CN103795087A - 一种微电网平滑同期并网控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现微电网平滑同期并网的控制方法，通过自动幅值补偿、自动相角补偿对微电网两侧互感器不一致情况进行自动补偿；导前时间补偿对断路器合闸时间长进行补偿；采用电能质量检测，当电能质量不合格时不允许同期并网；采用单相/三相自适应的同期并网检测和调节对微电网三相不平衡度进行自动检测和判断，当三相电压不平衡时执行三相检同期并网检测和调节流程，三相电压平衡时执行单相检同期并网检测和调节流程。通过以上方法，实现了微电网在最佳角度同期平滑并网，使得并网对电网系统及微电网电力设备冲击最小，延长了电力设备的使用寿命，提高电网稳定性，具有良好的应用前景。

Description

一种微电网平滑同期并网控制方法

技术领域

本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种实现微电网平滑同期并网的控制方法。

背景技术

微电网是一组由微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，微电网既可以与外部电网并网运行，也可以孤岛运行。微电网并网运行时由电网提供电压和频率的支撑，孤岛运行时由储能和发电设备提供电压和频率的支撑，微电网由孤岛运行转并网运行时，存在并网点两侧电压的幅值、相角和频率不一致，断路器合闸时间长，三相负荷不平衡，电能质量不合格因素，并网时会对电网或微电网造成较大的冲击。

目前微电网的检同期并网技术，具体介绍如下：

1）中国专利申请号为201110382606.2《用于微网的从孤岛模式切换到并网模式的模式切换方法》，采用并网时确保所有分布式电源停止运行，不会出现非同期并网的方法；不足之处是会造成负荷短时断电。

2）中国专利申请号为201210011880.3《一种微电网并网与孤网自动无缝切换的控制》，公开了一种微电网并网时对储能逆变器的平滑控制技术，该方法仅适用于单储能逆变器，不能实现由微电网并网一体化装置实现的针对微电网并网点的同期控制。

3）论文《微电网带负荷并网的平滑切换条件及控制策略》，比较了压差、频差和角差对并网的影响；但该论文主要提出对逆变器的自动跟踪控制方法并进行仿真。

随着微电网的规模化效应，需要研究在保障微电网负荷不断电的条件下，由微电网并网一体化装置实现微电网在最佳角度同期平滑并网的控制技术。

发明内容

本发明的目的在于研究一种适应微电网的同期并网技术，针对微电网电力电子设备多，谐波污染大，三相负荷不平衡及微电网两侧互感器不一致、断路器合闸时间长，导致并网时会对微电网和电网产生冲击大的特点，对现有基于单相同期电压的检同期并网技术进行了改进，实现了幅值补偿技术、相角补偿技术、导前时间补偿技术及采用电能质量检测技术、单相/三相自适应的同期并网检测和调节技术，通过这些技术实现了微电网在最佳角度平滑同期并网。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

1）根据同期平滑并网要求，整定同期并网压差、频差、角差、滑差、合闸导前时间、三相电压不平衡度定值参数；

2）根据同期平滑并网要求，设置允许同期并网的电压、电流总畸变率、电压波动和闪变参数限值；

3）计算微网侧、电网侧三相电压幅值、电压差、频率差、角差、滑差；

4）如果微网侧、电网侧的电压互感器额定值不一致，进行幅值补偿；

5）如果微网侧、电网侧不是同名电压，存在固有相角时，进行相角补偿；

6）进行电能质量合格检测，置电能质量不合格标志；

7）计算微电网三相电压不平衡度；

8）判断微电网三相电压不平衡度是否满足步骤1）中整定的三相电压不平衡度，如果满足，置三相不平衡标志=0，否则置三相不平衡标志=1；

9）并网一体化装置在接收到同期并网命令后启动同期判断流程，执行同期合闸操作。

步骤9）中，并网一体化装置在接收到同期并网命令后启动同期判断流程，包括以下步骤：

1a）判断步骤6）电能质量不合格标志是否为1，如果为1，同期并网失败，返回失败原因为电能质量不合格，进入步骤8a）；

2a）如果电能质量不合格标志=0，进入步骤3a)；

3a)判断微网侧A相电压幅值是否在有效范围，不在有效范围，同期失败返回，失败原因为电压不在有效范围，进入步骤8a）；

4a)判断微网侧A相频率是否在有效范围，不在有效范围，同期失败返回，失败原因为频率不在有效范围.进入步骤8a）；

5a）判断步骤8）三相不平衡标志是否为1，如果为1，进入三相同期并网检测和调节流程；如果为0，进入单相同期并网检测和调节流程；

6a)计算同期合闸越前角，如果满足最佳合闸条件，进入步骤7a)，否则进入步骤1a)；

7a）进行微电网同期合闸操作；

8a）闭锁微电网同期合闸操作，返回失败原因，告警。

步骤6a）中，计算同期合闸越前角公式如下：

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{yj}}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{si}}{T}_{\mathrm{dq}}+\frac{1}{2}\frac{{\mathrm{\Δ\ω}}_{\mathrm{si}}}{\mathrm{\Δt}}{T}_{\mathrm{dq}}^2$

