CN103607045B

CN103607045B - 基于goose的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法

Info

Publication number: CN103607045B
Application number: CN201310544503.0A
Authority: CN
Inventors: 王劲松; 唐成虹; 陈晖�; 陈娜; 谭阔; 刘陈鑫; 朱亚军
Original assignee: Nari Technology Co Ltd; NARI Nanjing Control System Co Ltd
Current assignee: Nari Technology Co Ltd; NARI Nanjing Control System Co Ltd
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2033-11-06
Also published as: CN103607045A

Abstract

本发明公开了一种基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，根据不同并网点开关位置状态组合逻辑表达式，匹配出微电网当前运行模式，通过实时采集各个并网点、负荷、分布式电源、储能逆变器的功率信息，同时根据匹配出的运行模式，计算当前并网点的交换功率值，判断出功率盈缺情况，制定负荷/分布式电源切除计划，最终完成微电网离网平滑控制。本发明适用于复杂微电网的各种运行方式，能够在各种运行方式下实现从并网到离网平滑切换控制，具有良好的应用前景。

Description

基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法

技术领域

本发明属于微电网技术领域，具体的说是一种基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法。

背景技术

现在建设的微电网往往有着发电容量较大、并网方式复杂、储能逆变器多重配置等特点。微电网并网开关、储能逆变器、分布式电源、负荷的多种组合方式，形成了微电网的多种运行状态，所以智能识别微电网运行方式、针对每种运行方式进行功率平衡调节对微电网并网转离网切换控制有着重要的意义。

目前微电网离网切换的实现方法只针对单个并网点设计，如中国发明专利（申请号201110234947.5）的微电网离网能量平衡控制装置与方法和中国发明专利（申请号201110115437.6）的微电网并网到离网控制方法及其无缝切换方法，均只涉及到单并网点的控制方法，没法应用于多种运行方式的情况。

要实现微电网并网转离网的平滑切换智能控制，需要智能识别微电网当前的运行模式，实时采集并网点、分布式电源、储能单元、负荷线路信息，实时进行功率平衡调节，对于有多个储能逆变器的微网，还需要指定主从储能逆变器，最后操作并网点开关分闸，完成并网转离网操作。

微电网在两种情况下会从并网运行转到离网运行，第一，调度下发离网计划，微电网控制系统接受调度命令，从并网转到离网，第二，大电网故障，微电网并网点保护检测到故障，跳开并网点开关，从并网转到离网。前者称作主动离网，后者称作被动离网。被动离网过程必须在主储能逆变器低穿时间内完成从并网到离网的操作，才能保证离网的平滑切换，因此一种快速通讯方法是实现并网到离网智能控制的关键，GOOSE的优先级控制功能根据优先级设置将变位信息直接传送至相应的优先级队列中，而不传送至通常的报文缓冲区中，通过支持IEEE8021P优先级控制的以太网交换机，优先到达目的地址,减少了抖动和网络延时，是实现并离网切换最佳的通讯方法之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，以智能识别微电网的运行模式，实现微电网从并网到离网的平滑切换，保证并网到离网平滑控制的成功率。

为了实现上述目的，本发明是采取以下的技术方案来实现：

基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，包括以下步骤：

1）在微电网控制系统中的模式切换装置内建立微电网开关位置组合逻辑表达式，用于匹配微电网的运行模式，所述开关位置组合逻辑表达式的表达方式为，定义State(00n)为并网点开关n合位，定义!State(00n)为并网点开关n分位，定义Trip（00n）为并网点开关n被动离网触发信号，Offgrid(00n)为并网点开关n主动离网触发信号，开关位置信号和触发信号通过“与”和“或”组合，形成该运行模式的判别表达式，其中，n=1，2，3……，表示并网点开关序号；

2）微电网控制系统中的并网点保护测控装置检测离网触发信号，当有并网点接收到离网信号后，通过GOOSE交换机将信号发送至微电网控制系统中的模式切换装置；

3）微电网控制系统中的并网点保护测控装置采集各个并网点开关的开关位置，并通过GOOSE交换机传输至模式切换装置，模式切换装置解析所建立的微电网开关位置组合逻辑表达式匹配出当前运行模式，根据当前运行方式确定并网点开关序号、主储能逆变器序号及其需要进行的控制命令序列；

4）微电网控制系统中的并网点保护测控装置，储能逆变器保护测控装置，光伏保护测控装置，负荷保护测控装置实时采集各个并网点、储能逆变器、分布式电源、负荷的功率信息，通过GOOSE交换机输出至模式切换装置，模式切换装置根据匹配出的当前运行模式，将所述步骤3）确定的当前并网点的交换功率，和所述步骤3）确定的主储能逆变器发电/放电的功率比较，判断出微电网功率盈缺情况，如果微电网功率不平衡，则制定负荷/分布式电源的切除计划，切除某些负荷/分布式电源，使切换后微电网内部功率平衡；

