CN111969651A - 一种利用pmu辅助的并网/孤岛无缝切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于PMU的同步定频微电网的并网/孤岛无缝切换方法。对于瞬间操作、高可靠性切换要求的电力系统来说，现有的微电网并网/孤岛运行模式转换控制方法依然存在一些不足，主要有普遍存在着切换算法复杂、切换速度慢、动态性能不佳、难以有效避免相角跳变和冲击电流等问题。本发明利用PMU的测得的相角参数和同步时钟信号，提高微电网系统各分布式电源工作的一致性，在窄带宽的低速通信配合下，实现并网/孤岛无缝切换技术。基于此，本发明具有快速检测孤岛的产生，并防止在切换过程中造成电流冲击的问题。

Description

一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法

技术领域

本发明涉及微电网控制系统领域，具体为一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法。

背景技术

微电网是分布式能源投入运行的方式之一，是现代配电网的重要组成部分，微电网与大电网结合是未来电力系统运行的发展方向。微电网的并网运行占据微电网运行的绝大多数时间，在大电网故障或者微电网脱离大电网时，微电网通过分布式可再生能源的能源输入，以孤岛模式运行，可以保证用户的可靠供电。若大电网故障恢复或需要微电网并入大电网时，微电网需要再次并入大电网。而在微电网的并网运行和孤岛运行两种模式的切换中，受投资与运营成本的限制，往往缺少良好的高速通信条件，也不具备完善的运行监控与能量管理系统，独立运行的微电网无法照搬大电网的并网接入方法。随着同步相量测量装置(PMU)在配电网中的运用和普及，为微电网的并网/孤岛模式切换提供了新思路。利用PMU提供的1PPS信号和电压、电流在同步坐标下的相量，使微电网系统在孤岛模式时以同步定频控制方式运行。并且在孤岛至并网状态的切换过中，利用PMU提供的信息量进行辅助判断。当前微电网研究的一个趋势，就是突破传统大电网的运行控制策略思维，充分利用电力电子器件和相关控制的灵活性，提出适合微电网并网/孤岛运行的双模式的运行控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有快速检测孤岛状态，保持微电网系统稳定的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于包括以下步骤：

微电网并网状态下，检测到产生孤岛或接收到切换为孤岛运行的指令时：

A、微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，切除微电网本地负荷中的次要负荷；

B、保持微电网系统中逆变器的相角统一；

C、通过并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击。

更好的，检测产生孤岛的方法为：

步骤S1、实时采集逆变器输出端电压的频率并对频率偏差进行积分fd；同时，实时采集逆变器输出端电压的相角并对相角偏差进行积分为θd；

步骤S2、将常规频率偏移法对应的阈值检测时间均匀划分为t个区间时段，并对每个时段分别设定相应的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi,其中i＝1,2,…t；

步骤S3、将区间时段内频率偏差积分fd和相角偏差积分θd分别与该区间时段的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi进行比较：

如果检测到频率偏差积分fd和相角偏差积分θd都超过了设定的阈值，则判定微电网系统变为孤岛运行状态；

否则微电网系统为并网运行状态，并对下一个区间时段重复步骤S3的操作。

更好的，切除微电网本地负荷中的次要负荷的方法为：

并网运行状态下，实时测量微电网系统和大电网的联络线上的功率，并计算出微电网系统内电源输出的功率和负荷消耗的功率的差额ΔPm；

检测到孤岛运行状态出现后，在微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，即ΔPm<0时，切除微电网中的与ΔPm相当的负荷；

