CN109687525A - 一种水电微网自动离网控制的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水电微网自动离网控制的方法及装置，涉及电力系统微网控制技术领域。方法包括：实时采集主电网的电流和电压，并根据所述电流和所述电压计算频率及分界断路器的功率方向；当所述频率未在预设的阈值区间时，判断所述功率方向；根据所述功率方向确定所述微网是否启动离网模式；其中，在确定启动离网模式时，对所述离网模式做对应地延迟处理；采用本发明的技术方案，基于频率及功率方向的判断，建立微网独立运行环境，采用启动离网模式或保持现运行模式的控制策略，适应微网自动组网的需要，无需人工参与，不受通讯条件限制，保证实时给重要负荷持续供电。

Description

一种水电微网自动离网控制的方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统微网控制技术领域，具体涉及一种水电微网自动离网控制的方法及装置。

背景技术

山区电网中，水电资源丰富，各地已开发大量水电站并接入配电网。但是水电丰富地区多为偏远山区，电网结构薄弱，通讯信号差，用户可转供率低，供电可靠性差；当供电线路检修或故障停电时，均会造成相关用户、水电站停电。如果充分利用水电资源，构建以水电为主电源的微网，就可以较低的成本提高山区电网供电可靠性。

微网有并网和离网两种状态。当电网发生故障时，微网可离网运行，进入孤立的孤岛状态。然而在微网的运行技术中，微网的运行控制尤其是并离网切换控制具有一定的难度。当电网发生故障时，水电的电力输出与实际负荷的电力需求很可能不平衡，造成大量电能缺额或电能过剩。此时需要迅速进行判断并进行相应的调节控制，使微网能够由并网切换至离网状态运行。但是，现有技术中，一般是针对特定的并网方式设计离网的策略，且离网控制会受到通讯条件的限制，无法自适应切换到离网运行方式，没有针对水电的特点考虑组网范围最大化和离网时间的合理选择。因此，设计一种实现水电微网自动离网、不受通讯条件限制且能够保证给重要负荷持续供电的方法迫在眉睫。

发明内容

本发明旨在提供一种水电微网自动离网控制的方法及装置，其能够克服现有技术的缺陷，通过判断频率及功率方向，采用启动离网模式或保持现运行模式的控制策略，适应微网自动组网的需要，无需人工参与，不受通讯条件限制，实时保证重要负荷持续供电。本发明的发明目的通过以下技术方案得以实现：

一种水电微网自动离网控制方法，包括：

实时采集主电网的电流和电压，并根据所述电流和所述电压计算频率及分界断路器的功率方向；

当所述频率未在预设的阈值区间时，判断所述功率方向；

根据所述功率方向确定所述微网是否启动离网模式；

其中，在确定启动离网模式时，对所述离网模式做对应地延迟处理。

根据所述功率方向确定所述微网是否启动离网模式，具体包括：当所述功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式；当所述功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式。

所述当所述功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式，具体包括：当所述频率大于第一预设阈值且所述功率方向为第一预设方向时，启动第一离网模式或保持现运行模式；当所述频率小于第二预设阈值且所述功率方向为第一预设方向时，启动第二离网模式。

所述启动第一离网模式具体包括：延迟第一预设时间；

若所述频率仍未在所述预设的阈值区间，则发送离网指令；

若所述频率在所述预设的阈值区间时，保持现运行模式。

所述启动第二离网模式，具体包括：延迟第二预设时间，发送离网指令。

所述第一离网模式中包括延迟第一预设时间；所述第二离网模式中包括延迟第二预设时间；所述第二预设时间小于所述第一预设时间。

一种水电微网自动离网控制装置，包括：

采集模块，用于实时采集主电网的电流和电压；

判断模块，用于根据所述采集模块采集的所述电流和所述电压计算频率及分界断路器的功率方向；还用于当判断所述频率未在预设的阈值区间时，判断所述功率方向的指向；

执行模块，用于根据所述判断模块判断得到的结果确定所述微网是否启动离网模式；其中，在确定启动离网模式时，对所述离网模式做对应地延迟处理。

所述判断模块，具体用于当所述频率超出预设的阈值区间，且所述功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式；当所述频率超出预设的阈值区间，且所述功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式。

所述执行模块包括第一执行单元和第二执行单元；

所述第一执行单元，用于当所述频率大于第一预设阈值且所述功率方向为所述第一预设方向时，启动第一离网模式或保持现运行模式；所述第二执行单元，用于当所述频率小于所述第二预设阈值且所述功率方向为所述第一预设方向时，启动第二离网模式。

