CN112542827B - 一种直流微电网的启停协调控制方法 - Google Patents
一种直流微电网的启停协调控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种直流微电网的启停协调控制方法,涉及直流微电网设备启停控制的技术领域,解决了当前直流配电领域通过系统一键启停减少人工操作量及误操作概率的方法不能兼顾系统经济性和安全性的问题,以直流协调控制系统、柔性直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统三方为协调基础,以直流微电网的功率需求目标值及运行维护成本为出发点,直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统配合直流协调控制系统的一键启停指令,确保直流微电网安全稳定运行的同时,兼顾了系统运行的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及直流微电网设备启停控制的技术领域,更具体地,涉及一种直流微电网的启停协调控制方法。
背景技术
由于传统电力系统和负荷都是交流电,目前大多微电网的研究是围绕交流微电网而开展,但随着电力电子技术的不断发展,直流电发展的关键问题被解决,另外伴随着新能源的爆发,直流有了明显的优势以及更好的发展路径,直流微电网在运行和控制上有着交流微电网无法比拟的优势。
直流微电网是以直流配电的形式,利用公共直流母线将分布式电源、储能、负荷和直流协调控制系统等融合起来,构成一个可以实现自我控制、保护和管理的自治系统,既可以与外部电网并网运行,也可以孤立运行的发配电系统,新能源接入直流微电网时仅需一次DC/DC或AC/DC变换,变换器控制简单、损耗小,但与中低压直流微电网相连接的MMC换流阀、新能源DC/DC装置等控制设备多,运行工况复杂,转变快速,人工操作的难度增大,尤其停运操作时集中了大量的设备启动、停运、模式转换等操作,操作人员操作强度大,使得风险大幅度增加,直流微电网的运行存在安全隐患,2019年8月23日,公布号为CN110165697A的中国专利中公开了一种多端柔性直流配电系统一键启停方法及装置,当接收到一键启动指令时,根据运行模式参数对多端柔性直流配电系统进行启动,当接收到一键停止指令时,根据运行模式参数对多端柔性直流配电系统进行停运,保证多端柔性直流配电系统的可靠运行,提高了系统稳定性,避免了当前相关技术控制多端柔性直流配电系统的启停需要大量人工操作的情况,极大减少了人工操作,降低了人为误操作的可能性,但此专利中没有将系统的功率需求考虑内,而且对具体连接的MMC换流阀、新能源DC/DC等的启停进行协调控制时,缺少具体经济性的技术操作指导,因此,不能同时兼顾系统的经济性和安全性。
发明内容
为解决当前直流配电领域通过系统一键启停减少人工操作量及误操作概率的方法不能兼顾系统经济性和安全性的问题,本发明提出一种直流微电网的启停协调控制方法,在减少人工操作量、确保直流微电网安全稳定运行的同时,兼顾系统运行的经济性。
为了达到上述技术效果,本发明的技术方案如下:
一种直流微电网的启停协调控制方法,所述直流微电网中包括直流协调控制系统、柔性直流MMC换流阀控制系统、新能源DC/DC控制系统、柔性直流MMC换流阀及新能源DC/DC装置,所述柔性直流MMC换流阀控制系统解、闭锁柔性直流MMC换流阀的运行,所述新能源DC/DC控制系统解、闭锁新能源DC/DC装置的运行,启停协调控制方法包括:
S1.直流协调控制系统下发一键启动指令,包括向柔性直流MMC换流阀控制系统下发启动指令,同时根据直流微电网的功率需求目标值、结合运行维护成本f向新能源DC/DC控制系统下发启动指令;
S2.柔性直流MMC换流阀控制系统接收启动指令,控制柔性直流MMC换流阀进入启动过程;新能源DC/DC控制系统接收启动指令,控制新能源DC/DC装置进入启动过程;
S3.直流协调控制系统下发一键停运指令,包括根据直流微电网的功率需求目标值向新能源DC/DC控制系统下发停运指令,新能源DC/DC控制系统接收停运指令,控制新能源DC/DC装置进入停运过程;直流协调控制系统向柔性直流MMC换流阀控制系统下发停运指令,柔性直流MMC换流阀控制系统接收停运指令,控制柔性直流MMC换流阀进入停运过程;
S4.柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的停运过程及新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的停运过程结束后,直流微电网停运。
优选地,步骤S1之前还包括:
S01.直流协调控制系统检测直流微电网直流出线的状态、柔性直流MMC换流阀控制系统的状态及新能源DC/DC控制系统的状态;
S02.根据检测的状态,直流协调控制系统判断直流微电网是否具备一键启动条件,若是,执行步骤S1;否则,返回步骤S01。
在此,所述的直流微电网直流出线的状态、柔性直流MMC换流阀控制系统的状态及新能源DC/DC控制系统的状态表示直流协调控制系统检测时刻的直流微电网直流出线、柔性直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统的运行状态,直流协调控制系统根据已设定的判断程序判断三者是否具有一键启动条件,此为整个直流微电网进行一键启动的基础操作,确保直流微电网的安全稳定运行。