其中，Tdq为合闸导前时间；ωsi为计算点的滑差角速度，Δωsi/Δt为滑差角加速度。

所述幅值补偿针对并网点两侧电压互感器额定值不一致的情况，通过解析设置的并网点两侧的电压互感器额定值，自动计算幅值补偿系数，进行幅值补偿。

所述相角补偿针对并网点两侧互感器不是同名电压，存在固有相角时，进行角度补偿，补偿角度的定值设置为：以微网侧A相电压为基准，设为时钟长针，指向12点钟，系统侧电压为时钟短针，指向几点定值就设为几。例如系统侧取Uab，则相位补偿的定值设为11，装置自动顺时针补偿30o。

所述电能质量合格检测步骤：计算微电网侧的部分电能质量指标数据，包括电压、电流总畸变率、电压波动和闪变、谐波含有率指标，如果这些指标大于装置设定的电能指标限值，置电能质量不合格标志=1，否则置电能质量不合格标志=0。

所述单相同期并网检测和调节流程：判断A相的压差、频差、角差是否满足小于同期整定的定值，如果满足，计算合闸越前角，执行同期并网命令，否则向储能系统发单相同期调节命令。

所述三相同期并网检测和调节流程：分别判断A相、B相、C相的压差、频差、角差是否满足小于同期整定的定值，如果满足，计算合闸越前角，执行同期并网命令，否则向储能系统发三相同期调节命令。

本发明的有益之处在于：本发明的微电网同期平滑控制技术，具有以下优点：

1)现有的同期并网技术，是建立在三相平衡基础上的，由于微电网三相负荷不平衡现象普遍，针对此特点，对现有单相同期检测技术进行改进，实现了单相/三相自适应的同期并网检测和调节技术，对微电网三相不平衡度自动检测，当三相不平衡度小于阈值时，实现单相检同期并网检测和调节技术，当不平衡度大于阈值时，实现三相检同期并网检测和调节技术，避免了三相不平衡同期并网对微电网的冲击。

2)针对微电网两侧互感器不一致情况，实现了幅值补偿、相角补偿技术。

3)针对微电网断路器合闸时间长的特点，实现了导前时间补偿技术。

4)针对微电网电力电子设备多，谐波污染大，在现有同期并网技术基础上增加了并网电能质量检测技术，如果电能质量不合格闭锁同期并网，限制了电能质量不合格并网对电网造成的谐波污染。

本发明针对微电网电力电子设备多，谐波污染大，三相负荷不平衡的特点及微电网两侧互感器不一致、断路器合闸时间长等情况，对现有单相检同期并网技术进行了改进，实现了幅值补偿技术、相角补偿技术、导前时间补偿技术；电能质量检测技术；单相/三相自适应的同期并网检测和调节技术。通过以上技术，实现了微电网在最佳角度同期平滑并网，使得微电网并网对电网系统及微电网电力设备冲击最小，延长了电力设备的使用寿命，提高电网稳定性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是本发明的微电网同期平滑并网控制实现流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1所示，运行在上述的微电网同期平滑并网控制的实现，包括以下步骤，