同时，微电网全局逆变器下发统一时标及状态切换前最后时刻记录的大电网相位信息。

更好的，微电网由并网运行切换到孤岛运行时保持微电网系统中逆变器的相角统一的方法为：

微电网并网运行状态下，实时采集大电网的电压以及相位信息并记录；

微电网由并网运行切换为孤岛运行时，将采集的大电网实时相位信息下发至微电网全局逆变器作为孤岛切换后逆变器输出的初始相位。

更好的，设置晶振协同工作模块，所述晶振协同工作模块在授时系统的秒脉冲授时形成的1s间隔盲区内利用晶振进行守时。

更好的，通过并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击方法为：

所述并网/孤岛双模式切换控制系统包括：

切换开关；

基于PQ控制的功率外环控制模块，生成基于功率外环的电流有功分量的给定值和无功分量的给定值；

基于VF控制的电压外环控制模块，生成基于电压外环的电流有功分量和无功分量；

双环控制模块，第一输入端与基于VF控制的电压外环控制模块连接，第二输入端通过切换开关和基于PQ控制的功率外环控制模块连接；输出端通切换开关与基于PQ控制的功率外环控制模块连接，并且切换开关的公共端作为电流有功分量给定值和无功分量给定值的输出端，将电流有功分量给定值和无功分量给定值传递给逆变器控制模块；

并网运行状态下：切换开关切换到PQ独立控制状态；

切换到孤岛运行状态时：切换开关切换到PQ控制、VF控制同时运行的模式，此时双环控制模块计算电流有功分量给定值和无功分量给定值的方法为：

更好的，应用相量测量单元PMU实时采集逆变器输出端的电压、相位数据以及微电网并网点的电压、相位数据，所述相量测量单元利用全球定位系统(GPS)的秒脉冲信号作为同步时钟的基准信号。

更好的，一种具有并网/孤岛无缝切换功能的微电网控制系统，包括逆变器、微电网并网开关PCC、部署在逆变器输出端、负载输入端以及微电网并网开关处的相量测量单元PMU，其特征在于：

包括：

孤岛检测模块，与所有相量测量单元电气连接，通过比对逆变器输出端的频率偏差积分fd和相角偏差积分θd是否达到设定阈值确定微电网系统是否进入孤岛状态；

并网/孤岛双模式切换控制；与孤岛检测模块电气连接，在检测到孤岛运行状态后，将微电网切换到孤岛运行状态；

系统调度模块，与微电网系统内部各开关电气连接，采集系统数据并控制各开关的运行状态。

本发明的有益效果为：

1、利用PMU提供的电压、电流相量，通过两次相位的比对，用来辅助判断是否进入孤岛状态，可以节省孤岛检测的判断时间。

2、利用PMU提供的1PPS信号，在并网状态更新微电网在同步时钟下的相角，在进入孤岛状态后，按照最后一次相角更新值进行校正。解决并网/孤岛切换过程中的相位跳变问题。

3、记录并网状态下输出的电流值，在切换至孤岛状态时，通过引入积分环节，使电流渐进过度，解决并网/孤岛切换过程中的电流冲击问题。

附图说明

图1是现有技术中微电网系统中的电源、负载以及大电网的示意图

图2是本发明公开的切负荷的方法示意图

图3是本发明公开的统一微电网系统相角的示意图

图4是本发明一种并网/孤岛切换控制系统的示意图

图5 SMS电流相位曲线与负载相位曲线

图6综合法孤岛检测流程图

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果更加清楚，下面对本发明的实施方式做进一步的详细解释。

如图1所示，一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，微电网并网状态下，检测到产生孤岛或接收到切换为孤岛运行的指令时执行以下操作以实现并网到孤岛状态的无缝切换。

A、当微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，切除微电网本地负荷中的次要负荷。如果微电网中逆变器输出端的功率大于微电网系统中本地负荷消耗的功率，则无需进行切负荷的操作。

当检测到孤岛产生时，微电网迅速从并网运行状态切换至孤岛运行状态，此时失去大电网的支撑后，本地负荷的功率将全部由微电网提供。然而当微电网的功率无法满足本地负荷的需求时，取药采取切负荷措施，保障用户端的供电稳定性。

本发明通过与大电网侧连接的PMU装置，PMU装置可以采集电压电流的数据，进而可以实时计算出线路中的功率流动的大小和方向，进而可以知晓孤岛系统下的供需差额。因此，在并网状态需要记录微电网并网点的潮流分布情况。