优选地,步骤S2所述柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入启动过程之前柔性直流MMC换流阀闭锁。
优选地,步骤S2所述新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入启动的过程包括:
S21.柔性直流MMC换流阀控制系统控制交流侧限流电阻投入,并将交流断路器闭合;
S22.柔性直流MMC换流阀进行预充电;
S23.判断柔性直流MMC换流阀控制系统是否接收到充电完成信号,若是,将交流侧限流电阻旁路,柔性直流MMC换流阀控制系统解锁柔性直流MMC换流阀,柔性直流MMC换流阀控制系统进入定电压控制模式;否则,返回步骤S22。
优选地,步骤S2所述新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入启动过程之前新能源DC/DC装置闭锁,新能源DC/DC控制系统将待一键启动的支路投入。
优选地,步骤S2所述新能源DC/DC控制系统控制进入新能源DC/DC装置的启动过程包括:
S201.新能源DC/DC控制系统将直流断路器闭合,解锁新能源DC/DC装置进入控制直流功率模式,新能源DC/DC装置启动;
S202.直流协调控制系统确定待接入的新能源DC/DC装置,待接入的新能源DC/DC装置自动闭合直流断流器,接入直流微电网。
优选地,步骤S202中直流协调控制系统根据直流微电网的功率目标需求值,结合直流微电网的运行维护成本f确定待接入的新能源DC/DC装置:
设直流协调控制系统确定待接入的新能源DC/DC装置的个数为a,直流微电网中新能源DC/DC装置的总个数为b,a个待接入的新能源DC/DC装置中使直流微电网运行维护成本f最大的新能源DC/DC装置为A,其对应直流微电网运行维护成本设为fA,则fA小于剩余(b-a)个新能源DC/DC装置中任意一个新能源DC/DC装置对应的直流微电网运行维护成本。
优选地,步骤S3中,新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的停运过程包括:直流协调控制系统根据直流微电网功率需求目标值确定待退出的新能源DC/DC装置,新能源DC/DC控制系统控制直流功率降低至最小值后将直流断路器断开,闭锁新能源DC/DC装置。
优选地,柔性直流MMC换流阀控制系统在接收到新能源DC/DC装置已闭锁的信号之后,控制柔性直流MMC换流阀进入停运过程。
优选地,柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的停运过程包括:
S301.柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入能量反馈阶段;
S302.直流协调控制系统下发能量反馈结束信号,柔性直流MMC换流阀能量反馈结束;
S303.柔性直流MMC换流阀控制系统闭锁柔性直流MMC换流阀,断开交流断路器,将放电电阻接入直流微电网进行放电;
S304.直流协调控制系统下发放电结束指令,放电结束,直流微电网停运。
与现有技术相比,本发明技术方案的有益效果是:
本发明提出一种直流微电网的启停协调控制方法,以直流协调控制系统、柔性直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统三方为协调基础,以直流微电网的功率需求目标值及运行维护成本为出发点,在直流协调控制系统下发一键启动指令时,柔性直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统配合,接收启动指令并控制柔性直流MMC换流阀、新能源DC/DC装置进入启动过程;在直流协调控制系统下发一键停运指令时,柔性直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统配合接收停运指令并控制柔性直流MMC换流阀、新能源DC/DC装置进入停运过程,减少人工操作量,降低误操作的可能性,确保直流微电网安全稳定运行的同时,从直流微电网系统的运行维护成本和功率需求目标值出发,兼顾了系统运行的经济性。
附图说明
图1表示本发明实施例中提出的在直流微电网中,基于直流协调控制系统实现启停协调控制的框架图。
图2表示本发明实施例中提出的直流微电网的启停协调控制方法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
为了更好地说明本实施例,附图某些部位会有省略、放大或缩小,并不代表实际尺寸;
对于本领域技术人员来说,附图中某些公知内容说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图1所示,直流微电网中包括直流协调控制系统、柔性直流MMC换流阀控制系统、新能源DC/DC控制系统、柔性直流MMC换流阀及新能源DC/DC装置,柔性直流MMC换流阀控制系统解、闭锁柔性直流MMC换流阀的运行,所述新能源DC/DC控制系统解、闭锁新能源DC/DC装置的运行,基于此,参见图2,本发明提出的直流微电网的启停协调控制方法包括:
S1.直流协调控制系统下发一键启动指令,包括向柔性直流MMC换流阀控制系统下发启动指令,同时根据直流微电网的功率需求目标值、结合运行维护成本f向新能源DC/DC控制系统下发启动指令;
S2.柔性直流MMC换流阀控制系统接收启动指令,控制柔性直流MMC换流阀进入启动过程;新能源DC/DC控制系统接收启动指令,控制新能源DC/DC装置进入启动过程;
