CN111463825A - 一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法及系统 - Google Patents

一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法及系统 Download PDF

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CN111463825A CN202010279959.9A CN202010279959A CN111463825A CN 111463825 A CN111463825 A CN 111463825A CN 202010279959 A CN202010279959 A CN 202010279959A CN 111463825 A CN111463825 A CN 111463825A
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Abstract

本发明公开了一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法及系统，涉及电力系统继电保护领域。该方法包括：步骤1、获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理；步骤2、对所述傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；步骤3、根据所述特征能量值判断配电系统是否故障；步骤4、若存在所述故障，将所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使所述配电系统低电压穿越。本发明适用于继电保护，能够解决低电压穿越能力不足问题，达到提高系统不脱网运行能力的效果。

Description

一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统继电保护领域，尤其涉及一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法及系统。
背景技术
随着直流配电网的发展，光伏系统因其分布范围的特性而被广泛使用，与此同时也存在一些弊端，当电网出现故障时，发电系统如果和电网突然断开连接，将对传统发电机造成了沉重的负担，这导致严重的电力系统问题并最终导致停电。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，包括：
步骤1、获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理；
步骤2、对所述傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；
步骤3、根据所述特征能量值判断配电系统是否故障；
步骤4、若存在所述故障，则发送所述信号至并网交流站、储能电池交流器及光伏换流站，将所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，将所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使所述配电系统低电压穿越。
本发明的有益效果是：在并网换流站发生电压跌落时系统能够在一定程度的电压跌落情况下维持运行并且在系统发生较为严重故障时，可以通过改变控控制方式的方法提高系统电压，提高系统不脱网运行能力。
进一步，根据以下公式对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理：
Figure BDA0002446197340000021
Figure BDA0002446197340000022
其中，Up(t)为正极电压，Ip(t)为正极电流，k为谐波次数，Uk为所述正极电压的谐波幅值，Ik为所述正极电流的谐波幅值，ω为所述配电系统的工频、θk为所述正极电压的谐波相角，θk'为所述正极电流的谐波相角，U0为所述正极电压的初始值，I0为所述正极电流的初始值。
进一步，所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式具体包括：将所述并网交流站的三相差模电压d轴分量指令值Ud-ref由所述定直流电压控制改为交流电压控制，并将q轴分量指令值Uq-ref变为0，具体公式如下：
Figure BDA0002446197340000023
其中：Uac-ref为交流电压额定值，Uac为交流电压实际有效值，kP，ki为PI环第一参数；
所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制具体包括：所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定更改为由电压值决定，当所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGbatt＝kP(Iref－Ibatt)+ki∫(Iref－Ibatt)dt
其中，ΔGbatt为储能电池交流器的驱动信号；Iref为所述储能电池交流器的输出电流参考值，Ibatt为所述储能电池交流器的实际输出电流值；
当所述储能电池交流器的驱动信号由电压值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
Iref＝kP'(Uref-Ubatt)+ki'∫(Uref-Ubatt)dt
其中，Uref为定直流电压额定值，Ubatt为所述储能电池交流器的出口处电压，k'p，k′i为PI环第二参数；
所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式具体包括：所述光伏换流器的驱动信号由功率控制更改为由所述光伏出口处电压控制，当所述光伏换流器的驱动信号由功率控制时，所述光伏换流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGPV＝kP(Pref－PPV)+ki∫(Pref－PPV)dt
