CN111049172A - 离网切换至并网的方法、系统及储能变流器 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电网技术领域，公开了一种离网切换至并网的方法、系统及储能变流器，包括：获取所述储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据所述电网参数确定电网是否正常；若确定电网正常，则判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致；若所述储能变流器的输出参数和所述电网参数一致，则向所述切换柜发送闭合指令，所述闭合指令用于指示所述切换柜闭合；经过预设时间后，由所述电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，所述切换指令用于指示所述并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。本发明能够在市电恢复正常后，成功实现离网到并网的平滑切换。

Description

离网切换至并网的方法、系统及储能变流器
技术领域
本发明属于电网技术领域，尤其涉及一种离网切换至并网的方法、系统及储能变流器。
背景技术
储能变流器(Power Conversion System，PCS)可以控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网的情况下可以直接为交流负荷供电。
目前，储能变流器并网和离网切换主要采用下垂控制，但是这种方法只能实现并网切换至离网，无法实现离网切换至并网。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种离网切换至并网的方法、系统及储能变流器，以解决现有技术只能实现并网切换至离网，无法实现离网切换至并网的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种离网切换至并网的方法，应用于储能变流器，储能变流器分别与切换柜的第一端和负载连接，切换柜的第二端与电网连接；
离网切换至并网的方法包括：
获取所述储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据所述电网参数确定电网是否正常；
若确定电网正常，则判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致；
若所述储能变流器的输出参数和所述电网参数一致，则向所述切换柜发送闭合指令，所述闭合指令用于指示所述切换柜闭合；
经过预设时间后，由所述电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，所述切换指令用于指示所述并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
本发明实施例的第二方面提供了一种离网切换至并网的系统，应用于储能变流器，储能变流器分别与切换柜的第一端和负载连接，切换柜的第二端与电网连接；
离网切换至并网的系统包括：
电网状态判断模块，用于获取所述储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据所述电网参数确定电网是否正常；
参数一致判断模块，用于若确定电网正常，则判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致；
闭合指令发送模块，用于若所述储能变流器的输出参数和所述电网参数一致，则向所述切换柜发送闭合指令，所述闭合指令用于指示所述切换柜闭合；
切换模块，用于经过预设时间后，由所述电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，所述切换指令用于指示所述并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
本发明实施例的第三方面提供了一种储能变流器，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面所述离网切换至并网的方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如第一方面所述离网切换至并网的方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例在确定电网恢复正常后，跟踪储能变流器的输出参数与电网参数是否一致，若确定一致，则控制切换柜闭合，并在经过预设时间后，由电压源模式切换为电流源模式，并控制并离网切换开关由离网环路切换至并网环路，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，能够在市电恢复正常后，成功实现离网到并网的平滑切换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的离网切换至并网的方法的实现流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的储能变流器的连接关系的示意图；
图3是本发明一实施例提供的又一种储能变流器的连接关系的示意图；
图4是本发明一实施例提供的离网环路切换并网环路的示意图；
图5是本发明一实施例提供的离网切换至并网的系统的示意框图；
图6是本发明一实施例提供的储能变流器的示意框图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