5）微电网功率平衡后，模式切换装置通过GOOSE交换机给所述步骤3）确定的主储能逆变器发模式切换命令，使其从P/Q运行方式切换到V/F运行方式，作为微电网离网运行的稳定源；

6）主储能逆变器接收到切换命令后，给所述步骤3）确定的并网点保护发送跳闸指令，并网点延时跳开，实现并网到离网的切换。

前述的步骤4）中，制定负荷/分布式电源的切除计划，具体为，假设以微电网母线流向微电网线路方向为正方向，P_pcc为当前模式下的并网点交换功率，P_{m_pcs}为主储能逆变器的功率，P_null为功率门槛，如果P_pcc + P_{m_pcs} ＜-P_null ，则判断微电网负荷过多，则需要某些切除负荷单元；如果，则判断微电网发电过剩，则需要切除某些分布式电源。

前述的负荷单元或者分布式电源的切除需要遵循负荷/分布式电源等级要求，保证重要负荷不停电。

通过采用上述技术方案，本发明能够根据一个或者多个并网点的位置状态组合，智能判断出当前的微电网运行模式，结合实时采集的负荷、分布式电源、储能逆变器及其并网点的功率，制定当前运行模式下的负荷/分布式电源的切除计划，保证了微电网并离网的平滑切换，同时给当前模式下的主储能逆变器发模式切换命令，采用快速GOOSE报文发模式切换命令，所有指令的传输延时在毫秒级，保证了并网到离网平滑切换的成功率。

附图说明

图1为本发明实施例中并网型微电网一次系统结构示意图；

图2本发明微电网并网到离网智能切换通讯结构示意图；

图3 本发明微电网并网到离网智能切换控制流程图。

具体实施方式

如图2所示，一个典型的微电网控制系统通讯结构，包括模式切换装置，模式切换装置通过GOOSE交换机分别与并网点保护测控装置、储能逆变器保护测控装置、风机保护测控装置、光伏保护测控装置和负荷保护测控装置相连，模式切换装置通过GOOSE交换机网络交换采集并网点，储能逆变器，风机，光伏和负荷的信息及控制信息，完成微电网的并网转离网平滑切换智能控制过程。

本发明基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，如图3所示，包括以下步骤：

1）在微电网控制系统中的模式切换装置内建立微电网开关位置组合逻辑表达式，用于匹配微电网的运行模式，其中开关位置组合逻辑表达式的表达方式为，定义State(00n)为并网点开关n合位，定义!State(00n)为并网点开关n分位，定义Trip（00n）为并网点开关n被动离网触发信号，Offgrid(00n)为并网点开关n主动离网触发信号，开关位置信号与触发信号通过“与”和“或”组合，形成该运行模式的判别表达式，其中，n=1，2，3……，表示并网点开关序号；如：设并网点开关1合位、并网点开关2分位、并网点开关3合位同时接受到主动离网信号或者被动离网信号为一种运行模式，则该运行模式的判别表达式可以写成：Trip（001）|Offgrid(001)&State(001)&!State(002)&State(003)；其中，在逻辑表达式中“&”表示“与”，“|”表示“或”；

4）微电网控制系统中的并网点保护测控装置，储能逆变器保护测控装置，光伏保护测控装置，负荷保护测控装置实时采集各个并网点、储能逆变器、分布式电源、负荷的功率信息，通过GOOSE交换机输出至模式切换装置，模式切换装置根据匹配出的当前运行模式，将步骤3）确定的当前并网点的交换功率，和步骤3）确定的主储能逆变器发电/放电的功率比较，判断出微电网功率盈缺情况，如果微电网功率不平衡，则制定负荷/分布式电源的切除计划，切除某些负荷/分布式电源，使微电网功率平衡；具体制定负荷/分布式电源的切除计划的方法为，假设以微电网母线流向微电网线路方向为正方向，P_pcc为当前模式下的并网点交换功率，P_{m_pcs}为主储能逆变器的功率，P_null为功率门槛，如果P_pcc + P_{m_pcs} ＜-P_null ，则判断微电网负荷过多，则需要切除部分负荷单元；如果，则判断微电网发电过剩，则需要切除部分分布式电源。其中负荷单元或者分布式电源的切除需要遵循负荷/分布式电源等级要求，保证重要负荷不停电；

