CN112701774B - 含分布式电源的备自投装置动作改进方法及系统 - Google Patents
含分布式电源的备自投装置动作改进方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本公开提供了一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法及系统，包括以下步骤：对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断；结合逻辑判断结果进行备自投装置动作逻辑的改进；所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断之前，需要在备自投装置中加入进线保护的功率方向元件，通过功率方向元件的动作情况和功率大小实现对分布式电源的出力和用电负荷的大小的逻辑判断。本公开根据DG出力与用电负荷大小的关系，有针对性地提出了备自投带DG进行同期合备用电源的改进策略。
Description
技术领域
本公开属于电力系统技术领域，具体涉及一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
分布式电源(Distributed Generation，简称DG)，即不直接与集中输电系统相连的电源，一般是功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源；尤其是风机、光伏电源，其出力具有较强的随机性与波动性。
备自投装置是在故障发生后迅速将备用电源投入工作或将用电负荷切换到备用电源上的一种装置。以风电场为例，接入电网时，由于母线残压衰减放缓，如不进行检同期重合闸，极有可能在切换过程中产生较大的冲击电流和冲击电压，进而减少电力设备的使用寿命。
发明人在研究中发现，DG的接入使配电网由无源变成有源，当上级电源断开之后在备自投动作的时间内由于分布式电源的电压支撑使母线无压这一备自投动作的先决条件之一不能得到满足，从而导致备自投拒动。随着新能源渗透率不断提高，直接采取联切DG来保证备自投动作成功率的方式，不符合智能电网的泛在能源互联网理论，有悖于兼容的原则。而且，DG发电量日益增长，发生故障直接联切之后，造成较多的局域功率缺额，对系统的冲击也较大。
因此，需要进一步通过分析分布式电源接入对备自投动作情况的影响，以及备自投带DG同期合备用电源的可能性。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提出了一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法及系统，随着分布式电源接入配电网，改变了配电网原先的无源属性，针对DG的接入所导致的无法满足备自投装置启动的无压条件，进而造成备自投装置不能动作，本公开根据DG出力与用电负荷大小的关系，有针对性地提出了备自投带DG进行同期合备用电源的改进策略。
为了实现上述目的，本公开采用了如下的技术方案：
本公开的第一方面提供了一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法。
一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法，包括以下步骤：
对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断；
结合逻辑判断结果进行备自投装置动作逻辑的改进；
所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断之前，需要在备自投装置中加入进线保护的功率方向元件，通过功率方向元件的动作情况和功率大小实现对分布式电源的出力和用电负荷的大小的逻辑判断。
本公开的第二方面提供了一种含分布式电源的备自投装置动作改进系统。
一种含分布式电源的备自投装置动作改进系统，采用了第一方面所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法，包括：
逻辑判读模块，被配置为：对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断；
动作逻辑改进模块，被配置为：结合逻辑判断模块中的逻辑判断结果进行备自投装置动作逻辑的改进；
所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断之前，需要在备自投装置中加入进线保护的功率方向元件，通过功率方向元件的动作情况和功率大小实现对分布式电源的出力和用电负荷的大小的逻辑判断。
本公开第三方面提供了一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法中的步骤。
本公开第四方面提供了一种电子设备。
一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