其中，ΔGPV为所述光伏换流器的驱动信号，Pref为功率参考值，PPV为所述光伏换流器的实际输出功率值；
当所述光伏换流器的驱动信号由所述光伏出口处电压控制时，所述功率值的具体计算公式如下：
Pref＝kP(UPV－Uref)+ki∫(UPV－Uref)dt
其中：UPV为所述光伏换流器的出口电压，Uref为所述光伏换流器最大功率追踪模式下的出口电压参考值。
进一步，所述特征能量值Eharmonic的具体计算公式如下：
Figure BDA0002446197340000031
其中，m为由所述系统的采样率决定的谐波中的数据点个数，U2k(i)为所述电压的2k次谐波对应的第i个瞬时值，I2k(i)为所述电流的2k次谐波对应的第i个瞬时值。
进一步，步骤3具体为：
若所述特征能量值大于所述阈值时，则存在故障；
若所述特征能量值小于或等于所述阈值时，则不存在故障；
其中，所述阈值的具体计算公式如下：
Ethreshold＝Krel×Emax
其中，Krel为系数，Emax为非故障状态下谐波能量可能达到的最大值，Eharmonic为特征能量值。
本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：包括：
获取模块：用于获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理；
计算模块：用于对所述傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；
判断模块：用于根据所述特征能量值判断配电系统是否故障；
发送模块：用于若存在所述故障，则发送所述信号至并网交流站、储能电池交流器及光伏换流站，将所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，将所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使所述配电系统低电压穿越。
采用上述方案的有益效果：在并网换流站发生电压跌落时系统能够在一定程度的电压跌落情况下维持运行并且在系统发生较为严重故障时，可以通过改变控控制方式的方法提高系统电压，提高系统不脱网运行能力。
进一步，根据以下公式对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理：
Figure BDA0002446197340000051
Figure BDA0002446197340000052
其中，Up(t)为正极电压，Ip(t)为正极电流，k为谐波次数，Uk为所述正极电压的谐波幅值，Ik为所述正极电流的谐波幅值，ω为所述配电系统的工频、θk为所述正极电压的谐波相角，θk'为所述正极电流的谐波相角，U0为所述正极电压的初始值，I0为所述正极电流的初始值。
进一步，所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式具体包括：将所述并网交流站的三相差模电压d轴分量指令值Ud-ref由所述定直流电压控制改为交流电压控制，并将q轴分量指令值Uq-ref变为0，具体
Figure BDA0002446197340000053
公式如下：
其中：Uac-ref为交流电压额定值，Uac为交流电压实际有效值，kP，ki为PI环第一参数；
所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制具体包括：所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定更改为由电压值决定，当所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGbatt＝kP(Iref－Ibatt)+ki∫(Iref－Ibatt)dt
其中，ΔGbatt为储能电池交流器的驱动信号；Iref为所述储能电池交流器的输出电流参考值，Ibatt为所述储能电池交流器的实际输出电流值；
当所述储能电池交流器的驱动信号由电压值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
Iref＝kP'(Uref-Ubatt)+ki'∫(Uref-Ubatt)dt
其中，Uref为定直流电压额定值，Ubatt为所述储能电池交流器的出口处电压，k'p，k′i为PI环第二参数；
所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式具体包括：所述光伏换流器的驱动信号由功率控制更改为由所述光伏出口处电压控制，当所述光伏换流器的驱动信号由功率控制时，所述光伏换流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGPV＝kP(Pref－PPV)+ki∫(Pref－PPV)dt
其中，ΔGPV为所述光伏换流器的驱动信号，Pref为功率参考值，PPV为所述光伏换流器的实际输出功率值；
当所述光伏换流器的驱动信号由所述光伏出口处电压控制时，所述功率值的具体计算公式如下：
Pref＝kP(UPV－Uref)+ki∫(UPV－Uref)dt
其中：UPV为所述光伏换流器的出口电压，Uref为所述光伏换流器最大功率追踪模式下的出口电压参考值。
进一步，所述特征能量值Eharmonic的具体计算公式如下：
Figure BDA0002446197340000061
其中，m为由所述系统的采样率决定的谐波中的数据点个数，U2k(i)为所述电压的2k次谐波对应的第i个瞬时值，I2k(i)为所述电流的2k次谐波对应的第i个瞬时值。
进一步，判断模块具体为：
若所述特征能量值大于所述阈值时，则存在故障；
若所述特征能量值小于或等于所述阈值时，则不存在故障；
所述阈值的具体计算公式如下：
Ethreshold＝Krel×Emax
其中，Krel为系数，Emax为非故障状态下谐波能量可能达到的最大值，Eharmonic为特征能量值。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法的实施例提供的流程示意图；
图2为本发明一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统的实施例提供的结构示意图；
