CN111211580A - 一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，在微电网停机过程中，依次切除负荷系统、光伏系统和储能系统；切除负荷系统时，先切除负荷系统中的二级负荷，再切除一级负荷；切除光伏系统时，先给光伏逆变器发送减少出力指令，降低光伏输出功率，使输出功率逐渐降低为0后，使其正常停机；切除PCS储能系统时，先切除PQ模式的PCS储能系统，再切除VF模式的PCS储能系统，向PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0后，使其正常停机。本发明方法在微电网非计划孤岛时，按照既定顺序快速逐渐切除负荷及分布式微源，使微网系统逐渐正常停机，减少电网突然断电对微网内用电设备的不良冲击，延长用设备的适用寿命。

Description

一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法
技术领域
本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法。
背景技术
微电网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等按照一定的拓扑结构组成的小型发配电系统。微电网能够实现可再生能源友好接入，促进可再生能源就地开发和就近消纳；促进能源阶梯利用，提高能源利用效率，降低用能成本；带动新能源发电、智能控制、储能等相关产业发展；与大电网灵活互动，实现备用、调峰、需求侧响应等双向服务；助力多能互补与能源互联网发展。目前针对微电网的研究大都聚焦在，微电网的并离网平滑切换，微电网的低碳高效经济运行、可再生能源消纳等方面，鲜有对微电网离网停机过程的研究。商业园区负荷在大电网用电高峰期存在供电的不稳定性，易受电网侧电能质量的影响，一旦电网侧电能质量出现问题，微电网会立即转入非计划孤岛，很难维持工商业园区大负荷的长期运行，最终导致整个微电网停机。微电网离网运行时，缺乏大电网支撑，惯性小，对冲击敏感，可能会断电。微电网忽然断电可能会对系统内电气设备造成严重损害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，以解决现有技术中，微电网忽然断电可能对系统内电气设备造成严重损害的技术问题。
一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、使能微电网离网停机控制模块，微电网离网停机控制模块进入激活状态；
步骤2、断开负荷开关，先切除负荷系统中的二级负荷，然后切除一级负荷；
步骤3、给光伏逆变器发送减少出力指令，降低光伏输出功率，使输出功率逐渐降低为0；
步骤4、给光伏逆变器发停机指令，使其正常停机；
步骤5、重复步骤3～4，使光伏系统全部停机；
步骤6、切除PCS储能系统，所述PCS储能系统包括处于VF模式的PCS储能系统和处于PQ模式的PCS储能系统；
步骤7、给处于PQ模式的PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0；
步骤8、给处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统发送停机指令，使其正常停机；
步骤9、重复步骤7～8，使所有处于PQ模式的PCS储能系统停机；
步骤10、给处于VF模式的PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0；
步骤11、给处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统发送停机指令，使其正常停机；
步骤12、重复步骤10～11，使所有处于VF模式的PCS储能系统停机；至此，微电网全部停机。
进一步的，步骤2中，按照二级负荷中负荷编号的大小，以从大到小的顺序切除负荷，直至二级负荷完全切除。
进一步的，步骤2中，按照一级负荷中负荷编号的大小，以从大到小的顺序切除负荷，直至一级负荷完全切除。
进一步的，步骤2中，尝试断开负荷开关3次后，仍未收到负荷开关断开的信号反馈时，发出负荷开关无法断开警告。
进一步的，步骤4中，向光伏逆变器发出停机指令2min后，仍未收到光伏逆变器停机的信号反馈时，发出光伏系统无法停机警告。
进一步的，步骤8中，向处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统发出停机指令2min后，仍未收到处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统的停机信号反馈时，发出无法停机警告。
进一步的，步骤11中，向处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统发出停机指令2min后，仍未收到处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统的停机信号反馈时，发出无法停机警告。
具体的，所述控制方法适用于配有光伏系统、储能系统且负荷分类的微电网。
具体的，所述微电网包括一次系统和二次系统；所述一次系统包括光伏系统、负荷系统及PCS储能系统；所述PCS储能系统包括采用VF控制的储能变流器组成的PCS储能系统，及采用PQ控制的储能变流器组成的PCS储能系统；
所述一次系统通过并网开关与电网连接；所述二次系统包括中央控制器和能量管理系统，通过通信线路分别采集光伏系统、负荷系统及PCS储能系统的数据传输至中央控制器，中央控制器实时控制光伏系统、负荷系统及PCS储能系统的停机过程。
进一步的，所述离网停机模块集成在中央控制器中，包括切除负荷系统模块、切除光伏系统模块和切除储能系统模块；
