立传输功率数学表达式，得出低压台区功率耦合特性；步骤S2、基于低压台区功率耦合特性，建立分布式储能单元改进下垂控制率的数学表达式；步骤S3、基于分布式储能单元荷电状态与全局的荷电状态平均值，提出均衡调节系数，建立虚拟均衡有功功率；步骤S4、利用一致性算法构建一致性平均估计器，估计虚拟均衡有功功率以及荷电状态的平均值；步骤S5、建立虚拟均衡有功功率二次控制环，输出修正下垂控制环的电压幅值补偿量。2.根据权利要求1所述的应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法，其特征在于，步骤S1中所述传输功率数学表达式如下：于，步骤S1中所述传输功率数学表达式如下：上式中，E
s
、E
c
分别为储能单元输出电压幅值、并网点电压幅值，θ
s
与θ
c
为储能单元输出电压相位及并网点电压相位，Z
line
为线路阻抗，P、Q分别为线路传输有功功率与无功功率，Re、Im表示实部与虚部。3.根据权利要求1所述的应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法，其特征在于，步骤S2中所述分布式储能单元改进下垂控制率的数学表达式如下：V
refi
＝V
nom
‑
k
pi
(P
bi
‑
P0)f
refi
＝f
nom
‑
k
qi
(Q
bi
‑
Q0)上式中，V
refi
、k
pi
、P
bi
、f
refi
、k
qi
、Q
bi
分别为第i台分布式储能单元的参考电压幅值、有功下垂系数、输出有功功率、参考频率、无功下垂系数、输出无功功率，V
nom
、P0、f
nom
、Q0分别为额定电压幅值、额定有功功率、额定频率以及额定无功功率。4.根据权利要求3所述的应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法，其特征在于，步骤S3中所述均衡调节系数表示如下：上式中，SoC
i
为第i台分布式储能单元的荷电状态，为所有分布式储能单元荷电状态的平均值，k
min
与k
max
为均衡调节系数的下限值与上限值，e为自然数，α
i
为均衡调节系数。5.根据权利要求4所述的应用于停电事件下的低压台区储能协调控制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王武林，孙朝霞，王亮，李毅，张晓煜，曹威，邓海伟，黎姣，向益锋，刘继兵，张荣，余晨雨，吉雅雯，童广胜，徐世杰，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司随州供电公司，
类型：发明
国别省市：