图3为本发明一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法的实施例提供的配电系统示意图；
图4为本发明一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法的实施例提供的傅里叶分解示意图；
图5为本发明一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法的实施例提供的光伏输出功率波形图；
图6为本发明一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法的实施例提供的并网点电压波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，本发明实施例提供的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，包括：
步骤1、获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对电压波形及电流波形进行傅里叶变换处理；
步骤2、对傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；
步骤3、根据特征能量值判断配电系统是否故障；
步骤4、若存在故障，则发送信号至并网交流站、储能电池交流器及光伏换流站，将并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，将光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使配电系统低电压穿越。
在并网换流站发生电压跌落时系统能够在一定程度的电压跌落情况下维持运行并且在系统发生较为严重故障时，可以通过改变控控制方式的方法提高系统电压，提高系统不脱网运行能力。
优选地，在上述任意实施例中，根据以下公式对电压波形及电流波形进
Figure BDA0002446197340000081
Figure BDA0002446197340000082
行傅里叶变换处理：
其中，Up(t)为正极电压，Ip(t)为正极电流，k为谐波次数，Uk为正极电压的谐波幅值，Ik为正极电流的谐波幅值，ω为配电系统的工频、θk为正极电压的谐波相角，θk'为正极电流的谐波相角，U0为正极电压的初始值，I0为正极电流的初始值。
优选地，在上述任意实施例中，并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式具体包括：将并网交流站的三相差模电压d轴分量指令值Ud-ref由定直流电压控制改为交流电压控制，并将q轴分量指令值Uq-ref变为0，具体公式如下：
Figure BDA0002446197340000091
其中：Uac-ref为交流电压额定值，Uac为交流电压实际有效值，kP，ki为PI环第一参数；
储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制具体包括：储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定更改为由电压值决定，当储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定时，储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGbatt＝kP(Iref－Ibatt)+ki∫(Iref－Ibatt)dt
其中，ΔGbatt为储能电池交流器的驱动信号；Iref为储能电池交流器的输出电流参考值，Ibatt为储能电池交流器的实际输出电流值；
当储能电池交流器的驱动信号由电压值决定时，储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
Iref＝kP'(Uref-Ubatt)+ki'∫(Uref-Ubatt)dt
其中，Uref为定直流电压额定值，Ubatt为储能电池交流器的出口处电压，k'p，k′i为PI环第二参数；
光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式具体包括：光伏换流器的驱动信号由功率控制更改为由光伏出口处电压控制，当光伏换流器的驱动信号由功率控制时，光伏换流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGPV＝kP(Pref－PPV)+ki∫(Pref－PPV)dt
其中，ΔGPV为光伏换流器的驱动信号，Pref为功率参考值，PPV为光伏换流器的实际输出功率值；
当光伏换流器的驱动信号由光伏出口处电压控制时，功率值的具体计算公式如下：
Pref＝kP(UPV－Uref)+ki∫(UPV－Uref)dt
其中：UPV为光伏换流器的出口电压，Uref为光伏换流器最大功率追踪模式下的出口电压参考值。
优选地，在上述任意实施例中，特征能量值Eharmonic的具体计算公式如下：
Figure BDA0002446197340000101
其中，m为由系统的采样率决定的谐波中的数据点个数，U2k(i)为电压的2k次谐波对应的第i个瞬时值，I2k(i)为电流的2k次谐波对应的第i个瞬时值。
优选地，在上述任意实施例中，步骤3具体为：
若特征能量值大于阈值时，则存在故障；
若特征能量值小于或等于阈值时，则不存在故障；
其中，阈值的具体计算公式如下：
Ethreshold＝Krel×Emax
其中，Krel为系数，Emax为非故障状态下谐波能量可能达到的最大值，Eharmonic为特征能量值。
需要说明的是，获取光伏出口处一段时间窗的正极电压和正极电流，并对电压电流波形进行傅里叶变换。具体地，以如图3所示的直流配电系统为例，该系统依次连接有信号源1，变压器2，直流整流器3，交流负荷单元4，直流负荷单元5，光伏电源6，储能单元7，交流整流器8变压器2及信号源1，其中光伏发电站容量为10MVA，换流站额定容量为100MVA。系统其他参数如下：
Figure BDA0002446197340000102
Figure BDA0002446197340000111