图1是本发明一实施例提供的离网切换至并网的方法的实现流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。本发明实施例的执行主体可以是储能变流器。
参见图2，储能变流器分别与切换柜的第一端和负载连接，切换柜的第二端与电网连接。切换柜可以控制储能变流器与电网之间的连接的通断。当电网正常供电时，切换柜处于闭合状态，电网为负载供电；当电网出现异常时，切换柜断开，储能变流器为负载供电。
可选地，参见图3，储能变流器还可以分别与切换柜的第一端和重要负载连接，切换柜的第二端分别与次要负载和电网连接。次要负载与电网连接。当电网正常供电时，切换柜处于闭合状态，电网为重要负载和次要负载供电；当电网出现异常时，切换柜断开，储能变流器为重要负载供电，可以保证为重要负载一直正常供电。
如图1所示，该方法可以包括以下步骤：
S101：获取储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据电网参数确定电网是否正常。
在电网出现异常，无法正常供电时，储能变流器以电压源模式离网运行，为负载供电。在储能变流器以电压源模式离网运行时，实时获取电网参数，并根据电网参数实时判断电网是否恢复正常。若确定电网仍异常，则继续根据电网参数确定电网是否正常；若确定电网恢复正常，则执行步骤S102。
在本发明的一个实施例中，电网参数包括电网电压和电网频率。
上述步骤S101中的“根据电网参数确定电网是否正常”，可以包括以下步骤：
若电网电压在预设电压范围内，且电网频率在预设频率范围内，则确定电网正常；
若电网电压超出预设电压范围，或电网频率超出预设频率范围，则确定电网异常。
具体地，根据电网电压和电网频率判断电网是否恢复正常。若电网电压超出预设电压范围，或电网频率超出预设频率范围，即电网电压和电网频率中的任意一个超出对应的预设范围，则确定电网仍然异常；若电网电压和电网频率均在对应的预设范围内，则确定电网正常供电。
其中，预设电压范围和预设频率范围可以根据实际需求进行设置。
S102：若确定电网正常，则判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致。
若确定电网恢复正常，则实时获取储能变流器的输出参数和电网参数，实时跟踪储能变流器的输出参数是否与电网参数保持一致，具体可以为：实时跟踪储能变流器的输出电压、输出频率和输出相位等参数是否与电网的电压、频率和相位等参数保持一致。若储能变流器的输出参数与电网参数保持一致，则执行步骤S103。
在本发明的一个实施例中，在步骤S102之后，上述离网切换至并网的方法还可以包括以下步骤：
若储能变流器的输出参数和电网参数不一致，则根据电网参数调整储能变流器的输出参数，直至储能变流器的输出参数与电网参数一致。
具体地，当储能变流器的输出参数和电网参数不一致时，可以根据电网的电压、频率和相位等参数调整储能变流器的输出电压、输出频率和输出相位等参数，以使储能变流器的输出参数与电网参数保持一致。
在本发明的一个实施例中，在步骤S102中的“判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致”之前，上述离网切换至并网的方法还可以包括：
对电网进行锁相。
具体地，若确定电网正常，则对电网进行锁相，并判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致。若储能变流器的输出参数与电网参数一致，则执行步骤S103；若储能变流器的输出参数与电网参数不一致，则根据电网参数调整储能变流器的输出参数，直至储能变流器的输出参数与电网参数一致。
在本发明的一个实施例中，储能变流器的输出参数包括储能变流器的输出电压和输出频率，电网参数包括电网电压和电网频率；
上述步骤中的“判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致”，可以包括以下步骤：
若输出电压与电网电压一致，且输出频率与电网频率一致，则确定储能变流器的输出参数与电网参数一致；
若输出电压与电网电压不一致，或输出频率与电网频率不一致，则确定储能变流器的输出参数与电网参数不一致。
具体地，通过判断输出电压与电网电压是否一致，以及，输出频率与电网频率是否一致，来判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致。若电压与频率均一致，则确定储能变流器的输出参数与电网参数一致；若电压不一致或频率不一致，则确定储能变流器的输出参数与电网参数不一致。
其中，判断输出电压与电网电压是否一致，可以是判断输出电压与电网电压是否相同。判断输出频率与电网频率是否一致，可以是判断输出频率与电网频率是否相同。
S103：若储能变流器的输出参数和电网参数一致，则向切换柜发送闭合指令，闭合指令用于指示切换柜闭合。
若确定储能变流器的输出参数和电网参数一致，则控制切换柜闭合，恢复与电网之间的连接关系。
S104：经过预设时间后，由电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，切换指令用于指示并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
参见图4，在经过预设时间之后，储能变流器由电压源模式切换为电流源模式，并控制并离网切换开关K1由离网环路切换至并网环路，同时将电流环给定值idref作为并网环路的初始值。
在本发明的一个实施例中，预设时间为30ms。