图1所示的为一个典型的并网型微电网一次主接线图，从图中可以看出，微电网中存在3个并网点，PCC1、PCC2和PCC3，其中并网点开关PCC1为合位，并网点PCC2开关为合位，并网点PCC3开关为分位，微电网在运行过程中，根据三个并网点开关的分合不同有着多种运行模式，下面以运行方式一，PCC1合、PCC2合、PCC3分，和运行方式二，PCC1分、PCC2分、PCC3合（运行方式二在附图中没有显示），这两种运行方式为例，说明微电网并网转离网平滑切换智能控制方法。

对于运行方式1，该模式的逻辑表达式可以编辑为：Trip（001）|Offgrid(001)&State(001)&State(002)&!State(003)，当PCC1点保护测控装置检测到孤岛或者接受到调度的PCC1开关离网命令后，通过GOOSE交换机将信号发送至微电网控制系统中的模式切换装置，模式切换装置进入由并网到离网的检测流程，经解析后匹配为运行方式一，利用查表的方式获得运行方式一的并网点开关为PCC1，主储能逆变器为1#储能逆变器；然后模式切换装置计算并网点PCC1交换功率和主储能逆变器即1#储能逆变器功率之和，判断出微电网功率盈缺情况，制定分布式电源/负荷切除的切除计划，保证切换后微电网内部功率平衡，之后模式切换装置给1#储能逆变器发V/F切换命令，1#储能逆变器再给并网点PCC1保护发送跳闸指令，延时跳开PCC1开关，完成并网到离网切换。

对于运行方式2，该模式的逻辑表达式可以编辑为：Trip（003）|Offgrid(003)&!State(001)&!State(002)& State(003)，当PCC3点保护测控装置检测到孤岛或者接受到调度的PCC3开关离网命令后，通过GOOSE交换机将信号发送至微电网控制系统中的模式切换装置，模式切换装置进入由并网到离网的检测流程，经解析后匹配为运行方式二，利用查表的方式获得并网点开关为PCC3，主储能逆变器为3#储能逆变器；然后模式切换装置计算并网点PCC3交换功率和主储能逆变器即3#储能逆变器功率之和，判断出微电网功率盈缺情况，制定分布式电源/负荷切除的切除计划，保证切换后微电网内部功率平衡，之后模式切换装置给3#储能逆变器发V/F切换命令，3#储能逆变器再给并网点PCC3保护发送跳闸指令，延时跳开PCC3开关，完成并网到离网切换。

Claims

1.基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在微电网控制系统中的模式切换装置内建立微电网开关位置组合逻辑表达式，用于匹配微电网的运行模式，所述开关位置组合逻辑表达式的表达方式为，定义State 00n为并网点开关n合位，定义!State 00n为并网点开关n分位，定义Trip 00n为并网点开关n被动离网触发信号，Offgrid 00n为并网点开关n主动离网触发信号，开关位置信号和触发信号通过“与”和“或”组合，形成该运行模式的判别表达式，其中，n=1，2，3……，表示并网点开关序号；

3）微电网控制系统中的并网点保护测控装置采集各个并网点开关的开关位置，并通过GOOSE交换机传输至模式切换装置，模式切换装置解析所建立的微电网开关位置组合逻辑表达式匹配出当前运行模式，根据当前运行方式确定并网点开关序号及其主储能逆变器序号；

4）微电网控制系统中的并网点保护测控装置，储能逆变器保护测控装置，分布式电源保护测控装置，负荷保护测控装置实时采集各个并网点、储能逆变器、分布式电源、负荷的功率信息，通过GOOSE交换机输出至模式切换装置，模式切换装置根据匹配出的当前运行模式，将所述步骤3）确定的当前并网点的交换功率，和所述步骤3）确定的主储能逆变器发电/放电的功率比较，判断出微电网功率盈缺情况，如果微电网功率不平衡，则制定负荷/分布式电源的切除计划，切除某些负荷/分布式电源，使切换后微电网内部功率平衡；

2.根据权利要求1所述的基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，其特征在于，所述步骤4）中，制定负荷/分布式电源的切除计划，具体为，假设以微电网母线流向微电网线路方向为正方向，P_pcc为当前模式下的并网点交换功率，P_{m_pcs}为主储能逆变器的功率，P_null为功率门槛，如果P_pcc + P_{m_pcs} ＜-P_null ，则判断微电网负荷过多，则需要切除某些负荷单元；如果，则判断微电网发电过剩，则需要切除某些分布式电源。

3. 根据权利要求2所述的基于GOOSE的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法，其特征在于，所述负荷单元或者分布式电源的切除需要遵循负荷/分布式电源等级要求，保证重要负荷不停电。