CN102709946A - 一种微电网由并网向孤网无缝切换的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电网由并网向孤网无缝切换的方法，包含以下步骤：微电网稳控装置检测主电网电压、频率是否异常，检测是否收到调度下发的离网指令信号；如果主电网电压、频率异常或收到离网指令信号，则执行离网操作步骤，使微电网与主电网的交换功率小于微电网中储能单元额定充放电功率；微电网稳控装置触发储能双向变流器切换储能单元控制模式，同时断开微电网与主电网连接的固态开关，微电网进入孤网运行模式。通过微电网稳控装置、储能双向变流器、固态开关的配合，实现了微电网并网运行向孤网运行的无缝切换，各分布式电源除在微电网稳控装置的控制下切机外，不会自行脱网，整个切换过程，不影响负荷供电。

Description

一种微电网由并网向孤网无缝切换的方法

技术领域

本发明属微电网技术领域，更准确地说本发明涉及一种微电网由并网运行向孤网运行平滑切换的实现方法。

背景技术

微电网是一种以分布式发电技术为基础的新型电网技术。微电网由分布式发电单元、储能单元、负荷组成，配合相应的二次监控与保护系统形成分散式的功能网络。微电网是智能配电网的重要组成部分，能实现内部资源和负荷的一体化运行，并通过和主电网的协调控制，可平滑接入主网或独立运行，充分满足用户对电能质量、供电可靠性和安全性的要求。

微电网的关键特征之一是其既可与电网并网运行，也可在电网故障或有需要时与主网断开进入独立运行模式。由微电网实际的运行经验发现，微电网由孤网向并网的切换过程较容易实现。但是微电网由并网运行转向孤网运行的过程中，由于微网中，组网电源的容量相对有限，各分布式电源和负荷又具有极大的不确定性，对控制系统响应时间及配合程度要求很高，所以实现过程中往往无法达到无缝切换的要求。

申请号为“20111042630809”的中国专利“一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统”给出了一种微电网由并网运行方式向孤网运行方式进行切换的方法。该方法在切换过程中需要将分布式电源先切机，然后断开微电网与主电网连接开关，再由微电网主电源切换控制模式、建立微电网的电压和频率，待电压和频率稳定后，各分布式电源再重新并网。这种切换方法虽然可以实现微电网并网运行向孤网运行方式的切换，但是负荷需要经历较长时间的停电过程，无法实现运行方式的无缝切换。

发明内容

本发明的发明目的是：

通过微电网稳控装置、储能双向变流器（PCS）、固态开关的配合，实现微电网并网运行向孤网运行的无缝切换，整个切换过程，不影响负荷供电。

为了达到上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现的：

提供一种微电网由并网运行向孤网运行无缝切换的方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1、微电网稳控装置检测主电网电压、频率是否异常，检测是否收到调度下发的离网指令信号；

微电网稳控装置直接采样并检测固态开关主电网侧的电压、频率，并与设定的电压、频率阈值进行比较，若超出设定阈值范围则为异常，执行步骤2中所述离网操作步骤。

步骤2、如果主电网电压、频率异常或收到离网指令信号，则执行离网操作步骤，使微电网与主电网的交换功率小于微电网中储能单元额定充放电功率；

离网操作步骤包括：

判断离网前微电网与主电网的交换功率，并与储能单元额定充放电功率进行比较，若交换功率大于微电网中储能单元额定充放电功率，则利用微电网稳控装置对微电网系统进行离网前的功率控制，使交换功率小于储能单元额定充放电功率。

离网前的功率控制包含以下步骤：

判断微电网与主电网交换功率方向：如微电网从主电网吸收功率，则依照负荷优先级次序，由优先级从低往高切除微电网中的可控负荷，使交换功率小于储能单元额定充放电功率的要求；如微电网向主电网输送功率，则依照输送功率与储能单元额定充放电功率差额，切除微电网中相应的分布式电源，使交换功率小于储能单元额定充放电功率的要求。

步骤3、微电网稳控装置触发储能双向变流器切换储能单元控制模式，同时断开微电网与主电网连接的固态开关；

步骤4、固态开关跳闸成功后，微电网进入孤网运行模式。

本发明所达到的有益效果：

用本发明的方法实现的微电网并网运行向孤网运行的切换过程中，各分布式电源除在微电网稳控装置的控制下切机外，不会自行脱网，重要负荷供电不会中断。通过微电网稳控装置、储能双向变流器（PCS）、固态开关的配合，实现了微电网并网运行向孤网运行的无缝切换，整个切换过程，不影响负荷供电。