在本发明实施例中，由于切换柜动作需要一定时间，所以在经过预设时间之后，才由电压源模式切换为电流源模式，可以保证离网切换至并网成功。
由上述描述可知，本发明实施例在确定电网恢复正常后，跟踪储能变流器的输出参数与电网参数是否一致，若确定一致，则控制切换柜闭合，并在经过预设时间后，由电压源模式切换为电流源模式，并控制并离网切换开关由离网环路切换至并网环路，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，能够在市电恢复正常后，成功实现离网到并网的平滑切换，切换成功后，储能变流器可以正常并网充放电，且离网到并网的切换完全由储能变流器自由控制，无需增加其它设备，且在切换过程中，环路平滑切换，对负载冲击较小，可以保证负载供电的稳定性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
图5是本发明一实施例提供的离网切换至并网的系统的示意框图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。上述系统应用于储能变流器，所述储能变流器分别与切换柜的第一端和负载连接，所述切换柜的第二端与电网连接；
离网切换至并网的系统50可以包括电网状态判断模块501、参数一致判断模块502、闭合指令发送模块503和切换模块504。
其中，电网状态判断模块501，用于获取储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据电网参数确定电网是否正常；
参数一致判断模块502，用于若确定电网正常，则判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致；
闭合指令发送模块503，用于若储能变流器的输出参数和电网参数一致，则向切换柜发送闭合指令，闭合指令用于指示切换柜闭合；
切换模块504，用于经过预设时间后，由电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，切换指令用于指示并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
可选地，预设时间为30ms。
可选地，离网切换至并网的系统还包括锁相模块。
其中，锁相模块，用于对电网进行锁相。
可选地，储能变流器的输出参数包括储能变流器的输出电压和输出频率，电网参数包括电网电压和电网频率；
参数一致判断模块502还可以用于：
若输出电压与电网电压一致，且输出频率与电网频率一致，则确定储能变流器的输出参数与电网参数一致；
若输出电压与电网电压不一致，或输出频率与电网频率不一致，则确定储能变流器的输出参数与电网参数不一致。
可选地，电网参数包括电网电压和电网频率；
电网状态判断模块501还可以用于：
若电网电压在预设电压范围内，且电网频率在预设频率范围内，则确定电网正常；
若电网电压超出预设电压范围，或电网频率超出预设频率范围，则确定电网异常。
可选地，上述离网切换至并网的系统50还可以包括参数调整模块。
参数调整模块，用于若储能变流器的输出参数和电网参数不一致，则根据电网参数调整储能变流器的输出参数，直至储能变流器的输出参数与电网参数一致。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述离网切换至并网的系统的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
图6是本发明一实施例提供的储能变流器的示意框图。如图6所示，该实施例的储能变流器60包括：一个或多个处理器601、存储器602以及存储在所述存储器602中并可在所述处理器601上运行的计算机程序603。所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述各个离网切换至并网的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S104。或者，所述处理器601执行所述计算机程序603时实现上述离网切换至并网的系统实施例中各模块/单元的功能，例如图5所示模块501至504的功能。
示例性地，所述计算机程序603可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器602中，并由所述处理器601执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序603在所述储能变流器60中的执行过程。例如，所述计算机程序603可以被分割成电网状态判断模块、参数一致判断模块、闭合指令发送模块和切换模块，各模块具体功能如下：
电网状态判断模块，用于获取储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据电网参数确定电网是否正常；
参数一致判断模块，用于若确定电网正常，则判断储能变流器的输出参数与电网参数是否一致；
闭合指令发送模块，用于若储能变流器的输出参数和电网参数一致，则向切换柜发送闭合指令，闭合指令用于指示切换柜闭合；
切换模块，用于经过预设时间后，由电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，切换指令用于指示并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
其它模块或者单元可参照图5所示的实施例中的描述，在此不再赘述。