在光照充足但是系统的用电量不高的情况。此时系统功率过剩，光伏模块此时不跟踪最大功率控制，而是采取直接功率控制，光伏不满发，光伏功率定值为0.1MW。储能运行于定电流控制模式，此时输出电流为0.1kA。
当系统运行到5s时发生交流侧三相短路故障，并网点电压电压迅速跌落。采集时间窗为3ms的正极电压波形和正极电流波形，设波形信号为Up(t)和Ip(t)。对Up(t)和Ip(t)进行傅里叶变换，如图4所示，获得电压电流所含k次谐波表达式，利用傅里叶变换所得到的偶次谐波量计算所含特征能量值。
具体地，按照步骤2中计算故障特征能量值Eharmonic的定能量公式计算得到特征能量值为Eharmonic≈0.68。根据故障时刻计算得到的特征能量值与人为预先设定的能量阈值，判断是否发生故障。若判断未发生故障，则不采取策略，进入步骤5。若发生故障，则进入步骤4。根据非故障状态下的电压波形能量值Emax0.2，以及可靠系数Krel1.2，计算得到能量阈值Ethreshold为0.24。则有：
Eharmonic＞Ethreshold
因此判断故障发生。改变并网换流站，光伏换流器和储能换流器控制模式。具体地，将换流站模式由定直流电压切换为孤岛模式；将储能控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，此时Uref＝20kV。将光伏换流器模式由定功率控制切换为MPPT模式，光伏输出功率上升，如图5所示。光伏输出功率由故障前定功率控制下的0.1MW逐渐上升为约1MW。
图6显示了在5s发生故障后，对并网点电压由额定值跌落至6kV，在采取措施后，并网点电压升至约22kV，由17％U额升至63％U额，极大提高了电网不脱网运行能力。
如图2所示，本发明实施例提供的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统100，包括：
获取模块110：用于获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对电压波形及电流波形进行傅里叶变换处理；
计算模块120：用于对傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；
判断模块130：用于根据特征能量值判断配电系统是否故障；
发送模块140：用于若存在故障，则发送信号至并网交流站、储能电池交流器及光伏换流站，将并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，将光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使配电系统低电压穿越。
在并网换流站发生电压跌落时系统能够在一定程度的电压跌落情况下维持运行并且在系统发生较为严重故障时，可以通过改变控控制方式的方法
Figure BDA0002446197340000121
Figure BDA0002446197340000122
提高系统电压，提高系统不脱网运行能力。
优选地，在上述任意实施例中，根据以下公式对电压波形及电流波形进行傅里叶变换处理：
其中，Up(t)为正极电压，Ip(t)为正极电流，k为谐波次数，Uk为正极电压的谐波幅值，Ik为正极电流的谐波幅值，ω为配电系统的工频、θk为正极电压的谐波相角，θk'为正极电流的谐波相角，U0为正极电压的初始值，I0为正极电流的初始值。
优选地，在上述任意实施例中，并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式具体包括：将并网交流站的三相差模电压d轴分量指令值Ud-ref由定直流电压控制改为交流电压控制，并将q轴分量指令值Uq-ref变为0，具体公式如下：
Figure BDA0002446197340000131
其中：Uac-ref为交流电压额定值，Uac为交流电压实际有效值，kP，ki为PI环第一参数；
储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制具体包括：储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定更改为由电压值决定，当储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定时，储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGbatt＝kP(Iref－Ibatt)+ki∫(Iref－Ibatt)dt
其中，ΔGbatt为储能电池交流器的驱动信号；Iref为储能电池交流器的输出电流参考值，Ibatt为储能电池交流器的实际输出电流值；
当储能电池交流器的驱动信号由电压值决定时，储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
Iref＝kP'(Uref-Ubatt)+ki'∫(Uref-Ubatt)dt
其中，Uref为定直流电压额定值，Ubatt为储能电池交流器的出口处电压，k'p，k′i为PI环第二参数；
光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式具体包括：光伏换流器的驱动信号由功率控制更改为由光伏出口处电压控制，当光伏换流器的驱动信号由功率控制时，光伏换流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGPV＝kP(Pref－PPV)+ki∫(Pref－PPV)dt
其中，ΔGPV为光伏换流器的驱动信号，Pref为功率参考值，PPV为光伏换流器的实际输出功率值；
当光伏换流器的驱动信号由光伏出口处电压控制时，功率值的具体计算公式如下：
Pref＝kP(UPV－Uref)+ki∫(UPV－Uref)dt
其中：UPV为光伏换流器的出口电压，Uref为光伏换流器最大功率追踪模式下的出口电压参考值。
优选地，在上述任意实施例中，特征能量值Eharmonic的具体计算公式如下：
Figure BDA0002446197340000141
其中，m为由系统的采样率决定的谐波中的数据点个数，U2k(i)为电压的2k次谐波对应的第i个瞬时值，I2k(i)为电流的2k次谐波对应的第i个瞬时值。