S3.直流协调控制系统下发一键停运指令,包括根据直流微电网的功率需求目标值向新能源DC/DC控制系统下发停运指令,新能源DC/DC控制系统接收停运指令,控制新能源DC/DC装置进入停运过程;直流协调控制系统向柔性直流MMC换流阀控制系统下发停运指令,柔性直流MMC换流阀控制系统接收停运指令,控制柔性直流MMC换流阀进入停运过程;
S4.柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的停运过程及新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的停运过程结束后,直流微电网停运。
在本实施例中,步骤S1之前还包括:
S01.结合图1,直流协调控制系统检测直流微电网直流出线的状态、柔性直流MMC换流阀控制系统的状态及新能源DC/DC控制系统的状态;
S02.根据检测的状态,直流协调控制系统判断直流微电网是否具备一键启动条件,若是,执行步骤S1;否则,返回步骤S01。直流微电网直流出线的状态、柔性直流MMC换流阀控制系统的状态及新能源DC/DC控制系统的状态表示检测时刻的直流微电网直流出线、柔性直流MMC换流阀控制系统及新能源DC/DC控制系统的运行状态,直流协调控制系统根据已设定的判断程序判断三者是否具有一键启动条件,是整个直流微电网进行一键启动的基础操作,确保直流微电网的安全稳定运行。
在本实施例中,步骤S2所述柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入启动过程之前柔性直流MMC换流阀闭锁,柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的启动过程包括:
S21.柔性直流MMC换流阀控制系统控制交流侧限流电阻投入,并将交流断路器闭合;
S22.柔性直流MMC换流阀进行预充电;
S23.判断柔性直流MMC换流阀控制系统是否接收到充电完成信号,若是,将交流侧限流电阻旁路,柔性直流MMC换流阀控制系统解锁柔性直流MMC换流阀,柔性直流MMC换流阀控制系统进入定电压控制模式;否则,返回步骤S22。
在本实施例中,新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入启动过程之前新能源DC/DC装置闭锁,新能源DC/DC控制系统将待一键启动的支路投入,新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的启动过程包括:
S201.新能源DC/DC控制系统将直流断路器闭合,解锁新能源DC/DC装置进入控制直流功率模式,新能源DC/DC装置启动;
S202.直流协调控制系统确定待接入的新能源DC/DC装置,待接入的新能源DC/DC装置自动闭合直流断流器,接入直流微电网。直流协调控制系统根据直流微电网的功率目标需求值,结合直流微电网的运行维护成本f确定待接入的新能源DC/DC装置:
设直流协调控制系统确定待接入的新能源DC/DC装置的个数为a,直流微电网中新能源DC/DC装置的总个数为b,a个待接入的新能源DC/DC装置中使直流微电网运行维护成本f最大的新能源DC/DC装置为A,其对应直流微电网运行维护成本设为fA,则fA小于剩余(b-a)个新能源DC/DC装置中任意一个新能源DC/DC装置对应的直流微电网运行维护成本。
在本实施例中,新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的停运过程包括:直流协调控制系统根据直流微电网功率需求目标值确定待退出的新能源DC/DC装置,新能源DC/DC控制系统控制直流功率降低至最小值后将直流断路器断开,闭锁新能源DC/DC装置。
柔性直流MMC换流阀控制系统在接收到新能源DC/DC装置已闭锁的信号之后,控制柔性直流MMC换流阀进入停运过程,柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的停运过程包括:
S301.柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入能量反馈阶段;
S302.直流协调控制系统下发能量反馈结束信号,柔性直流MMC换流阀能量反馈结束;
S303.柔性直流MMC换流阀控制系统闭锁柔性直流MMC换流阀,断开交流断路器,将放电电阻接入直流微电网进行放电;
S304.直流协调控制系统下发放电结束指令,放电结束,直流微电网停运。
附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;
显然,本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,所述直流微电网中包括直流协调控制系统、柔性直流MMC换流阀控制系统、新能源DC/DC控制系统、柔性直流MMC换流阀及新能源DC/DC装置,所述柔性直流MMC换流阀控制系统解、闭锁柔性直流MMC换流阀的运行,所述新能源DC/DC控制系统解、闭锁新能源DC/DC装置的运行,启停协调控制方法包括:
S1.直流协调控制系统下发一键启动指令,包括向柔性直流MMC换流阀控制系统下发启动指令,同时根据直流微电网的功率需求目标值、结合运行维护成本f向新能源DC/DC控制系统下发启动指令;