所述储能变流器60包括但不仅限于处理器601、存储器602。本领域技术人员可以理解，图6仅仅是储能变流器60的一个示例，并不构成对储能变流器60的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述储能变流器30还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器601可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器602可以是所述储能变流器60的内部存储单元，例如储能变流器60的硬盘或内存。所述存储器602也可以是所述储能变流器60的外部存储设备，例如所述储能变流器60上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器602还可以既包括储能变流器60的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器602用于存储所述计算机程序603以及所述储能变流器60所需的其他程序和数据。所述存储器602还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的离网切换至并网的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的离网切换至并网的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离网切换至并网的方法，其特征在于，应用于储能变流器，所述储能变流器分别与切换柜的第一端和负载连接，所述切换柜的第二端与电网连接；
所述离网切换至并网的方法包括：
获取所述储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据所述电网参数确定电网是否正常；
若确定电网正常，则判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致；
若所述储能变流器的输出参数和所述电网参数一致，则向所述切换柜发送闭合指令，所述闭合指令用于指示所述切换柜闭合；
经过预设时间后，由所述电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，所述切换指令用于指示所述并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
2.根据权利要求1所述的离网切换至并网的方法，其特征在于，所述预设时间为30ms。
3.根据权利要求1所述的离网切换至并网的方法，其特征在于，在所述判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致之前，所述离网切换至并网的方法还包括：
对电网进行锁相。
4.根据权利要求1所述的离网切换至并网的方法，其特征在于，所述储能变流器的输出参数包括所述储能变流器的输出电压和输出频率，所述电网参数包括电网电压和电网频率；
所述判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致，包括：
若所述输出电压与所述电网电压一致，且所述输出频率与所述电网频率一致，则确定所述储能变流器的输出参数与所述电网参数一致；
若所述输出电压与所述电网电压不一致，或所述输出频率与所述电网频率不一致，则确定所述储能变流器的输出参数与所述电网参数不一致。
5.根据权利要求1至4任一项所述的离网切换至并网的方法，其特征在于，所述电网参数包括电网电压和电网频率；
所述根据所述电网参数确定电网是否正常，包括：
若所述电网电压在预设电压范围内，且所述电网频率在预设频率范围内，则确定电网正常；
若所述电网电压超出所述预设电压范围，或所述电网频率超出所述预设频率范围，则确定电网异常。
6.根据权利要求1至4任一项所述的离网切换至并网的方法，其特征在于，在所述判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致之后，所述离网切换至并网的方法还包括：
若所述储能变流器的输出参数和所述电网参数不一致，则根据所述电网参数调整所述储能变流器的输出参数，直至所述储能变流器的输出参数与所述电网参数一致。
7.一种离网切换至并网的系统，其特征在于，应用于储能变流器，所述储能变流器分别与切换柜的第一端和负载连接，所述切换柜的第二端与电网连接；
所述离网切换至并网的系统包括：
电网状态判断模块，用于获取所述储能变流器以电压源模式离网运行时的电网参数，并根据所述电网参数确定电网是否正常；
参数一致判断模块，用于若确定电网正常，则判断所述储能变流器的输出参数与所述电网参数是否一致；
闭合指令发送模块，用于若所述储能变流器的输出参数和所述电网参数一致，则向所述切换柜发送闭合指令，所述闭合指令用于指示所述切换柜闭合；
切换模块，用于经过预设时间后，由所述电压源模式切换为电流源模式，并向并离网切换开关发送切换指令，同时将电流环给定值作为并网环路的初始值，所述切换指令用于指示所述并离网切换开关由离网环路切换至并网环路。
8.根据权利要求7所述的离网切换至并网的系统，其特征在于，所述预设时间为30ms。
9.一种储能变流器，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述离网切换至并网的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述离网切换至并网的方法的步骤。
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