如图2所示，为切负荷的一种流程示意图。具体为：

并网运行状态下，实时测量微电网系统和大电网的联络线上的功率，并计算出微电网系统内电源输出的功率和负荷消耗的功率的差额ΔPm。

检测到孤岛运行状态出现后，在微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，即ΔPm<0时，切除微电网中的与ΔPm相当的负荷。

同时，微电网全局逆变器下发统一时标及状态切换前最后时刻记录的大电网相位信息。

其中所要切除的符合中为次要负荷，进而可以保证重要负荷的正常运行。

微电网全局逆变器下发统一时标及状态切换前最后时刻记录的大电网相位信息，记录大电网的相位信息主要是为了保证微电网系统的运行能够保持该相位信息，以便在由孤岛状态切换为并网运行状态时，减少控制流程，即并网时，微电网的系统保持了的大电网的相位，因此并网时微网和大电网的相位是相同或者相近的，可以达到直接并网的要求，因此可以大大降低控制流程，快速并网。

B、保持微电网系统中逆变器的相角统一。并网状态向孤岛状态切换时，为了防止切换前后相位跳变，孤岛状态下需要一个独立于大电网运行的全局逆变器统一输出控制策略，即给微电网中所有逆变器一个统一的相位的基准信号。具体的：微电网并网运行状态下，实时采集大电网的电压以及相位信息并记录；微电网由并网运行切换为孤岛运行时，将采集的大电网实时相位信息下发至微电网全局逆变器作为孤岛切换后逆变器输出的初始相位。

更好的，由于时钟同步系统的秒脉冲为1秒，对控制精度的要求远远不够，因此设置晶振协同工作模块，所述晶振协同工作模块在授时系统的秒脉冲授时形成的1s间隔盲区内利用晶振进行守时。

其原理为：并网状态向孤岛状态切换时，为了防止切换前后相位跳变，孤岛状态下需要一个独立于大电网运行的全局逆变器统一输出控制策略，即基于PPS脉冲授时和晶振自身守时的逆变器同步方法。但同时考虑到PMU中GPS或北斗授时系统的秒脉冲(PPS)时间间隔1s远大于交流电源0.02s的波形周期，因此，仅仅依靠PMU全局统一授时是无法满足系统运行精度要求的，因此在权衡系统要求、技术可靠性及设备成本等多方面条件后决定在基于PMU授时的基础上增加晶振守时技术从而填补PMU授时形成的1s间隔盲区。这样，将形成以PMU授时系统的GPS秒脉冲全局统一授时和各逆变器晶振守时的毫秒级时标输出。虽然在晶振守时过程中全局逆变器时标并不是互通互联校准的，可能会因晶振之间工艺质量微小差别使之差生微小的时间误差，但是在最大时间区间为1s的环境下，晶振守时产生的误差积累会在每个PMU授时系统秒脉冲到来时再次被校正。

如图3所示，基于PPS脉冲授时和晶振自身守时的逆变器同步过程主要有：

并网状态下，虽然各逆变器就地控制单元通过锁相环(PLL)跟踪采集电网电压相位，把电网电压相位用于逆变器PQ控制中。与此同时PMU测量系统也实时采集大电网的电压相位信息并记录，时刻为孤岛切换做准备。

当大电网因故障等原因使微电网发生孤岛切换时，PMU测量系统立即将采集的大电网实时相位信息下发至微电网全局逆变器作为孤岛切换后逆变器输出的初始相位。

然后，PMU及晶振协同工作模块将持续为孤岛模式下的逆变器提供全局统一的时标和相位信息，使微电网逆变器输出保持全局同步。

C、通过并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击。本发明中采用并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击。

并网/孤岛双模式切换控制系统包括：切换开关、基于PQ控制的功率外环控制模块和基于VF控制的电压外环控制模块。切换开关，其功能和双刀双掷开关的功能相同。基于PQ控制的功率外环控制模块生成基于功率外环的电流有功分量的给定值和无功分量的给定值；基于VF控制的电压外环控制模块生成基于电压外环的电流有功分量和无功分量。双环控制模块的第一输入端与基于VF控制的电压外环控制模块连接，第二输入端通过切换开关和基于PQ控制的功率外环控制模块连接；输出端通切换开关与基于PQ控制的功率外环控制模块连接，并且切换开关的公共端作为电流有功分量给定值和无功分量给定值的输出端，将电流有功分量给定值和无功分量给定值传递给逆变器控制模块。在并网运行状态下：切换开关切换到PQ独立控制状态；切换到孤岛运行状态时：切换开关切换到PQ控制、VF控制同时运行的模式。