本公开根据DG出力与用电负荷大小的关系，有针对性地提出了可行的备自投改进方案。当分布式电源出力大于等于用电负荷时，对备自投带的分布式电源进行同期合备用电源的逻辑进行改进，对同期合闸失败的原因进行分析，设定检同期的时限，以实现能够自动启动同期合备用电源，也就是备自投装置的自启动，避免了分布式电源母线的短时失压，避免了瞬间过大的冲击电流和冲击电压对装置的损坏，进一步提高了电网运行的可靠性；当分布式电源的出力小于用电负荷时，孤岛电压与频率均与备用电源存在着较大的偏差，需要减小一定的用电负荷使其与分布式电源出力相匹配，以实现对备自投动作逻辑上的改进，通过切除部分用电负荷来满足同期合备用电源，以实现含分布式电源的备自投装置的自启动，避免了分布式电源母线的短时失压，降低损失，提高电网运行的可靠性。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本公开实施例一中的含分布式电源的备自投装置动作改进方法的流程图；
图2是本公开实施例一中的当分布式电源出力小于用电负荷时的备自投改进逻辑图；
图3是本公开的实施例一中的系统处于孤岛运行时的运行状态示意图；
图4是本公开的实施例一中的当分布式电源出力大于用电负荷时的备自投改进逻辑图；
图5是本公开的实施例二中的含分布式电源的备自投装置动作改进系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本公开实施例一提供了一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法。
在含有分布式电源的电网中，形成孤网后可能使电网内母线较长时间内一直带有电压。理论分析角度验证了含分布式电源电网在孤岛状态下分布式电源接入对备自投的影响，主要体现是备自投的无压动作条件不能满足。
如图1所示的一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法，根据DG出力与用电负荷的大小关系，有针对性地提出了可行的备自投改进方案。当DG出力大于或等于用电负荷时，对动作逻辑进行改进，通过DG控制系统调整来实现同期合闸；当DG出力小于用电负荷时，首先切除不重要负荷再进行同期合闸。
为判断DG出力与用电负荷之间的大小关系，本公开在备自投装置中引入了进线保护的功率方向元件。在加入了功率方向元件之后，可以通过功率方向元件的动作情况和功率大小进行DG出力与用电负荷之间大小的判断；如果潮流从电力系统主供电源线路流向DG母线，说明系统内的用电负荷较大，与DG出力的差额需要系统外的功率进行补充，具体大小就是功率方向元件的功率大小；同理，如果潮流从DG母线流向电力系统主供电源线路，则说明系统内的DG出力大于用电负荷，功率方向元件的功率值即为外送的剩余功率大小。
(1)当DG出力小于用电负荷时，一般情况下DG并网运行时工作在最大功率点附近，当DG出力小于用电负荷且进入孤岛状态时，由于受限于DG的原能量(如风能、太阳能)，只能通过减小用电负荷的方式使有功、无功达到平衡，为备自投同期合闸创造条件。
因此，当DG出力小于用电负荷时，改进备自投的策略是先切除部分用电负荷再带DG同期合备用电源。当分布式电源出力小于用电负荷时，孤岛电压与频率都将与备用电源(公共电网)产生较大的时间偏离。因此，从减小用电负荷的角度使其与分布式电源出力相匹配对备自投动作逻辑进行改进。为满足在DG出力小于用电负荷时的同期合闸功能，提出了切除部分负荷使其满足同期合备用电源的策略。
当DG出力小于用电负荷时，备自投同期合闸相关逻辑量之间的关系如表1所示。
表1基于负荷角度的带DG备自投改进逻辑条件分析
在备自投动作之后，如果备用电源侧会发生过负荷情况，则切除部分不重要的用电负荷，使其能够带分布式电源进行备用电源自动投入。
因此，在考虑分布式电源角度的改进之后，进一步基于负荷角度对备自投装置进行改进，其逻辑图如图2所示。
如图2所示，从并网状态进行到孤岛状态且分布式电源出力小于用电负荷，切除部分不重要的用电负荷，使其能够尽可能地满足同期合闸的条件。通过计算，在切除适量的用电负荷之后，即转入含分布式电源的同期备自投功能。若可切除的用电负荷小于须切除的负荷则直接转入切分布式电源，再进行常规备自投动作。
(2)当DG出力大于等于用电负荷时，DG出力大于等于用电负荷时，进入孤岛状态后由于DG运行自动控制系统与电网稳定控制系统的参与，通过电力系统稳定控制可以使孤岛电网维持电压与频率稳定，因此这种状态下备自投可以直接考虑带DG同期合闸。
备自投带DG进行同期合备用电源的逻辑改进，除了须将相关状态量进行考虑之外，还应考虑到同期合闸失败的问题。因此设定一个检同期的时限，超出这个时限备自投仍然没能动作，则转入另一个流程：联切全部DG，然后进行检无压投备用电源。
首先，分析改进备自投相关的状态量、逻辑量之间的关系。以备投方式3(合母分断路器QF3)为例进行说明，备自投带DG同期合母分断路器的逻辑条件分析如表2所示。
表2带DG备自投动作同期合闸的逻辑条件分析
如图3所示，当进入状态序列2(k2故障)时，此时I母还有电压，在改进后启动条件后，应该同期合闸；假设进入状态序列3(同期合闸失败)后，进行联切分布式电源，此时满足常规备投方式3的启动条件，可以检电源无压投入备用电源。
基于上述思路，改进后的备自投装置的逻辑电路接线图如图4所示。其中，虚线框是指在备自投逻辑电路上的改进部分。不含分布式电源时，其备自投的功能与传统备自投一致。含分布式电源时，启动同期合备用电源的功能。
实施例二
本公开实施例二提供了一种含分布式电源的备自投装置动作改进系统，采用了实施例一中所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法，如图5所示，包括：
