[發明專利]一種園區型負荷虛擬同步機協調控制系統

在審

• 申請號: 201711082845.X
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107887926A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 侍紅兵;王慧;周曄
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力公司鹽城供電公司;國網江蘇省電力公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 蘇州市港澄專利代理事務所(普通合伙)32304
• 代理人: 馬麗麗

技術領域

本發明屬于電機控制技術領域，特別涉及一種園區型負荷虛擬同步機協調控制系統。

背景技術

隨著新能源滲透率的不斷增加，傳統同步發電機的裝機比例將逐漸降低，電力系統中的旋轉備用容量及轉動慣量相對減少，這對電網的安全穩定運行帶來了嚴峻挑戰。再者，并網逆變器控制策略各異，加之分布式電源輸出功率具有波動性、不確定性等特點，很難實現其即插即用與自主協調運行。同步發電機具有對電網天然友好的優勢，若借鑒傳統電力系統運行經驗，使并網逆變器具有類似同步發電機的運行特性，則可實現分布式電源的友好接入并提高電力系統穩定性。此外，傳統同步發電機的相關控制策略與理論分析方法也可有效地引入其中。

為此，國內外學者提出了虛擬同步發電機(VSG)技術，可使并網逆變器模擬同步發電機運行機理。具體而言，主要通過模擬同步發電機的本體模型、有功調頻以及無功調壓等特性，使并網逆變器從運行機制和外特性上可與傳統同步發電機相比擬。VSG因集成了同步發電機的優點而備受學者青睞，其在現代電力系統中的應用也將日益廣泛。VSG本質是通過控制逆變器模擬同步發電機的工作原理，從而獲得類似同步發電機的運行特性。VSG控制與常規逆變器控制的本質區別在于前者通過控制算法模擬同步發電機的運行機制，但其仍可部分保留傳統的逆變器控制環節。

發明內容

本發明根據不同負荷虛擬同步機的響應時間、可控范圍，提出基于虛擬同步調頻調壓技術的設備級可控負荷分散式控制方法，實現短時間內或通信失敗時系統的虛擬同步機自主運行。

本發明具體為一種園區型負荷虛擬同步機協調控制系統，所述園區型負荷虛擬同步機協調控制系統包括電網調度端、系統級集中協調控制器、有源電力濾波器APF、交流電源以及環境監測模塊；所述電網調度端與所述系統級集中協調控制器通過信號傳輸線進行雙向連接；所述系統級集中協調控制器與信號傳輸總線進行雙向連接；所述有源電力濾波器APF通過并網開關連接到電力總線，所述有源電力濾波器APF及相應并網開關均通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；所述交流電源通過并網開關連接到電力總線，該并網開關還通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；所述環境監測模塊通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；

所述園區型負荷虛擬同步機協調控制系統還包括光伏發電模塊、電力電子負荷模塊、儲能系統模塊、無功補償模塊及用戶負荷模塊；所述光伏發電模塊包括光伏組件陣列、匯流箱、逆變器及相應并網開關，光伏組件陣列、匯流箱、逆變器及相應并網開關通過電力線依次連接；所述電力電子負荷模塊包括冷/熱負荷、整流器及相應并網開關，冷/熱負荷、整流器及相應并網開關通過電力線依次連接；所述儲能系統模塊包括電池管理系統BMS、電池堆、雙向整流逆變器及相應并網開關，電池堆、雙向整流逆變器及相應并網開關通過電力線依次連接；光伏發電模塊、電力電子負荷模塊及儲能系統模塊的并網開關均通過電力線連接到第一變壓器；所述無功補償模塊通過相應并網開關及第二變壓器連接到電力總線，該并網開關及第二變壓器通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；所述用戶負荷模塊包括電動汽車充電樁、一般負荷以及可切負荷，所述電動汽車充電樁通過相應并網開關及第三變壓器連接到電力總線，該并網開關及第三變壓器通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；所述一般負荷通過相應并網開關及第四變壓器連接到電力總線，該并網開關及第四變壓器通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；所述可切負荷通過相應并網開關及第五變壓器連接到電力總線，該并網開關及第五變壓器通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；

所述園區型負荷虛擬同步機協調控制系統還包括設備級調頻調壓控制器，所述設備級調頻調壓控制器通過信號傳輸線連接到信號傳輸總線；所述設備級調頻調壓控制器通過信號傳輸線與光伏發電模塊的匯流箱、逆變器及相應并網開關相連接；所述設備級調頻調壓控制器還通過信號傳輸線與電力電子負荷模塊的冷/熱負荷、整流器及相應并網開關相連接；所述設備級調頻調壓控制器還通過信號傳輸線與儲能系統模塊的電池管理系統BMS、雙向整流逆變器及相應并網開關相連接；所述設備級調頻調壓控制器還通過信號傳輸線連接到所述第一變壓器；

所述設備級調頻調壓控制器對光伏發電模塊、電力電子負荷模塊及儲能系統模塊進行實時控制，所述系統級集中協調控制器對整個系統進行控制，使負荷虛擬同步機達到一次調頻和二次調頻的控制目標。

進一步的，虛擬同步機的電壓調節系統是一個閉環的電壓控制系統，通過測量同步發電機的端電壓，根據端電壓的變化控制勵磁電壓，以保持發電機端電壓的穩定。