具体的：

当多余的负荷被切除后，逆变器的控制策略也由PQ控制转为基于PMU的同步定频V/F控制。采用PQ控制时，逆变器控制器采用电流内环控制方式，i_dref、i_qref由功率外环计算得到；采用基于PMU的同步定频V/F控制时，逆变器在由电流内环电压外环组成的双环控制模式下运行，逆变器电流内环的参考电流由电压外环根据电压参考信号u_dref、u_qref计算而得。同时，本文采用的PQ控制和V/F控制的优点是两种控制方式同时使用了电流内环，因此在控制方式切换时，由于共用电流环所以能在一定程度上减少切换过程中的电流冲击，但是这种冲击并不可以完全消除。不同于PQ控制的单环结构，V/F控制的电流环参数需参考电压外环，所以系统发生切换后其控制方式依然发生了较大变化，如果不采取合适的控制策略，电流内环的参考电流将发生暂态突变，从而引起逆变器输出电流电压出现暂态幅值冲击，致使微电网运行状态发生振荡和崩溃。

引入电流渐进过度环节的双模式切换控制，如图4所示。其中电流内环具体的数据处理过程如下：

先采集电网电压u_la、u_lb、u_lc以及微电网侧三相电流i_sa、i_sb、i_sc，经过派克坐标变换，得到有功分量u_ld、i_sd和无功分量u_lq、i_sq。

电流内环的参考信号i_dref、i_qref在不同的运行状态下由不同的外环计算得到，当并网运行时是通过功率外环计算得到。

孤岛运行时是通过电压外环计算得到。得到电流有功和无功分量的指令值i_dref、i_qref后，再将i_sd、i_sq分别与i_dref、i_qref做差值比较后送给PI控制器，得到两个电压控制信号指令V_d、V_q，再送给PWM控制器得到驱动功率开关管的控制信号，进而达到控制整个系统的目的。

基于上述电流闭环控制策略，加上功率外环就得到PQ控制策略。在图4中，当开关接通1处时，就表示系统处于并网运行，功率外环采集并网电压u_l和并网电流i_s，经(abc/dq)变换得到u_ld、u_lq、i_sd、i_sq，再经式(一)、(二)计算得到P、Q，与给定值P_ref、Q_ref做差经PI环节计算得到

(也就是电流环参考值i_dref、i_qref)。得到电流给定值之后进入电流内环计算，得到两个电压控制信号指令V_d、V_q作为空间矢量控制PWM发生器的控制信号，PWM通过控制系统给定的电压矢量信息，产生控制功率开关管的PWM控制信号，实现并网运行的控制。

P＝u_ldi_sd+u_lqi_sq (一)

Q＝u_ldi_sq+u_lqi_sd (二)

基于上述电流闭环控制策略，加上电压外环就得到V/F控制策略，在图4中，当开关接通2处时，就表示系统处于孤岛运行。电压外环需采集负载侧电压u_l，经派克变换得到u_ld、u_lq，分别与电压参考值u_dref、u_qref做差，将得到的差值经PI环节得到

(也就是电流内环给定值i_dref、i_qref)，经电流内环和PWM发生器得到控制功率开关管的PWM控制信号，实现孤岛运行的控制。

从上述分析可知当并网向孤岛切换时，由于运行环境的差别较大，电流内环的参考值i_dref、i_qref将会由

迅速阶跃到

为了解决切换过程中控制策略改变引起的系统暂态冲击问题，在逆变器的控制器中引入电流渐进过度环节，该环节可实现系统切换时i_ref迟滞增减，从而抑制i_ref突变产生的冲击。

