基于储能变流器的微电网运行方式无缝切换方法技术

一种基于储能变流器的含分布式电源微电网的无缝切换方法，实现在微电网从孤岛运行转为并网运行时，储能变流器主动检测到微电网的状态切换，相应的由离网运行转为并网运行。并通过准同期并网控制，实现储能变流器供电到主电网供电的平滑过渡。负载侧供电连续，负载感受不到微电网并入主电网造成的电压波动，保证负载的供电连续。本发明专利技术实现了微电网运行状态切换过程中对负载的连续、不间断供电、控制策略具有良好的普适性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于储能变流器的含分布式电源微电网的无缝切换方法，实现在微电网从孤岛运行转为并网运行时，储能变流器主动检测到微电网的状态切换，相应的由离网运行转为并网运行。并通过准同期并网控制，实现储能变流器供电到主电网供电的平滑过渡。负载侧供电连续，负载感受不到微电网并入主电网造成的电压波动，保证负载的供电连续。本专利技术实现了微电网运行状态切换过程中对负载的连续、不间断供电、控制策略具有良好的普适性。【专利说明】
:本专利技术属于电力系统领域，涉及含分布式电源的微电网控制技术，具体为基于储能变流器的无缝切换技术。
技术介绍
:含分布式电源的微电网的关键技术是如何实现分布式电源与大电网的协调运行。随着大量的分布式电源并入电网，微电网作为一种能很好发挥分布式电源潜能的组织形式被提出。微电网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。微电网构成了一个可控单元，能够实现自控制、保护和管理，可以有效地协调分布式电源与大电网之间的矛盾，实现电网的快速发展。微电网作为超高压、远距离、大电网供电模式的补充，代表着电力系统新的发展方向。微电网有并网运行和孤岛运行两种运行方式，对应于储能变流器的运行方式为并网运行和离网运行。由于目前的变流器大多为单功能储能变流器，能够在并网模式和离网模式两种模式之一运行，控制方法较多，如并网PQ控制、离网VF控制、多机孤岛下垂控制等。模式之间的切换仍是技术瓶颈，并网模式和离网模式之间切换时一般需要先将变流器待机，导致微电网由并网运行转为孤岛运行或者由孤岛运行转为并网运行时，内部负荷的都将被短时断电。
技术实现思路
:本专利技术要解决的技术问题:在微电网运行方式发生并网/孤岛转换时，储能变流器进行相应的并网/离网状态转换，实现对负荷的不间断供电。本专利技术具体采用以下技术方案。—种，其特征在于，所述方法包括以下步骤:(I)微电网运行状态检测:通过连续监测微电网中储能变流器并网点的电压相角和幅值，对微电网的并网/孤岛运行状态进行判断；并锁存微电网运行状态转换前一个周期的并网点的电压幅值和相角，将此锁存值作为采用离网VF控制(即电压和频率控制)模式时的电压幅值和相角的初值；(2)并网转离网控制:当检测到储能变流器并网点处的频率偏移量高于设置的门槛值时，储能变流器从并网PQ (即有功和无功功率控制)控制模式转到离网VF控制模式；(3)准同期并网控制:在微电网离网运行时，当检测到电网恢复供电后，根据电网电压的幅值和相角，对储能变流器实现准同期并网控制；(4)离网转并网控制:在微电网离网运行时，监测储能变流器并网点处电压的相角和储能变流器离网VF控制模式下的期望相角，当检测到储能变流器离网VF控制模式下的期望相角和储能变流器并网点处相角的偏移量超过设定值时，储能变流器从离网VF控制模式转为并网PQ控制模式。本专利技术进一步包括以下优选方案:在步骤(I)中，通过交流电压采样器采集储能变流器并网点处，即微电网并网开关储能变流器一侧的电网电压，计算该处电网电压的幅值并存储当前点至一周期前的电网电压的幅值；采用数字锁相控制器根据交流电压采样器采集的电压计算当前电网电压的相角，并存储当前点至一周期前的电网电压相角。在步骤(2 )中，通过电压幅值、频率偏差比较器将交流电压采样器和数字锁相环控制器所得的电网电压幅值、相角和设定的定值相比较，当偏差小于设定值时，电网保持并网运行，电压幅值、频率偏差比较器输出的电网并网转离网信号为O ;当偏差大于设定值时电压幅值、频率偏差比较器输出的电网并网转离网信号为1，当电网并网转离网信号为I时，离网VF控制器将把储能变流器由并网PQ控制模式切换到离网VF控制模式。在步骤(3)中，交流电压采样器采集储能变流器并网点处、即微电网并网开关储能变流器侧的电压并计算电压幅值，数字锁相控制器根据交流电压采样器采集的储能变流器侧的电压计算储能变流器侧的电压相角；交流电压采样器采集并网开关处电网侧的电压并计算并网开关电网侧的电压幅值，数字锁相控制器根据交流电压采样器采集的电网侧的电压计算并网开关电网侧的相角；计算两处的电压幅值、频率和相角差，当3个差值都小于设定值时，输出准同期合闸使能的信号为1，否则输出为O;并网准同期合闸控制器接收到准同期合闸使能信号为I时，驱动并网开关，实现准同期合闸功能。