S2.柔性直流MMC换流阀控制系统接收启动指令,控制柔性直流MMC换流阀进入启动过程;新能源DC/DC控制系统接收启动指令,控制新能源DC/DC装置进入启动过程;
S3.直流协调控制系统下发一键停运指令,包括根据直流微电网的功率需求目标值向新能源DC/DC控制系统下发停运指令,新能源DC/DC控制系统接收停运指令,控制新能源DC/DC装置进入停运过程;直流协调控制系统向柔性直流MMC换流阀控制系统下发停运指令,柔性直流MMC换流阀控制系统接收停运指令,控制柔性直流MMC换流阀进入停运过程;
S4.柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的停运过程及新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的停运过程结束后,直流微电网停运。
2.根据权利要求1所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S1之前还包括:
S01.直流协调控制系统检测直流微电网直流出线的状态、柔性直流MMC换流阀控制系统的状态及新能源DC/DC控制系统的状态;
S02.根据检测的状态,直流协调控制系统判断直流微电网是否具备一键启动条件,若是,执行步骤S1;否则,返回步骤S01。
3.根据权利要求1所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S2所述柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入启动过程之前柔性直流MMC换流阀闭锁。
4.根据权利要求3所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S2所述的柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的启动过程包括:
S21.柔性直流MMC换流阀控制系统控制交流侧限流电阻投入,并将交流断路器闭合;
S22.柔性直流MMC换流阀进行预充电;
S23.判断柔性直流MMC换流阀控制系统是否接收到充电完成信号,若是,将交流侧限流电阻旁路,柔性直流MMC换流阀控制系统解锁柔性直流MMC换流阀,柔性直流MMC换流阀控制系统进入定电压控制模式;否则,返回步骤S22。
5.根据权利要求1所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S2所述新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入启动过程之前新能源DC/DC装置闭锁,新能源DC/DC控制系统将待一键启动的支路投入。
6.根据权利要求4所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S2所述新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入启动的过程包括:
S201.新能源DC/DC控制系统将直流断路器闭合,解锁新能源DC/DC装置进入控制直流功率模式,新能源DC/DC装置启动;
S202.直流协调控制系统确定待接入的新能源DC/DC装置,待接入的新能源DC/DC装置自动闭合直流断流器,接入直流微电网。
7.根据权利要求6所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S202中直流协调控制系统根据直流微电网的功率目标需求值,结合直流微电网的运行维护成本f确定待接入的新能源DC/DC装置:
设直流协调控制系统确定待接入的新能源DC/DC装置的个数为a,直流微电网中新能源DC/DC装置的总个数为b,a个待接入的新能源DC/DC装置中使直流微电网运行维护成本f最大的新能源DC/DC装置为A,其对应直流微电网运行维护成本设为fA,则fA小于剩余(b-a)个新能源DC/DC装置中任意一个新能源DC/DC装置对应的直流微电网运行维护成本。
8.根据权利要求6所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,步骤S3中,新能源DC/DC控制系统控制新能源DC/DC装置进入的停运过程包括:直流协调控制系统根据直流微电网功率需求目标值确定待退出的新能源DC/DC装置,新能源DC/DC控制系统控制直流功率降低至最小值后将直流断路器断开,闭锁新能源DC/DC装置。
9.根据权利要求6所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,柔性直流MMC换流阀控制系统在接收到新能源DC/DC装置已闭锁的信号之后,控制柔性直流MMC换流阀进入停运过程。
10.根据权利要求9所述的直流微电网的启停协调控制方法,其特征在于,柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入的停运过程包括:
S301.柔性直流MMC换流阀控制系统控制柔性直流MMC换流阀进入能量反馈阶段;
S302.直流协调控制系统下发能量反馈结束信号,柔性直流MMC换流阀能量反馈结束;
S303.柔性直流MMC换流阀控制系统闭锁柔性直流MMC换流阀,断开交流断路器,将放电电阻接入直流微电网进行放电;
S304.直流协调控制系统下发放电结束指令,放电结束,直流微电网停运。
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