所述第一执行单元具体用于延迟第一预设时间；若所述频率仍未在所述预设的阈值区间，则发送离网指令；

若所述频率在所述预设的阈值区间时，保持现运行模式。

所述第二执行单元，具体用于延迟第二预设时间，发送离网指令。

所述第一执行单元具体用于延迟第一预设时间；所述第二执行单元具体用于延迟第二预设时间；所述第二预设时间小于所述第一预设时间。

本发明所达到的有益效果：

用本发明的方法实现的水电微网自动离网控制方法及装置，基于频率及功率方向的判断，建立微网独立运行环境，采用启动离网模式或保持现运行模式的控制策略，适应微网自动组网的需要，无需人工参与，不受通讯条件限制，保证实时给重要负荷持续供电。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例一所示的一种水电微网结构示意图；

图2是实施例一所示的一种水电微网自动离网控制方法的流程图；

图3是实施例二所示的一种水电微网自动离网控制装置的方框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1所示，提供了一种水电微网结构示意图。配电网线路为水电与用电混供线路，通过变电站断路器CB1连接变电站母线A(一般为10kV)，接有水电站HS和配变负荷V等；水电微网区域包括水电站HS、配变负荷V。如图1虚线框中所示，水电微网由分界断路器FS3、水电站HS1、配变负荷V1、配变负荷V2构成；水电微网中的分界断路器FS3与主电网连接，在并网运行时，可与主电网进行功率交换。

在正常情况下，当主电网出现故障需水电微网孤网运行时，利用本发明提供的方法可以控制水电微网自动离网，如图2所示，具体步骤包括：

步骤101、实时采集主电网的电流和电压并根据电流和电压计算频率及分界断路器的功率方向；

在本实施例中，水电微网未脱离主电网时，采集分界断路器的电流、电压、频率与主电网的电流、电压、频率完全一致。

步骤102、判断频率是否在预设的阈值区间内，是则保持现运行模式；否则:当频率大于第一预设阈值时，执行步骤103；当频率小于第二预设阈值时，执行步骤105；

在本实施例中，第一预设阈值为阈值最大值，第二预设阈值为阈值最小值；其中，阈值最大值一定大于阈值最小值；

步骤103、判断功率方向，当功率方向为第一预设方向时，启动第一离网模式执行步骤104；当功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式；

在本实施例中，获取分界断路器FS3处的功率方向；具体地，功率方向为第一预设方向即功率由水电微网流向主电网；功率方向为第二预设方向即功率由主电网流向水电微网；

为实现经济运行，水电开机一般为机组最大出力状态，此状态可随时减少出力，但无法增加出力；如果功率方向为第二预设方向即主电网流向水电微网，此时水电微网中水电最大出力仍无法满足全部负荷需要，或者水电在停机状态而无法迅速开机，离网后无法实现微网稳定运行；由于此时主电网频率大于第一预设阈值，在高频状态，可通过调减水电出力来维持频率稳定，微网应保持现运行模式，与主电网一起继续运行。

步骤104、延迟第一预设时间；判断频率是否在预设的阈值区间内，是则保持现运行模式；否则发送离网指令；

具体地，向分界断路器发送离网指令；

在本实施例中，主电网频率大于第一预设阈值，为高频运行状态，可通过调减水电出力来维持频率稳定。当功率方向为第一预设方向时，延迟第一预设时间发送离网指令，延迟期间等待主电网内其他的水电站通过调节出力或者解列的方式来调节主电网的频率。若频率恢复到设定的阈值内，微网不需离网，继续与主电网保持运行模式；若第一预设时间内主电网频率无法调节到设定的阈值内，微网发离网运行指令。

步骤105、判断功率方向，当功率方向为第一预设方向时，启动第二离网模式执行步骤106；当功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式；

在本实施例中，获取分界断路器FS3处的功率方向；具体地，功率方向为第一预设方向即功率由水电微网流向主电网；功率方向为第二预设方向即功率由主电网流向水电微网；

如果功率方向为第二预设方向，主电网流向水电微网，此时水电微网中水电出力仍无法满足全部负荷需要，离网后无法实现微网稳定运行，应保持现运行模式。由于主电网频率小于第二预设阈值，在低频状态，主电网与微网将同时失压，等待主电网电压、频率恢复正常时，可同时恢复水电微网区域用电。

步骤106、延迟第二预设时间，发送离网指令。

具体地，向分界断路器发送离网指令；

在本实施例中，主电网频率小于第二预设阈值，为低频运行状态，主电网已无法通过增大水电出力来提升频率；功率方向为第一预设方向，水电微网的水电出力可以满足水电微网的负荷要求，需要及时启动第二离网模式，保证水电微网正常运行。如若不及时启动第二离网模式，会导致水电微网中的水电站因频率过低停机，错过组建微网的最佳时机。