在步骤(3)中，进一步包括，当两处的电压幅值、频率偏差大于设定值时，调整VF控制的电压幅值、频率设定值，直至电压幅值偏差、频率偏差小于设定值。在步骤(4)中，比较数字锁相控制器计算所得电网相角和VF控制的期望相角，当两者的差大于设定值时，认为储能变流器已经并入电网，输出储能变流器并网使能为1，否则为0，当储能变流器并网使能为I时并网PQ控制器将把储能变流器由离网VF控制模式切换到并网PQ控制模式。在本专利技术中，在微电网5发生并网/孤岛状态切换时，储能变流器4能够实现并网运行/离网运行的快速切换，实现对负载3的不间断供电。本专利技术有益效果:本专利技术提供了基于储能变流器的无缝切换技术，克服了现有储能变流器并网运行转离网运行、离网运行转并网运行时需短时封脉冲的问题，从而实现了基于储能变流器的含分布式电源微电网的无缝切换，保证微电网状态切换时，对微电网内负荷的不间断供电。本专利技术能够实现在微电网从并网运行转为孤岛运行时，储能变流器主动检测到微电网的状态切换，相应的由并网运行转为离网运行。并通过控制离网VF控制的初始电压和相角保证时负载电压波形连贯。负载侧供电连续，负载感受不到微电网从主电网断开造成的电压波动，保证负载的供电连续。本专利技术实现了防止储能变流器将微电网电压波动、闪变导致的数字锁相环控制器输出异常误判为微电网孤岛运行的容错方法。本专利技术能够实现在微电网从孤岛运行转为并网运行时，储能变流器主动检测到微电网的状态切换，相应的由离网运行转为并网运行。并通过准同期并网控制，实现储能变流器供电到主电网供电的平滑过渡。负载侧供电连续，负载感受不到微电网并入主电网造成的电压波动，保证负载的供电连续。本专利技术不依赖于对微电网并网开关合分位的检测，仅通过对储能变流器出口电压、电流等电气量来判断微电网的运行状态，控制方法具有普适性。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术主回路电路示意图；图2是本专利技术无缝切换方法流程示意图；图3是本专利技术微电网并网运行转孤岛运行时，储能变流器由并网运行转离网运行的无缝切换控制示意图；图4是本专利技术微电网离网运行时，通过储能变流器实现准同期并网控制流程示意图；图5是本专利技术微电网离网运行转并网运行时，储能变流器由离网运行转并网运行的无缝切换控制示意图；图6是本专利技术数字锁相控制器组成示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的技术方案，控制优点更加明确，下面将结合附图对本专利技术做详细的解释说明。本专利技术实施例提供了基于储能变流器的微电网无缝切换控制策略。本专利技术控制策略是基于不检测并网开关合分位状态的前提下，仅通过检测电压、电流等电气量的变化，判断微电网运行状态变换，保证微电网运行状态切换时对负载的不间断供电。本专利技术实施例的介绍是基于储能变流器的微电网拓扑结构(见图1)，它包括主电网I和微电网5，主电网I与微电网5经微电网并网开关2相连，其中微电网5由微电网内负载3与储能变流器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于储能变流器的微电网运行方式无缝切换方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：（1）微电网运行状态检测：通过连续监测微电网中储能变流器并网点的电压相角和幅值，对微电网的并网/孤岛运行状态进行判断；并锁存微电网运行状态转换前一个周期的并网点的电压幅值和相角，将此锁存值作为采用离网VF控制（即电压和频率控制）模式时的电压幅值和相角的初值；（2）并网转离网控制：当检测到储能变流器并网点处的频率偏移量高于设置的门槛值时，储能变流器从并网PQ（即有功和无功功率控制）控制模式转到离网VF控制模式；（3）准同期并网控制：在微电网离网运行时，当检测到电网恢复供电后，根据电网电压的幅值和相角，对储能变流器实现准同期并网控制；（4）离网转并网控制：在微电网离网运行时，监测储能变流器并网点处电压的相角和储能变流器离网VF控制模式下的期望相角，当检测到储能变流器离网VF控制模式下的期望相角和储能变流器并网点处相角的偏移量超过设定值时，储能变流器从离网VF控制模式转为并网PQ控制模式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志超，郭海峰，张效宇，张百华，赵璐璐，李永兴，操丰梅，李勇琦，任秋利，陈满，周劲松，
申请(专利权)人：北京四方继保自动化股份有限公司，中国南方电网有限责任公司调峰调频发电公司，
类型：发明
国别省市：