微电网系统并网运行时，d轴和q轴的电流环参考值由功率外环计算所得，此时线路中的开关分别在1处接通。值得注意的是，在PQ外环计算的同时，孤岛运行时的电压外环也在正常计算，但电压外环计算得到的电流参考值不输出至电流内环，而是为切换到孤岛时刻做准备，避免突然切换到孤岛时电压外环从零开始积分从而延长系统切换时间以及可能出现的电流超调问题。为了避免这一现象，本文设计方案规定即使微电网处于并网运行状态下，孤岛控制的电压外环也需同步进行计算为随时出现的孤岛运行做准备。

微电网一旦由并网运行方式切换至孤岛时，逆变器控制策略需要切换为恒压恒频控制方式，此时系统的离并网开关应当切换至2位置。微电网系统时刻记录并网时刻功率外环的输出，把记录下切换前最后时刻功率外环输出

然后和切换到孤岛之初的电压外环输出值

作比较。当这两个值差较大时，系统会产生难以避免的电流冲击，而为防止在切换过程中引起上述的参考电流暂态冲击，本节在控制环中引入电流渐进过度环节，通过利用这个过度环节使上述差值逐渐减小，避免发生电流跃变，从而达到减缓切换过程中电流冲击的目的。设该渐进过渡过程的时间为t，该过渡时间内又可分为l个依次的过渡时段，则每个过渡时段可表示为t_k(k＝1,2,…,l)，式(三)为电流渐进过度k时段的计算公式：

其中：ΔI_p、ΔI_q为切换前最后时刻的功率外环输出

与切换到孤岛之初电压外环输出值

的差值；t为允许的过渡时间。

时间常数t越大，环节过度过程越平缓，响应时间越长。因此，电流渐进过度环节可以抑制由运行方式切换引起的电流内环参考信号突变问题，从而实现运行方式的无缝切换。

为了更好的判断是否进入孤岛状态，以便在进入孤岛状态后及时改进控制策略，本发明公开了一种基于PMU辅助判别的孤岛检测方法。

并网状态下逆变器输出电流相位角与逆变器输出的电压、频率相关，则并网时逆变器的输出电流为：

i_CON＝Isin(2πft+θ_SMS) (四)

其中f为逆变器输出的电压频率，θ_SMS是逆变器输出电压与输出电流的相位角偏差，它与电网额定频率f_g呈正弦函数关系：

其中θ_m为最大相位角偏移，f_m为最大偏移相位对应的频率。

当为并网运行时，微电网逆变器输出电压受大电网电压钳制，频率f与大电网额定频率f_g保持一致，此时逆变器输出电流与输出电压相位角偏差为0，θ_SMS＝0。

当微电网系统受外界因素主动或被动从并网模式切换为孤岛模式时，切换瞬间会引起微电网系统频率的瞬时波动，使得逆变器输出端电压与电流相位角产生偏差，θ_SMS≠0。而滑模频率偏移法的正反馈环节会将产生的初始相位偏差进一步放大，实现正反馈效果，直至逆变器输出电压电流相位角偏差超过预先设定的阈值，进而微电网被检测装置识别为孤岛状态。图5为微电网并网、孤岛切换过程中滑模频率偏移法中电流相位和负载相位关于频率的变化关系曲线。其中，实线表示逆变器输出电流的相位角变化过程，虚线表示微电网系统内负载相位的变化过程。B点为微电网并网模式下逆变器和负载保持功率平衡的稳态工作频率点。

当微电网离网切换时，系统波动致使逆变器输出电流相位角偏离原先的B点，经过正反馈环节，最终到达A点或C点到达新的稳态工作点，而此时对应的频率已偏移B点且偏移值达到阈值，被检测装置识别为孤岛模式。

