[發明專利]一種大規模新能源接入電網連鎖故障預防控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201710580190.2
• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107332273A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 劉曉明;李雪亮;吳健;牟宏;趙龍;王艷;鄭志杰;汪媛;王飛;安鵬;翟寒冰;田鑫;楊斌;王男;張麗娜;魏鑫;薄其濱;魏佳;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: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/06;H02J3/32;H02J3/24
• 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

1.一種大規模新能源接入電網連鎖故障預防控制裝置，其特征在于，包括多個新能源輸電線路控制裝置以及若干條獨立的新能源輸電線路，

每個新能源輸電線路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；

所述每個新能源輸電線路控制裝置分別連接于每個獨立的新能源輸電線路，且與新能源輸電線路的輸出端相連。

2.如權利要求1所述的大規模新能源接入電網連鎖故障預防控制裝置，其特征在于，所述降壓斬波電路用于降低端電容電壓值，使得輸電線路向電池儲能單元充電，降低該輸電線路的負載率。

3.如權利要求1所述的大規模新能源接入電網連鎖故障預防控制裝置，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輸電線路放電，提升該輸電線路的負載率。

4.如權利要求1所述的大規模新能源接入電網連鎖故障預防控制裝置，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中任一項所述的大規模新能源接入電網連鎖故障預防控制裝置的控制方法，其特征在于，包括下列步驟：

(1)所述多條獨立的新能源風電傳輸線路分別設為線路1、線路2至線路N，所述N為大于2的整數，當某條新能源風電傳輸線路加上傳統發電機組輸出到電網的功率大于整個N條新能源風電傳輸線路輸出到電網的平均值時，則該某條新能源風電傳輸線路中的新能源輸電線路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輸電線路輸出電壓值，該條新能源風電輸電線路向電池儲能單元充電，直至該新能源風電輸電線路輸出到電網的功率與整個N條線路輸出功率動態平衡；此時該線路裝置中的變流器充當三相橋式整流器；

同理，任意一條新能源風電傳輸線路輸出功率大于整個N條新能源風電傳輸線路輸出到電網的平均值時，系統均重復上述過程，使得該風電輸電線路向電池儲能單元充電，降低該輸電線路的負載率。

(2)當某條新能源風電傳輸線路加上傳統發電機組輸出到電網的功率小于整個N條線路輸出到電網的平均值時，該某條新能源風電線路中的新能源輸電線路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該條輸電線路輸出電壓值，電池儲能單元向該新能源風電輸電線路放電，直至該新能源風電輸電線路輸出到電網的功率與整個N條線路輸出功率動態平衡；此時該線路裝置中的變流器充當三相橋式逆變器；

同理，任意一條風電傳輸線路輸出功率小于整條線路輸出功率平均值時，系統均重復上述過程，使得電池儲能單元向該輸電線路放電，提升該輸電線路的負載率。

6.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，步驟(1)(2)中，所述新能源風電傳輸線路中控制降壓斬波電路和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，將該新能源風電傳輸線路加上傳統發電機組輸出到電網的功率與整個N條線路輸出到電網的平均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波控制該新能源風電傳輸線路中降壓斬波電路和升壓斬波電路開關管的通斷，進而控制該新能源風電傳輸線路向電池儲能單元充電和電池儲能單元向輸電線路放電的速率，最終使得該新能源風電傳輸線路加上傳統發電機組輸出到電網的功率與整個N條線路輸出到電網的平均功率動態平衡，維持新該能源風電傳輸線路潮流分布的均勻性。

7.根據權利要求5所述的控制方法，其特征在于，步驟(1)(2)中，所述新能源風電傳輸線路加上傳統發電機組輸出到電網的功率為風電機組輸出功率、儲能系統輸入/輸出功率與傳統發電組輸出功率之和。