[發明專利]微電網并網向孤島狀態切換時的穩定控制方法

有效

• 申請號: 201310509652.3
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103595052A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 吳鳴;盛萬興;季宇;劉海濤;李洋
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 石敏

技術領域

本發明涉及一種微電網并網向孤島狀態切換時的穩定控制方法，屬于電力系統控制技術領域。

背景技術

微電網有兩種運行模式，正常情況下，微電網通過PCC點和配電網相連并網運行，與配電網進行功率交換；當檢測到配電網出現電壓跌落、故障或者停電檢修時，微電網主動與配電網斷開進入孤島運行模式，微電源獨立向微電網內的負荷供電。

相對應地，微電網共有有四種運行狀態：兩種穩定運行狀態：并網運行狀態和孤島運行狀態；兩種暫態運行狀態：并網切換暫態和孤島切換暫態。

微電網的暫態特性較為復雜，與其內部的分布式電源特性、負荷特性、儲能系統特性密切相關。例如，光伏、風力發電這一類的自然能源不可調度，且這類發電不同于傳統發電機，它的輸出是逆變器這一類電力電子設備，這就決定了風、光發電微電網系統缺少慣性，不利于系統穩定運行。能夠獨立運行的自然能源微電網要配置一定容量的儲能。另外，微電網在與電力系統并網運行時，還與電力系統相互作用，直接影響微電網和電力系統的穩定性。因此，微電網的穩定運行需要完善的穩定控制系統。

以往微電網穩定主要靠逆變器本身調節（下稱自主控制），逆變器通過采集系統電氣量，發現電氣量變化，判斷出微電網負荷波動或突然與電力系統斷開。微電網負荷波動或突然與電力系統斷開，即發生非計劃孤島，為了維持微電網電壓、頻率，需要有一臺儲能逆變器立即響應微電網運行模式的變化，為微電網系統提供電壓和頻率的參考值，并且同時平衡微電網內部有功和無功的供需。

自主控制的缺點是：

1、控制滯后。逆變器通過采集系統電氣量，判斷微電網電氣量變化的時候，微電網已在功率不平衡狀態下運行，并且已呈現P、V、Q、f等參數向不穩定方向發展，這種控制是滯后的。

2、響應速度無法保證微網系統穩定性。從測量判斷到響應，逆變器實現輸出調整的時間大約為100ms。在并網點功率交換比較大的情況下，微電網與電力系統突然斷開，其功率的不平衡可以導致在幾十毫秒內，微電網就失去穩定。

因此，僅靠逆變器的調控維持微電網穩定，不是完善的解決方案。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提出一種微電網穩定控制方法，能夠對微電網狀態變化進行實時控制，實現并網向孤島狀態的平滑切換。

為了解決并網向計劃孤島狀態切換的技術問題，本發明提出的技術方案之一是，一種微電網并網向孤島狀態計劃切換時的穩定控制方法，包括以下步驟:

a）微電網處于并網運行狀態時，由電力系統跟蹤平衡負荷波動，優先使用微電網能源；

b）微電網接收到并網向孤島切換命令后，在微電網與電力系統解列前，微電網穩定控制系統采集并網點功率，配置電源與負荷使其基本平衡，同時向儲能逆變器發送解列前并網點輸送功率；

c）平穩切斷并網點斷路器，使所述儲能逆變器的輸出功率保持為所述解列前并網點輸送功率，微電網離網后功率立即達到平衡，實現微電網與電力系統平穩解列，從而完成微電網從并網運行狀態向孤島運行狀態的計劃切換。

上述技術方案之一的進一步改進是：步驟b）中配置電源與負荷使其基本平衡的方法為：微網控制器向儲能逆變器發送解列前并網點功率，命令儲能逆變器增加功率為所述解列前并網點功率，配置電源與負荷，使兩者平衡；若儲能逆變器已達最大功率不能滿足增加功率為所述解列前并網點功率，則切除部分負荷，通過減小負荷功率，使電源和負荷平衡。

為了解決非計劃孤島狀態切換的技術問題，本發明提出的技術方案之二是：一種微電網由并網向非計劃孤島切換時的穩定控制方法，包括以下步驟:

1）微電網處于并網運行狀態時，由電力系統跟蹤平衡負荷波動，優先使用微電網能源；

2）微電網突然與電力系統解列而形成孤島，根據并網點解列前的潮流和儲能逆變器輸出最大功率之差，在10ms內聯切負荷或者切掉部分電源支路，確保系統切換瞬間的穩定性；

3）設置最大容量的儲能逆變器立即轉為V/F控制，建立微電網的電壓和頻率；

4)?設置其他電源為P/Q控制，即完成微電網并網向孤島的非計劃切換。

上述技術方案之二的進一步改進是：步驟4)完成后，通過調節儲能逆變器和負荷功率平衡，校正系統進入孤網穩態運行。

上述技術方案之二的再進一步改進是：采用孤島檢測、判斷技術主動檢測非計劃孤島發生。