优选地，在上述任意实施例中，判断模块具体为：
若特征能量值大于阈值时，则存在故障；
若特征能量值小于或等于阈值时，则不存在故障；
阈值的具体计算公式如下：
Ethreshold＝Krel×Emax
其中，Krel为系数，Emax为非故障状态下谐波能量可能达到的最大值，Eharmonic为特征能量值。
可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。
需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。
以上，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改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 (10)

1.一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，其特征在于，包括：
步骤1、获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理；
步骤2、对所述傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；
步骤3、根据所述特征能量值判断配电系统是否故障；
步骤4、若存在所述故障，则发送所述信号至并网交流站、储能电池交流器及光伏换流站，将所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，将所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使所述配电系统低电压穿越。
2.根据权利要求1所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，其特征在于，根据以下公式对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理：
Figure FDA0002446197330000011
Figure FDA0002446197330000012
其中，Up(t)为正极电压，Ip(t)为正极电流，k为谐波次数，Uk为所述正极电压的谐波幅值，Ik为所述正极电流的谐波幅值，ω为所述配电系统的工频、θk为所述正极电压的谐波相角，θk'为所述正极电流的谐波相角，U0为所述正极电压的初始值，I0为所述正极电流的初始值。
3.根据权利要求1所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，其特征在于，所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式具体包括：将所述并网交流站的三相差模电压d轴分量指令值Ud-ref由所述定直流电压控制改为交流电压控制，并将q轴分量指令值Uq-ref变为0，具体公式如下：
Figure FDA0002446197330000021
其中：Uac-ref为交流电压额定值，Uac为交流电压实际有效值，kP，ki为PI环第一参数；
所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制具体包括：所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定更改为由电压值决定，当所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGbatt＝kP(Iref－Ibatt)+ki∫(Iref－Ibatt)dt
其中，ΔGbatt为储能电池交流器的驱动信号；Iref为所述储能电池交流器的输出电流参考值，Ibatt为所述储能电池交流器的实际输出电流值；
当所述储能电池交流器的驱动信号由电压值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
Iref＝kP'(Uref-Ubatt)+ki'∫(Uref-Ubatt)dt
其中，Uref为定直流电压额定值，Ubatt为所述储能电池交流器的出口处电压，k'p，k′i为PI环第二参数；
所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式具体包括：所述光伏换流器的驱动信号由功率控制更改为由所述光伏出口处电压控制，当所述光伏换流器的驱动信号由功率控制时，所述光伏换流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGPV＝kP(Pref－PPV)+ki∫(Pref－PPV)dt
其中，ΔGPV为所述光伏换流器的驱动信号，Pref为功率参考值，PPV为所述光伏换流器的实际输出功率值；
当所述光伏换流器的驱动信号由所述光伏出口处电压控制时，所述功率值的具体计算公式如下：
Pref＝kP(UPV－Uref)+ki∫(UPV－Uref)dt
其中：UPV为所述光伏换流器的出口电压，Uref为所述光伏换流器最大功率追踪模式下的出口电压参考值。
4.根据权利要求1所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，其特征在于，所述特征能量值Eharmonic的具体计算公式如下：
Figure FDA0002446197330000031
其中，m为由所述系统的采样率决定的谐波中的数据点个数，U2k(i)为所述电压的2k次谐波对应的第i个瞬时值，I2k(i)为所述电流的2k次谐波对应的第i个瞬时值。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制方法，其特征在于，步骤3具体为：
若所述特征能量值大于所述阈值时，则存在故障；
若所述特征能量值小于或等于所述阈值时，则不存在故障；
其中，所述阈值的具体计算公式如下：
Ethreshold＝Krel×Emax
其中，Krel为系数，Emax为非故障状态下谐波能量可能达到的最大值，Eharmonic为特征能量值。
6.一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统，其特征在于，包括：