滑模频率偏移法具有原理简单、环节易于设计、检测装置易于实现的优点，且检测范围可以覆盖被动检测法的检测盲区，检测准确性较高。但是，滑模频率偏移法需要设置一个阈值用于判断频率是否越限。用于判断的阈值越高，系统逆变器输出频率积分的时间越长，其积分结果中所累积的孤岛状态时呈现的频率偏移量越多，所以在与正常状态输出结果比较时差别越明显，那么判断结果越精准，但需要的时间也越长。而如果为了追求快速性单纯的降低判断阈值，则可能因系统扰动等影响在积分累积偏移量过少时出现误判断的情况，降低了系统的可靠性与准确性。因此，在孤岛检测的频率偏移法中出现了快速性和准确性互相矛盾的现象，而且目前常规频率偏移法检测时间过长的现状是制约微电网实现无缝切换目标的主要因素之一。

为了满足孤岛检测技术即能准确、可靠的测量，又能对孤岛状态进行快速辨识的目标，本发明将滑膜频率偏移法的检测过程与PMU测量技术相结合相辅相成组成新的孤岛检测技术方案，以下称之为综合法。

基于综合法技术原理的孤岛检测流程图如图6所示。综合法的基本过程为：

步骤S1、实时采集逆变器输出端电压的频率并对频率偏差进行积分fd；同时，实时采集逆变器输出端电压的相角并对相角偏差进行积分为θd。

同常规滑膜频率偏移法相同的是，综合法也需要实时采集逆变器输出端电压的频率并对频率偏差积分为f_d，是综合法还需要通过PMU同时采集逆变器输出端电压的相角并对相角偏差积分为θ_d。

步骤S2、将常规频率偏移法对应的阈值检测时间均匀划分为t个区间时段，并对每个时段分别设定相应的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi,其中i＝1,2,…t。

综合法需首先将常规频率偏移法准确性较高时对应的阈值检测时间均匀划分为区间更小的t个时段，并对每个时段分别设定相应的频率判断阈值f_i和相角偏差判断阈值θ_i，其中i＝1,2,…t。本方法需要以t个时段的每个时段为时间点对积分的逆变器输出进行检测，这样相邻两次的检测时间间隔只有常规法的t分之一。

步骤S3、将区间时段内频率偏差积分fd和相角偏差积分θd分别与该区间时段的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi进行比较：

如果检测到频率偏差积分fd和相角偏差积分θd都超过了设定的阈值，则判定微电网系统变为孤岛运行状态；

否则微电网系统为并网运行状态，并对下一个区间时段重复步骤S3的操作。

在每次检测时，综合法需要同时将采集的逆变器输出端电压频率偏差f_d和相角偏差θ_d的结果分别与该时段对应的频率判断阈值f_i和相角判断阈值θ_i进行比较。

如果检测到频率偏差f_d超过了该时段设定的频率阈值f_i，并且相角偏差θ_d也超过了该时段设定的相角阈值θ_i，则认为系统此时变为孤岛；

否则如果只有频率偏差f_d越限或相角偏差θ_d越限或二者都未越限，则认为系统此时未变为孤岛，需对逆变器输出端的参量继续积分并等候下一个时段的时间点到来再进行检测。

采用本发明公开的方法虽然从原理描述的角度看检测过程步骤更加繁琐，但是与常规中先耗费较长时间采集参量再进行检测的方式对比，综合法可以大大减少检测时间间隔，同时保证对较小时间间隔下采集的数据有准确的判断结果，克服了准确和快速的矛盾关系，避免过长孤岛检测时间制约无缝切换的实现。

更好的，应用相量测量单元PMU实时采集逆变器输出端的电压、相位数据以及微电网并网点的电压、相位数据，所述相量测量单元利用全球定位系统的秒脉冲信号作为同步时钟的基准信号。

更好的，设计一种具有并网/孤岛无缝切换功能的微电网控制系统，包括逆变器、微电网并网开关PCC、部署在逆变器输出端、负载输入端以及微电网并网开关处的相量测量单元PMU，还包括：孤岛检测模块，与所有相量测量单元电气连接，与所有相量测量单元电气连接，通过比对逆变器输出端的频率偏差积分fd和相角偏差积分θd是否达到设定阈值确定微电网系统是否进入孤岛状态。并网/孤岛双模式切换控制模块，与孤岛检测模块电气连接，在检测到孤岛运行状态后，将微电网切换到孤岛运行状态。系统调度模块，与微电网系统内部各开关电气连接，采集系统数据并控制各开关的运行状态。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围所述的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (8)