逻辑判读模块，被配置为：对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断；
动作逻辑改进模块，被配置为：结合逻辑判断模块中的逻辑判断结果进行备自投装置动作逻辑的改进；
所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断之前，需要在备自投装置中加入进线保护的功率方向元件，通过功率方向元件的动作情况和功率大小实现对分布式电源的出力和用电负荷的大小的逻辑判断。
基于本实施例中所述的含分布式电源的备自投装置动作改进系统，在MATLAB中进行各种分布式电源仿真模型的建立，对改进策略进行仿真分析，验证了改进策略的有效性和改进后备自投的应用情况。
实施例三
本公开实施例三提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例一所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的含分布式电源的备自投装置动作改进方法相同，在此不再赘述。
实施例四
本公开实施例四提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例一所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的含分布式电源的备自投装置动作改进方法相同，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种含分布式电源的备自投装置动作改进方法，其特征在于，包括以下步骤：
对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断；
结合逻辑判断结果进行备自投装置动作逻辑的改进；
当分布式电源的出力大于或等于用电负荷时，对动作逻辑进行改进，通过分布式电源控制系统调整来实现同期合闸；当分布式电源的出力小于用电负荷时，先切除不重要负荷再进行同期合闸；
所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断之前，需要在备自投装置中加入进线保护的功率方向元件，通过功率方向元件的动作情况和功率大小实现对分布式电源的出力和用电负荷的大小的逻辑判断；
所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断采用电力潮流方向上的判断；
所述电力潮流的方向为从电力系统主供电源线路流向分布式电源母线，则表示系统的用电负荷较大，用电负荷与分布式电源出力的差额即为功率方向元件的功率大小，所述功率方向元件的功率大小需要系统之外的功率进行补充；
所述分布式电源并网时在最大功率点附近运行，由于分布式电源小于用电负荷，为避免孤岛运行，系统需减少一定的用电负荷以创造备自投同期合闸的条件，备自投装置动作改进的策略是先切除部分用电负荷再带分布式电源同期合备用电源；
所述电力潮流的方向为从分布式电源母线流向电力系统主供电源线路，则表示分布式电源出力较大，用电负荷与分布式电源出力的差额即为功率方向元件的功率大小，所述功率方向元件的功率大小需要进行系统的外送；
为避免孤岛运行，系统中的电网稳定控制系统与分布式电源自动控制系统共同作用，使得孤岛电网的维持电压和频率稳定在一定值附近，备自投装置动作改进的策略是直接进行分布式电源的同期合闸；
还设定一个检同期的时限，超出这个时限备自投仍然没能动作，则转入另一个流程：联切全部DG，然后进行检无压投备用电源。
2.一种含分布式电源的备自投装置动作改进系统，采用了如权利要求1所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法，其特征在于，包括：
逻辑判读模块，被配置为：对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断；
动作逻辑改进模块，被配置为：结合逻辑判断模块中的逻辑判断结果进行备自投装置动作逻辑的改进；当分布式电源的出力大于或等于用电负荷时，对动作逻辑进行改进，通过分布式电源控制系统调整来实现同期合闸；当分布式电源的出力小于用电负荷时，先切除不重要负荷再进行同期合闸；
所述对分布式电源的出力和用电负荷的大小进行逻辑判断之前，需要在备自投装置中加入进线保护的功率方向元件，通过功率方向元件的动作情况和功率大小实现对分布式电源的出力和用电负荷的大小的逻辑判断。
3.如权利要求2中所述的一种含分布式电源的备自投装置动作改进系统，其特征在于，所述动作逻辑改进模块采用了电力潮流的方向判断。
4.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法中的步骤。
5.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1所述的含分布式电源的备自投装置动作改进方法中的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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