附图说明

图1是说明本发明方法的微电网系统结构示意图；

图2是本发明方法的具体实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

图1示出了用以说明本发明方法的微电网系统结构一实施例示意图。微电网中包括分布式发电单元、储能单元、负荷，本实施例中分布式发电单元采用1#光伏发电单元、2#光伏发电单元、1#风力发电单元、2#风力发电单元，负荷采用1#可控负荷、2#可控负荷、3#可控负荷；储能单元、1#光伏发电单元、2#光伏发电单元、1#风力发电单元、2#风力发电单元分别经开关Ka通过汇流母线汇集，共同为1#、2#、3#可控负荷供电；同时，微电网通过固态开关K与主电网连接，在并网运行时，可与主电网进行功率交换。

在并网运行时，当主电网出现故障或调度系统要求微电网离网运行时，利用本发明的方法可以进行微电网运行方式的无缝切换，如图2所示，具体步骤如下：

1、由微电网稳控装置直接采样并检测固态开关主电网侧的电压、频率，并与设定的电压、频率阈值U_rmin、U_rmax  f_rmin、f_rmax进行比较，若超出设定阈值范围，立即启动离网控制策略；若没有超出设定阈值范围，但收到调度离网指令，也启动离网控制策略。

2、启动离网控制策略后，首先，检测微电网与主电网交换功率P_c，与储能单元额定充放电功率P_r进行比较，若P_c大于P_r则需要进行离网前的功率控制。

3、判断微电网与主电网交换功率方向：如微电网从主电网吸收功率，则依照负荷优先级次序，由优先级从低往高切除可控负荷，满足交换功率小于储能单元额定充放电功率的要求；如微电网向主电网输送功率，则依照输送功率与储能单元额定充放电功率差额，切除相应的分布式电源，满足交换功率小于储能单元额定充放电功率的要求。

4、当交换功率小于储能系统额定充放电功率后，微电网稳控装置触发储能双向变流器PCS切换工作模式至电压源模式，PCS在切换工作模式同时，触发并网点固态开关跳闸信号。PCS是储能单元与微电网的电气连接装置，功能是将储能单元的电能向微电网输送，或者将微电网中多余的电能向储能单元中输送。

5、固态开关跳闸成功后，微电网进入孤网运行模式。

需要说明的是，用本方法实现的微电网并网运行向孤网运行的切换过程中，各分布式电源除在微电网稳控装置的控制下切机外，不会自行脱网，重要负荷供电不会中断。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种微电网由并网向孤网无缝切换的方法，其特征是，包含以下步骤：

步骤1、微电网稳控装置检测主电网电压、频率是否异常，检测是否收到调度下发的离网指令信号；

步骤2、如果主电网电压、频率异常或收到离网指令信号，则执行离网操作步骤，使微电网与主电网的交换功率小于微电网中储能单元额定充放电功率；

步骤3、微电网稳控装置触发储能双向变流器切换储能单元控制模式，同时断开微电网与主电网连接的固态开关；

步骤4、固态开关跳闸成功后，微电网进入孤网运行模式。

2.根据权利要求1所述的微电网由并网向孤网无缝切换的方法，其特征是，

所述步骤1中，微电网稳控装置直接采样并检测固态开关主电网侧的电压、频率，并与设定的电压、频率阈值进行比较，若超出设定阈值范围则为异常，执行步骤2中所述离网操作步骤。

3.根据权利要求1所述的微电网由并网向孤网无缝切换的方法，其特征是，

所述步骤2中离网操作步骤包括：

判断离网前微电网与主电网的交换功率，并与储能单元额定充放电功率进行比较，若交换功率大于微电网中储能单元额定充放电功率，则利用微电网稳控装置对微电网系统进行离网前的功率控制，使交换功率小于储能单元额定充放电功率。

4.根据权利要求1所述的微电网由并网向孤网无缝切换的方法，其特征是，

所述离网前的功率控制包含以下步骤：

判断微电网与主电网交换功率方向：如微电网从主电网吸收功率，则依照负荷优先级次序，由优先级从低往高切除微电网中的可控负荷，使交换功率小于储能单元额定充放电功率的要求；如微电网向主电网输送功率，则依照输送功率与储能单元额定充放电功率差额，切除微电网中相应的分布式电源，使交换功率小于储能单元额定充放电功率的要求。

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