1.一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于包括以下步骤：

微电网并网状态下，检测到产生孤岛或接收到切换为孤岛运行的指令时：

A、微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，切除微电网本地负荷中的次要负荷；

B、保持微电网系统中逆变器的相角统一；

C、通过并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击。

2.根据权利要求1所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于：

检测产生孤岛的方法为：

步骤S1、实时采集逆变器输出端电压的频率并对频率偏差进行积分fd；同时，实时采集逆变器输出端电压的相角并对相角偏差进行积分为θd；

步骤S2、将常规频率偏移法对应的阈值检测时间均匀划分为t个区间时段，并对每个时段分别设定相应的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi,其中i＝1,2,…t；

步骤S3、将区间时段内频率偏差积分fd和相角偏差积分θd分别与该区间时段的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi进行比较：

如果检测到频率偏差积分fd和相角偏差积分θd都超过了设定的阈值，则判定微电网系统变为孤岛运行状态；

否则微电网系统为并网运行状态，并对下一个区间时段重复步骤S3的操作。

3.根据权利要求1所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于：

切除微电网本地负荷中的次要负荷的方法为：

并网运行状态下，实时测量微电网系统和大电网的联络线上的功率，并计算出微电网系统内电源输出的功率和负荷消耗的功率的差额ΔPm；

检测到孤岛运行状态出现后，在微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，即ΔPm<0时，切除微电网中的与ΔPm相当的负荷。

4.根据权利要求1所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于：

微电网由并网运行切换到孤岛运行时保持微电网系统中逆变器的相角统一的方法为：

微电网并网运行状态下，实时采集大电网的电压以及相位信息并记录；

微电网由并网运行切换为孤岛运行时，将采集的大电网实时相位信息下发至微电网全局逆变器作为孤岛切换后逆变器输出的初始相位。

5.根据权利要求4所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于：

设置晶振协同工作模块，所述晶振协同工作模块在授时系统的秒脉冲授时形成的1s间隔盲区内利用晶振进行守时。

6.根据权利要求1所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于：

通过并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击方法为：

并网/孤岛双模式切换控制系统包括：

切换开关；

基于PQ控制的功率外环控制模块，生成基于功率外环的电流有功分量的给定值和无功分量的给定值；

基于VF控制的电压外环控制模块，生成基于电压外环的电流有功分量和无功分量；

双环控制模块，第一输入端与基于VF控制的电压外环控制模块连接，第二输入端通过切换开关和基于PQ控制的功率外环控制模块连接；输出端通切换开关与基于PQ控制的功率外环控制模块连接，并且切换开关的公共端作为电流有功分量给定值和无功分量给定值的输出端，将电流有功分量给定值和无功分量给定值传递给逆变器控制模块；

并网运行状态下：切换开关切换到PQ独立控制状态；

切换到孤岛运行状态时：切换开关切换到PQ控制、VF控制同时运行的模式，此时双环控制模块计算电流有功分量给定值和无功分量给定值的方法为：

7.根据权利要求1所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于：

应用相量测量单元PMU实时采集逆变器输出端的电压、相位数据以及微电网并网点的电压、相位数据，所述相量测量单元利用全球定位系统(GPS)的秒脉冲信号作为同步时钟的基准信号。

8.根据权利要求1所述的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，一种具有并网/孤岛无缝切换功能的微电网控制系统，包括逆变器、微电网并网开关PCC、部署在逆变器输出端、负载输入端以及微电网并网开关处的相量测量单元PMU，其特征在于：

包括：

孤岛检测模块，与所有相量测量单元电气连接，通过比对逆变器输出端的频率偏差积分fd和相角偏差积分θd是否达到设定阈值确定微电网系统是否进入孤岛状态；

并网/孤岛双模式切换控制；与孤岛检测模块电气连接，在检测到孤岛运行状态后，将微电网切换到孤岛运行状态；

系统调度模块，与微电网系统内部各开关电气连接，采集系统数据并控制各开关的运行状态。

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