所述切除负荷系统模块用于向负荷系统发出切除负荷指令，断开负荷开关，切除所述一级负荷和二级负荷，以及发出负荷开关无法断开警告；所述切除光伏系统模块用于向光伏逆变器发出停机指令，减小所述光伏逆变器功率并使其停机，实现光伏系统的切除，以及发出光伏系统无法停机警告；所述切除储能系统模块用于减小所述PCS储能系统功率并使其停机，实现储能系统的切除，以及发出无法停机警告。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1)本发明控制方法，在微电网停机过程中，依次切除负荷系统、光伏系统和储能系统；切除负荷系统时，先切除负荷系统中的二级负荷，再切除一级负荷；切除光伏系统时，先给光伏逆变器发送减少出力指令，降低光伏输出功率，使输出功率逐渐降低为0，再给光伏逆变器发停机指令，使其正常停机；切除PCS储能系统时，先切除PQ模式的PCS储能系统，再切除VF模式的PCS储能系统，向PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0后，发送停机指令，使其正常停机；有助于在微电网非计划孤岛时，按照既定顺序快速逐渐切除负荷及分布式微源，使微网系统逐渐正常停机，减少电网突然断电对微网内用电设备的不良冲击，延长用设备的适用寿命；
2)本发明控制方法在计划孤岛运行到最长时间需要系统停机时或系统停机检修时同样适用，都能减少突然断电对电气设备的不良冲击；
3)本发明控制方法切除负荷时，按照园区负荷的重要程度进行分类，方便对负荷的管理。先切除低优先级(二级)的负荷，再切除高优先级(一级)的重要负荷，最大限度的延长对重要负荷的供电时间；
4)本发明控制方法切除负荷时，按照大小编号依次切除，是对负荷分级的细化，在相同等级的范围内负荷的编号越小表明其重要程度越大，在同级分类中按照编号从大到小依次切除相应负荷，能对负荷进行精细化控制；
5)本发明控制方法，在切除负荷、光伏系统、储能系统未成功时报警；若系统不能自动切除负荷、光伏、储能时，发出报警信息及时通知监控室值班人员，使人工能及时到现场判断无法切除的原因，并及时进行手动切除操作，保障设备安全。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明控制方法适用的微电网拓扑示意图；
图2为本发明控制方法流程示意图；
图3为本发明控制方法切除负荷系统过程示意图；
图4为本发明控制方法切除光伏系统过程示意图；
图5为本发明控制方法切除储能系统过程示意图；
图6为本发明控制方法的微电网离网停机控制模块的组成示意图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
本发明面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，中央控制器协调控制微电网中的储能系统、光伏系统及负荷系统，在微网系统停机前保证微网内部各电气设备能够快速有序的正常停机，减少突然断电停机对电气设备造成的不良冲击。由以下功能模块实现：1)切除负荷系统模块，快速逐级切除在线负荷；2)切除光伏系统模块，快速降低各路光伏的输出功率，当输出功率将为0后正常停机；3)切除储能系统模块，快速降低PQ工作模式下的PCS输出功率，将其逐个停机；然后减少VF工作模式下的PCS输出功率，将其停机。至此，微电网系统离网停机过程结束，微电网系统进入全黑状态。
如图1和2所示，本发明控制方法，适用于配有光伏系统、储能系统且负荷分类的微电网，具体步骤如下：
步骤1、使能微电网离网停机控制模块，微电网离网停机控制模块进入激活状态；
步骤2、断开负荷开关，先切除负荷系统中的二级负荷，再切除一级负荷；
步骤3、给光伏逆变器发送减少出力指令，降低光伏输出功率，使输出功率逐渐降低为0；
步骤4、给光伏逆变器发停机指令，使其正常停机；
步骤5、重复步骤3～4，使光伏系统全部停机；
步骤6、切除PCS储能系统，所述PCS储能系统包括VF模式的PCS储能系统和PQ模式的PCS储能系统；
步骤7、给处于PQ模式的PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0；
步骤8、给处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统发送停机指令，使其正常停机；
步骤9、重复步骤7～8，使所有处于PQ模式的PCS储能系统停机；
步骤10、给处于VF模式的PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0；
步骤11、给处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统发送停机指令，使其正常停机；
步骤12、重复步骤10～11，使所有处于VF模式的PCS储能系统停机；至此，微电网全部停机。
进一步的，步骤2中，按照二级负荷中负荷编号的大小，以从大到小的顺序切除负荷，直至二级负荷完全切除。
进一步的，步骤2中，按照一级负荷中负荷编号的大小，以从大到小的顺序切除负荷，直至一级负荷完全切除。
进一步的，如图3所示，尝试断开负荷开关3次后，仍未收到负荷开关断开的信号反馈时，发出负荷开关无法断开警告。
进一步的，如图4所示，向光伏逆变器发出停机指令2min后，仍未收到光伏逆变器停机的信号反馈时，发出光伏系统无法停机警告。
进一步的，如图5所示，向处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统发出停机指令2min后，仍未收到处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统的停机信号反馈时，发出无法停机警告。向处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统发出停机指令2min后，仍未收到处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统的停机信号反馈时，发出无法停机警告。
具体的，如图1所示，所述控制方法适用于配有光伏系统、储能系统且负荷分类的微电网；包括一次系统和二次系统；所述一次系统包括光伏系统、负荷系统及PCS储能系统；所述PCS储能系统包括采用VF控制的储能变流器组成的PCS储能系统，及采用PQ控制的储能变流器组成的PCS储能系统；