第1步，当接收到同期并网命令后，进入同期并网流程。

第2步，判断同期控制字是否投入，如果同期投入进入步骤3，否则返回。

第3步，判断远方/就地压板是否对应，如果不对应，同期失败返回，原因为远方/就地不对应。

第4步，判断是否需要幅值补偿，如果需要进行幅值补偿。

第5步，判断是否需要相角补偿，如果需要进行相角补偿。

第6步，判断电能质量不合格标志是否为1，如果为1，同期失败返回，原因为电能质量不合格。

第7步，判断微网侧A相电压幅值是否在有效范围，不在有效范围，同期失败返回，失败原因为电压不在有效范围。

第8步，判断微网侧A相频率是否在有效范围，不在有效范围，同期失败返回，失败原因为频率不在有效范围

第9步，判断三相不平衡标志是否为1，如果为1，进入步骤（16）。

第10步，判断微网侧和电网侧A相压差是否满足同期压差定值，不满足进入步骤（15）。

第11步，判断微网侧和电网侧A相频差是否满足同期滑差定值，不满足进入步骤（15）。

第12步，判断微网侧和电网侧A相滑差是否满足同期滑差定值，不满足进入步骤（15）。

第13步，判断微网侧和电网侧A相角差是否满足同期滑差定值，不满足进入步骤（15）。

第14步，计算合闸越前角，判断是否捕捉到最佳合闸时刻，如果满足，进入步骤（22）。

第15步，判断同期调节时间是否超时，不超时向储能设备发出单相同期调节命令，进入步骤（10）。

第16步，判断微网侧和电网侧三相电压压差是否满足同期压差定值，不满足进入步骤（18）。

第17步，判断微网侧和电网侧三相频差是否满足同期频差定值，不满足进入步骤（18）。

第18步，判断微网侧和电网侧三相滑差是否满足同期滑差定值，不满足进入步骤（21）。

第19步，判断微网侧和电网侧三相角差是否满足同期角差定值，不满足进入步骤（21）。

第20步，计算合闸越前角，判断是否捕捉到最佳合闸时刻，如果满足，进入步骤（22）。

第21步，判断同期调节时间是否超时，不超时向储能设备发出三相同期调节命令，进入步骤（16）。

第22步，执行同期合闸命令，返回同期合闸成功标志。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）根据同期平滑并网要求，整定同期并网压差、频差、角差、滑差、合闸导前时间、三相电压不平衡度定值参数；

2）根据同期平滑并网要求，设置允许同期并网的电压、电流总畸变率、电压波动和闪变参数限值；

3）计算微网侧、电网侧三相电压幅值、电压差、频率差、角差、滑差；

4）如果微网侧、电网侧的电压互感器额定值不一致，进行幅值补偿；

5）如果微网侧、电网侧不是同名电压，存在固有相角时，进行相角补偿；

6）进行电能质量合格检测，置电能质量不合格标志；

7）计算微电网三相电压不平衡度；

8）判断微电网三相电压不平衡度是否满足步骤1）中整定的三相电压不平衡度，如果满足，置三相不平衡标志=0，否则置三相不平衡标志=1；

9）并网一体化装置在接收到同期并网命令后启动同期判断流程，执行同期合闸操作。

2.根据权利要求1所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

步骤9）中，并网一体化装置在接收到同期并网命令后启动同期判断流程，包括以下步骤：

1a）判断步骤6）电能质量不合格标志是否为1，如果为1，同期并网失败，返回失败原因为电能质量不合格，进入步骤8a）；

2a）如果电能质量不合格标志=0，进入步骤3a)；

3a)判断微网侧A相电压幅值是否在有效范围，不在有效范围，同期失败返回，失败原因为电压不在有效范围，进入步骤8a）；

4a)判断微网侧A相频率是否在有效范围，不在有效范围，同期失败返回，失败原因为频率不在有效范围.进入步骤8a）；

5a）判断步骤8）三相不平衡标志是否为1，如果为1，进入三相同期并网检测和调节流程；如果为0，进入单相同期并网检测和调节流程；

6a)计算同期合闸越前角，如果满足最佳合闸条件，进入步骤7a)，否则进入步骤1a)；

7a）进行微电网同期合闸操作；

8a）闭锁微电网同期合闸操作，返回失败原因，告警。

3.根据权利要求2所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：步骤6a）中，计算同期合闸越前角公式如下：

${\mathrm{\δ}}_{\mathrm{yj}}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{si}}{T}_{\mathrm{dq}}+\frac{1}{2}\frac{{\mathrm{\Δ\ω}}_{\mathrm{si}}}{\mathrm{\Δt}}{T}_{\mathrm{dq}}^2$

其中，T_dq为合闸导前时间，ω_si为计算点的滑差角速度，Δω_si/Δt为滑差角加速度。

4.根据权利要求1所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

所述幅值补偿针对并网点两侧电压互感器额定值不一致的情况，通过解析设置的并网点两侧的电压互感器额定值，自动计算幅值补偿系数，进行幅值补偿。

5.根据权利要求1所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

所述相角补偿针对并网点两侧互感器不是同名电压，存在固有相角时，进行角度补偿，补偿角度的定值设置为：以微网侧A相电压为基准，设为时钟长针，指向12点钟，系统侧电压为时钟短针，指向几点定值就设为几。

6.根据权利要求1所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

所述电能质量合格检测，计算微电网侧的部分电能质量指标数据，包括电压、电流总畸变率、电压波动和闪变、谐波含有率指标，如果这些指标大于装置设定的电能指标限值，置电能质量不合格标志=1，否则置电能质量不合格标志=0。

7.根据权利要求2所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

所述单相同期并网检测和调节流程：判断A相的压差、频差、角差是否满足小于同期整定的定值，如果满足，计算合闸越前角，执行同期并网命令，否则向储能系统发单相同期调节命令。

8.根据权利要求2所述的微电网平滑同期并网控制方法，其特征在于：

所述三相同期并网检测和调节流程：分别判断A相、B相、C相的压差、频差、角差是否满足小于同期整定的定值，如果满足，计算合闸越前角，执行同期并网命令，否则向储能系统发三相同期调节命令。

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