获取模块：用于获取光伏出口处预设时间窗的电压波形和电流波形，对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理；
计算模块：用于对所述傅里叶变换处理后的数据进行计算得出特征能量值；
判断模块：用于根据所述特征能量值判断配电系统是否故障；
发送模块：用于若存在所述故障，则发送所述信号至并网交流站、储能电池交流器及光伏换流站，将所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式，将所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制，将所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式，使所述配电系统低电压穿越。
7.根据权利要求6所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统，其特征在于，根据以下公式对所述电压波形及所述电流波形进行傅里叶变换处理：
其中，Up(t)为正极电压，Ip(t)为正极电流，k为谐波次数，Uk为所述正
Figure FDA0002446197330000041
Figure FDA0002446197330000042
极电压的谐波幅值，Ik为所述正极电流的谐波幅值，ω为所述配电系统的工频、θk为所述正极电压的谐波相角，θk'为所述正极电流的谐波相角，U0为所述正极电压的初始值，I0为所述正极电流的初始值。
8.根据权利要求6所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统，其特征在于，所述并网交流站的控制模式由定直流电压控制切换为孤岛模式具体包括：将所述并网交流站的三相差模电压d轴分量指令值Ud-ref由所述定直流电压控制改为交流电压控制，并将q轴分量指令值Uq-ref变为0，具体公式如下：
Figure FDA0002446197330000043
其中：Uac-ref为交流电压额定值，Uac为交流电压实际有效值，kP，ki为PI环第一参数；
所述储能电池交流器的控制模式由定电流控制切换为定直流电压控制具体包括：所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定更改为由电压值决定，当所述储能电池交流器的驱动信号由预设电流值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGbatt＝kP(Iref－Ibatt)+ki∫(Iref－Ibatt)dt
其中，ΔGbatt为储能电池交流器的驱动信号；Iref为所述储能电池交流器的输出电流参考值，Ibatt为所述储能电池交流器的实际输出电流值；
当所述储能电池交流器的驱动信号由电压值决定时，所述储能电池交流器的驱动信号的具体计算公式如下：
Iref＝kP'(Uref-Ubatt)+ki'∫(Uref-Ubatt)dt
其中，Uref为定直流电压额定值，Ubatt为所述储能电池交流器的出口处电压，k'p，k′i为PI环第二参数；
所述光伏换流站的控制模式由定功率控制切换为最大功率追踪模式具体包括：所述光伏换流器的驱动信号由功率控制更改为由所述光伏出口处电压控制，当所述光伏换流器的驱动信号由功率控制时，所述光伏换流器的驱动信号的具体计算公式如下：
ΔGPV＝kP(Pref－PPV)+ki∫(Pref－PPV)dt
其中，ΔGPV为所述光伏换流器的驱动信号，Pref为功率参考值，PPV为所述光伏换流器的实际输出功率值；
当所述光伏换流器的驱动信号由所述光伏出口处电压控制时，所述功率值的具体计算公式如下：
Pref＝kP(UPV－Uref)+ki∫(UPV－Uref)dt
其中：UPV为所述光伏换流器的出口电压，Uref为所述光伏换流器最大功率追踪模式下的出口电压参考值。
9.根据权利要求6所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统，其特征在于，所述特征能量值Eharmonic的具体计算公式如下：
Figure FDA0002446197330000061
其中，m为由所述系统的采样率决定的谐波中的数据点个数，U2k(i)为所述电压的2k次谐波对应的第i个瞬时值，I2k(i)为所述电流的2k次谐波对应的第i个瞬时值。
10.根据权利要求6至9任意一项所述的一种含光伏的直流配电系统低电压穿越控制系统，其特征在于，判断模块具体为：
若所述特征能量值大于所述阈值时，则存在故障；
若所述特征能量值小于或等于所述阈值时，则不存在故障；
所述阈值的具体计算公式如下：
Ethreshold＝Krel×Emax
其中，Krel为系数，Emax为非故障状态下谐波能量可能达到的最大值，Eharmonic为特征能量值。
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Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110013432A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-20 Robert Gregory Wagoner Systems, Methods, and Apparatus for Operating a Power Converter
CN102801183A (zh) * 2012-08-24 2012-11-28 南京航空航天大学 一种电励磁风力发电系统低电压穿越控制方法
US20130051105A1 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Power compensation apparatus and method for renewable energy system
US20140015555A1 (en) * 2012-07-16 2014-01-16 Clemson University Hardware-in-the-loop grid simulator system and method