所述一次系统通过并网开关与电网连接；所述二次系统包括中央控制器和能量管理系统，通过通信线路分别采集光伏系统、负荷系统及PCS储能系统的数据传输至中央控制器，中央控制器再将数据上传至能量管理系统。由能量管理系统实现系统中长时间尺度的经济优化控制，由中央控制器实现毫秒级别甚至微秒级别的实时控制，在孤岛运行状态下停机时，由中央控制器实时控制光伏系统、负荷系统及PCS储能系统的停机过程，以达到整个系统安全有序停机，最大限度减少系统停机过程对用电设备造成的不利影响。
如图6所示，所述离网停机模块集成在中央控制器中，包括切除负荷系统模块、切除光伏系统模块和切除储能系统模块；所述切除负荷系统模块用于向负荷系统发出切除负荷指令，断开负荷开关，切除所述一级负荷和二级负荷，以及发出负荷开关无法断开警告；所述切除光伏系统模块用于向光伏逆变器发出停机指令，减小所述光伏逆变器功率并使其停机，实现光伏系统的切除，以及发出光伏系统无法停机警告；所述切除储能系统模块用于减小所述PCS储能系统功率并使其停机，实现储能系统的切除，以及发出无法停机警告。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、使能微电网离网停机控制模块，微电网离网停机控制模块进入激活状态；
步骤2、断开负荷开关，先切除负荷系统中的二级负荷，然后切除一级负荷；
步骤3、给光伏逆变器发送减少出力指令，降低光伏输出功率，使输出功率逐渐降低为0；
步骤4、给光伏逆变器发停机指令，使其正常停机；
步骤5、重复步骤3～4，使光伏系统全部停机；
步骤6、切除PCS储能系统，所述PCS储能系统包括处于VF模式的PCS储能系统和处于PQ模式的PCS储能系统；
步骤7、给处于PQ模式的PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0；
步骤8、给处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统发送停机指令，使其正常停机；
步骤9、重复步骤7～8，使所有处于PQ模式的PCS储能系统停机；
步骤10、给处于VF模式的PCS储能系统发送减少出力指令，使其输出功率逐渐降低为0；
步骤11、给处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统发送停机指令，使其正常停机；
步骤12、重复步骤10～11，使所有处于VF模式的PCS储能系统停机；至此，微电网全部停机。
2.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，步骤2中，按照二级负荷中负荷编号的大小，以从大到小的顺序切除负荷，直至二级负荷完全切除。
3.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，步骤2中，按照一级负荷中负荷编号的大小，以从大到小的顺序切除负荷，直至一级负荷完全切除。
4.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，步骤2中，尝试断开负荷开关3次后，仍未收到负荷开关断开的信号反馈时，发出负荷开关无法断开警告。
5.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，步骤4中，向光伏逆变器发出停机指令2min后，仍未收到光伏逆变器停机的信号反馈时，发出光伏系统无法停机警告。
6.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，步骤8中，向处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统发出停机指令2min后，仍未收到处于PQ模式输出功率为0的PCS储能系统的停机信号反馈时，发出无法停机警告。
7.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，步骤11中，向处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统发出停机指令2min后，仍未收到处于VF模式输出功率为0的PCS储能系统的停机信号反馈时，发出无法停机警告。
8.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，所述控制方法适用于配有光伏系统、储能系统且负荷分类的微电网。
9.根据权利要求8所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，所述微电网包括一次系统和二次系统；所述一次系统包括光伏系统、负荷系统及PCS储能系统；所述PCS储能系统包括采用VF控制的储能变流器组成的PCS储能系统，及采用PQ控制的储能变流器组成的PCS储能系统；
所述一次系统通过并网开关与电网连接；所述二次系统包括中央控制器和能量管理系统，通过通信线路分别采集光伏系统、负荷系统及PCS储能系统的数据传输至中央控制器，中央控制器实时控制光伏系统、负荷系统及PCS储能系统的停机过程。
10.根据权利要求1所述的面向园区微电网孤岛运行安全停机的控制方法，其特征在于，
所述离网停机模块集成在中央控制器中，包括切除负荷系统模块、切除光伏系统模块和切除储能系统模块；
所述切除负荷系统模块用于向负荷系统发出切除负荷指令，断开负荷开关，切除所述一级负荷和二级负荷，以及发出负荷开关无法断开警告；所述切除光伏系统模块用于向光伏逆变器发出停机指令，减小所述光伏逆变器功率并使其停机，实现光伏系统的切除，以及发出光伏系统无法停机警告；所述切除储能系统模块用于减小所述PCS储能系统功率并使其停机，实现储能系统的切除，以及发出无法停机警告。
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