需要说明的是，在本实施例中，第二预设时间小于第一预设时间；

在本实施例中，在执行离网命令时设置第一预设时间和第二预设时间，第一预设时间为长延时，延时期间若微网的其它水电机组出力调控有效，将不执行离网指令，实现更大范围组建微网；第二预设时间为短延时，若电网频率小于第二预设阈值，即低频状态且功率方向为第一预设方向时且功率由微网流向主电网时，将以短延时执行离网指令，以免微网频率崩溃，实现微网的可靠运行。

运用本发明的方法实现的水电微网自动离网控制，基于频率及功率方向的判断，建立微网独立运行环境，采用启动离网模式或保持现运行模式的控制策略，适应水电微网自动组网的需要，无需人工参与，不受通讯条件限制，保证实时给重要负荷持续供电。

实施例二

如图3所示，本实施例公开了一种水电微网自动离网控制装置；所述装置安装在分界断路器处，具体包括：

采集模块201，用于实时采集主电网的电流和电压；

判断模块202，用于对采集模块201采集的电流和电压计算频率及分界断路器的功率方向；还用于判断所述频率是否在预设的阈值区间，判断所述功率方向；

执行模块203，用于根据所述判断模块202判断得到的结果确定微网是否启动离网模式；其中，在确定启动离网模式时，对离网模式做对应地延迟处理。

判断模块202，具体用于当功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式；当功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式。

执行模块203包括第一执行单元和第二执行单元；

第一执行单元，用于当频率大于第一预设阈值且功率方向为第一预设方向时，启动第一离网模式或保持现运行模式；第二执行单元，用于当频率小于第二预设阈值且功率方向为第一预设方向时，启动第二离网模式。

第一执行单元具体用于延迟第一预设时间；若频率仍未在预设的阈值区间，则发送离网指令；

若频率在预设的阈值区间时，保持现运行模式。

第二执行单元，具体用于延迟第二预设时间，发送离网指令。

需要说明的是，第二预设时间小于第一预设时间。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种水电微网自动离网控制方法，其特征在于，包括：

实时采集主电网的电流和电压，并根据所述电流和所述电压计算频率及分界断路器的功率方向；

当所述频率未在预设的阈值区间时，判断所述功率方向；

根据所述功率方向确定所述微网是否启动离网模式；

其中，在确定启动离网模式时，对所述离网模式做对应地延迟处理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述功率方向确定所述微网是否启动离网模式，具体包括：当所述功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式；当所述功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式，具体包括：当所述频率大于第一预设阈值且所述功率方向为第一预设方向时，启动第一离网模式或保持现运行模式；当所述频率小于第二预设阈值且所述功率方向为第一预设方向时，启动第二离网模式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述启动第一离网模式具体包括：延迟第一预设时间；

若所述频率仍未在所述预设的阈值区间，则发送离网指令；

若所述频率在所述预设的阈值区间时，保持现运行模式。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述启动第二离网模式，具体包括：延迟第二预设时间，发送离网指令。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一离网模式中包括延迟第一预设时间；所述第二离网模式中包括延迟第二预设时间；所述第二预设时间小于所述第一预设时间。

7.一种水电微网自动离网控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于实时采集主电网的电流和电压；

判断模块，用于根据所述采集模块采集的所述电流和所述电压计算频率及分界断路器的功率方向；还用于当判断所述频率未在预设的阈值区间时，判断所述功率方向；

执行模块，用于根据所述判断模块判断得到的结果确定所述微网是否启动离网模式；其中，在确定启动离网模式时，对所述离网模式做对应地延迟处理。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述判断模块，具体用于当所述功率方向为第一预设方向时，启动离网模式或保持现运行模式；当所述功率方向为第二预设方向时，保持现运行模式。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述执行模块包括第一执行单元和第二执行单元；

所述第一执行单元，用于当所述频率大于第一预设阈值且所述功率方向为所述第一预设方向时，启动第一离网模式或保持现运行模式；所述第二执行单元，用于当所述频率小于所述第二预设阈值且所述功率方向为所述第一预设方向时，启动第二离网模式。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一执行单元具体用于延迟第一预设时间；若所述频率仍未在所述预设的阈值区间，则发送离网指令；

若所述频率在所述预设的阈值区间时，保持现运行模式。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二执行单元，具体用于延迟第二预设时间，发送离网指令。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一执行单元具体用于延迟第一预设时间；所述第二执行单元具体用于延迟第二预设时间；所述第二预设时间小于所述第一预设时间。