CN103532214A (zh) * 2013-09-17 2014-01-22 南京航空航天大学 集储能和并离网供电功能的光伏发电系统结构与控制方法
CN103887820A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 上海电气集团股份有限公司 一种大功率光伏逆变器的低电压穿越方法
CN105226629A (zh) * 2015-10-28 2016-01-06 江苏大学 一种含储能单元的直流微电网系统及控制方法
CN106340895A (zh) * 2016-09-07 2017-01-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种两级式光伏并网逆变器控制系统及方法
CN106340894A (zh) * 2016-09-06 2017-01-18 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种永磁直驱风力发电机组并网方法、装置及系统
CN106410846A (zh) * 2016-10-18 2017-02-15 易事特集团股份有限公司 微电网逆变器的低电压穿越方法
CN108565883A (zh) * 2017-12-22 2018-09-21 四川大学 一种基于statcom-ess的光伏低电压穿越装置及控制方法
CN109347144A (zh) * 2018-11-21 2019-02-15 华北电力大学 一种风电柔性直流送出系统的低电压穿越方法
CN109830944A (zh) * 2019-01-07 2019-05-31 华北电力大学 直流升压汇集式光伏电站送出线路故障协调控制保护方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110013432A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-20 Robert Gregory Wagoner Systems, Methods, and Apparatus for Operating a Power Converter
US20130051105A1 (en) * 2011-08-22 2013-02-28 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Power compensation apparatus and method for renewable energy system
US20140015555A1 (en) * 2012-07-16 2014-01-16 Clemson University Hardware-in-the-loop grid simulator system and method
CN102801183A (zh) * 2012-08-24 2012-11-28 南京航空航天大学 一种电励磁风力发电系统低电压穿越控制方法
CN103532214A (zh) * 2013-09-17 2014-01-22 南京航空航天大学 集储能和并离网供电功能的光伏发电系统结构与控制方法
CN103887820A (zh) * 2014-03-31 2014-06-25 上海电气集团股份有限公司 一种大功率光伏逆变器的低电压穿越方法
CN105226629A (zh) * 2015-10-28 2016-01-06 江苏大学 一种含储能单元的直流微电网系统及控制方法
CN106340894A (zh) * 2016-09-06 2017-01-18 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种永磁直驱风力发电机组并网方法、装置及系统
CN106340895A (zh) * 2016-09-07 2017-01-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种两级式光伏并网逆变器控制系统及方法
CN106410846A (zh) * 2016-10-18 2017-02-15 易事特集团股份有限公司 微电网逆变器的低电压穿越方法
CN108565883A (zh) * 2017-12-22 2018-09-21 四川大学 一种基于statcom-ess的光伏低电压穿越装置及控制方法
CN109347144A (zh) * 2018-11-21 2019-02-15 华北电力大学 一种风电柔性直流送出系统的低电压穿越方法
CN109830944A (zh) * 2019-01-07 2019-05-31 华北电力大学 直流升压汇集式光伏电站送出线路故障协调控制保护方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
IMAN SADEGHKHANI, ET AL: ""Low-voltage ride-through of a droop-based three-phase four-wire grid-connected microgrid"", 《IET GENERATION TRANSMISSION & DISTRIBUTION》 *
ISSARACHAI NGAMROO，TANAPON KARAIPOOM: ""Improving Low-Voltage Ride-Through Performance and Alleviating Power Fluctuation of DFIG Wind Turbine in DC Microgrid by Optimal SMES With Fault Current Limiting Function"", 《IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY》 *
孟明 等: ""直流微网低电压穿越控制策略研究"", 《电测与仪表》 *
林湘宁 等: ""基于风机主动控制的风电场低电压穿越能力深度挖掘研究"", 《中国电机工程学报》 *
范柱烽 等: ""光储微电网的低电压穿越控制策略研究"", 《电力系统保护与控制》 *

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