[發明專利]一種提高雙區域互聯電力系統頻率穩定性的控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201710579995.5
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107508293B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 楊斌;趙龍;王艷;許乃媛;鄭志杰;劉曉明;魏鑫;王軼群;張麗娜;田鑫;魏佳;安鵬;薄其濱;李沐;杜鑫
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山東省電力公司經濟技術研究院;上海大學
• 主分類號: H02J3/24
• 分類號: H02J3/24;H02J3/32;H02J3/38;H02J3/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種提高雙區域互聯電力系統頻率穩定性的控制裝置，其特征在于，包括兩個區域控制裝置，

每個區域控制裝置均包括電池儲能單元、常開繼電器、常閉繼電器、降壓斬波電路、升壓斬波電路、端電容、變流器以及功率平滑器；其中，所述電池儲能單元輸出正極分成兩支路，第一支路包括依次連接的第一常開繼電器、第一常閉繼電器以及降壓斬波電路；第二支路包括依次連接的第二常開繼電器、第二常閉繼電器以及升壓斬波電路，兩路并聯后輸出連接端電容；端電容輸出連接變流器，第一常開繼電器、第一常閉繼電器、第二常開繼電器、第二常閉繼電器構成互鎖裝置；所述變流器依次由三對IGBT橋臂連接而成，且變流器輸入連接功率平滑器；

所述兩個區域控制裝置分別存在于獨立的電力系統區域，且兩電力系統區域的電力輸出端互聯。

2.如權利要求1所述的提高雙區域互聯電力系統頻率穩定性的控制裝置，其特征在于，所述降壓斬波電路用于降低端電容電壓值，使得風電機組向電池儲能單元充電。

3.如權利要求1所述的提高雙區域互聯電力系統頻率穩定性的控制裝置，其特征在于，所述升壓斬波電路用于提升端電容電壓值，使得電池儲能單元向風電機組放電。

4.如權利要求1所述的提高雙區域互聯電力系統頻率穩定性的控制裝置，其特征在于，所述功率平滑器用以連接在風電機組端，平滑風電機組輸入到電池儲能單元的功率。

5.如權利要求1至4中任一項所述的提高雙區域互聯電力系統頻率穩定性的控制裝置的控制方法，其特征在于，包括下列步驟：

（1）所述兩個獨立的電力系統區域分別設為第一區域及第二區域，系統檢測到第一區域的風電機組輸出功率大于第二區域的風電機組輸出功率時，第一區域中區域控制裝置具有的第一支路的第一常開繼電器閉合，第一常閉繼電器任處在閉合狀態，降壓斬波電路導通，升壓斬波電路關斷；通過PWM控制降壓斬波電路的開關管通斷來降低輸出端端電容的儲能值，使得端電容兩端電壓值小于風電機組輸出電壓值，風電機組向電池儲能單元充電；此時第一區域中變流器充當三相橋式整流器；

第二區域中區域控制裝置具有的第二支路的第二常開繼電器閉合，第二常閉繼電器任處在閉合狀態，升壓斬波電路導通，降壓斬波電路關斷；通過PWM控制升壓斬波電路的開關管通斷來提升輸出端端電容的儲能值，使得端電容兩端電壓值大于風電機組輸出電壓值，電池儲能單元向風電機組放電；此時第二區域中變流器充當三相橋式逆變器；

（2）系統檢測到第一區域風電機組輸出功率小于第二區域風電機組輸出功率時，第一區域中區域控制裝置具有的第二支路的第二常開繼電器閉合，第二常閉繼電器任處在閉合狀態，升壓斬波電路導通，降壓斬波電路關斷；通過PWM控制升壓斬波電路的開關管通斷來提升輸出端端電容的儲能值，使得端電容兩端電壓值大于風電機組輸出電壓值，電池儲能單元向風電機組放電；此時第一區域中變流器充當三相橋式逆變器；

第二區域中區域控制裝置具有的第一支路的第一常開繼電器閉合，第一常閉繼電器任處在閉合狀態，降壓斬波電路導通，升壓斬波電路關斷；通過PWM控制降壓斬波電路的開關管通斷來降低輸出端端電容的儲能值，使得端電容兩端電壓值小于風電機組輸出電壓值，風電機組向電池儲能單元充電；此時第二區域中變流器充當三相橋式整流器。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，步驟（1）中，所述第一區域中控制降壓斬波電路開關管通斷的PWM以及第二區域中控制升壓斬波電路開關管通斷的PWM來自于一個閉環輸出；具體的，將第一區域系統輸出功率與第二區域系統輸出功率作差送入一個智能PI控制器作相關計算處理，智能PI控制器輸出經相關轉換，轉變為相應的PWM波控制第一區域中降壓斬波電路以及第二區域中升壓斬波電路開關管通斷，進而控制第一區域中風電機組向電池儲能單元充電以及第二區域中電池儲能單元向風電機組放電的速率，最終使得兩區域間的輸出功率動態平衡，維持雙區域電力系統頻率的穩定性。