CN114069639A - 一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法，控制装置包括控制模块、载波接收模块、短路监测模块、接触器驱动模块、电压传感器、若干个电流传感器和若干个接触器；方法包括通过电压传感器和电流传感器实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率；将现时刻和未来24小时每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序，根据排序剔除不在线负荷设备并实时调整每台负荷设备减载顺序；接收到离网控制命令后按当前时刻减载顺序，关闭每台负荷设备；接收到并网控制命令后将每台负荷设备的消耗功率由小到大排序，按照排序依次投入运行。实现快速响应，减小分布式发电系统对电网的冲击，保障配电网中负荷安全稳定运行。

Description

一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法

技术领域

本申请涉及电力系统保护与控制技术领域，尤其涉及一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法。

背景技术

近年来随着可再生能源发电技术、储能技术及负荷控制技术的迅猛发展，大量的分布式可再生能源发电等大量电力电子设备接入400V低压配电网，组建可再生能源微电网系统。为减少因停电而带来的损失和保障重要负荷供电可靠性需求，微电网要求具备并/离网双模式运行功能。

随着科技发展和大规模分布式电源接入配电网，电网潮流发生改变，负荷结构也趋向复杂化发展，主要表现为大量的容性负荷和感性负荷接入低压配电网。微电网在并网模式下，由于有主电网钳制作用，基本可以保持电网电压、频率稳定，保障负荷稳定运行。当离网运行时，系统脱离主电网钳制，自主支撑负荷运行，微电网区域所发生的供电电压与频率的不稳定性质会对用电设备带来破坏。低压配电网中接入微电网的多种负荷设备不具备实时感知电网变化情况，负荷快速投入和切出时，可能引起微电网电压失稳。例如用电高峰时，负荷设备大量投入微电网，引起微电网电压下降，当微电网中的分布式电源和储能系统无法支持系统电压稳定时，为预防发生电气设备损坏等情况，应该采取切负荷的措施保证系统安全。

目前负荷设备保护装置主要依靠被动式检测配电网过/欠压、过/欠频等相关电量变化情况确定是否发生保护动作。被动法是根据经验来划定过/欠频、过/欠压的界限，是在灵敏性与可靠性之间的权衡，往往是检测盲区和误动作区共同存在。此外，为避免短路故障影响，负荷保护装置一般需要设置一定的延时，无法适应新一代智能化电网建设需求。

发明内容

本申请提供了一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法，以解决目前仅依靠被动式检测配电网过/欠压、过/欠频等相关电量变化情况确定是否发生保护动作以及配电网中负荷安全运行不稳定的问题。

本申请一方面提供了一种区域并离网多负荷响应控制装置，包括控制模块、载波接收模块、短路监测模块、接触器驱动模块、电压传感器、若干个电流传感器和若干个接触器；

若干个所述接触器的输入端均与电网连接，且与所述电压传感器并联；若干个所述接触器的输出端一一串联若干个所述电流传感器，若干个所述接触器的控制端与所述接触器驱动模块连接；若干个所述电流传感器的输出端均与所述短路监测模块的输入端连接；所述短路监测模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；所述接触器驱动模块的输入端与所述控制模块的输出端连接；所述接触器驱动模块的控制端与所述短路监测模块的控制端连接；所述载波接收模块的输入端与电网连接，所述载波接收模块的输出端与所述控制模块的输入端连接。

另一方面，提供了一种区域并离网多负荷响应控制方法，所述方法通过所述一种区域并离网多负荷响应控制装置实现，所述方法包括以下步骤：

初始化设定，其中包括：负荷属性：感性、容性、阻性和功率；微电网的储能变流器额定输出功率P_batt；过去1年尺度的以1小时为单位台变处最大负荷功率P_max、非主要负荷最大功率P_{n_max}；

通过电压传感器和电流传感器实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率；将区域内每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序及负荷特性标定，以及未来24小时每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序及负荷特性标定；

根据所述排序剔除不在线的负荷设备并实时调整每台负荷设备减载顺序；

由于负荷设备的消耗功率随时间改变，需要剔除当前时刻下不在线的负荷设备，此处引入进程函数processDate进行筛选，剔除当前不在线的负荷设备，提升速率，方便精准控制，得到此时所有在线设备功率集合G1，G1表达式如下：

G1＝processDate(PS1、PS2...PSn，PSnState，n)；

表达式G1中，S1为第1台负荷设备，S2为第2台负荷设备，Sn为第n台负荷设备，n为≥1的整数；PS1为第1台负荷设备某一时刻的消耗功率，PS2为第2台负荷设备某一时刻的消耗功率，PSn为第n台负荷设备某一时刻的消耗功率；processDate为筛选剔除不在线负荷设备的函数；PSnState为负荷设备状态，n为负荷设备数量。

当PSnState＝1时表示设备在线。当PSnState＝0时表示设备不在线，通过进程筛选函数G1将当前不在线的设备进行剔除。得到此时所有在线设备功率集合G1。

根据当前时刻下在线的n台负荷设备的消耗功率顺序，引入sort排序函数构建当前某一时刻下负荷设备消耗功率由大到小降序表达式G2的减载顺序函数，函数式表达式G2如下：

G2＝sort(processDate(PS1、PS2...PSn，PSnState，n),'descend')；

G2为此时刻在线设备的功率由大到小排列集合，根据所述减载排顺序函数进行由大到小依次减载，实时调整某一时刻下负荷设备的减载顺序；

其中，S1为第1台负荷设备，S2为第2台负荷设备，Sn为第n台负荷设备，n为≥1的整数；PS1为第1台负荷设备某一时刻的消耗功率，PS2为第2台负荷设备某一时刻的消耗功率，PSn为第n台负荷设备某一时刻的消耗功率；sort为某一时刻的排顺序函数；processDate为筛选剔除不在线负荷设备的函数；顺序函数式中的PSnState为负荷设备状态，n为负荷设备数量。'descend'表示为降序排列。预测未来离网时刻区域内负荷设备减载控制

1)依据储能变流器额定输出功率的0.8P_batt功率减去历史同期的台变处最大负荷功率P_max，得到储能变流器带载能力的差值，即ΔP_ba＝0.8P_batt-P_max；

2)分析判断离网时刻发生时当ΔP_ba≥0时，储能变流器满足全部带载能力；

3)当ΔP_ba＜0时，将历史同期的台变处最大负荷功率P_max减去当前采集到区域内所有负荷功率求和∑P_Si，再与储能变流器额定输出功率的0.8P_batt功率差值计算，得到储能变流器带载能力的差值，即ΔP_ba＝0.8P_batt-(P_max-∑P_Si)；

①当ΔP_ba≥0时，储能变流器满足带载能力，区域并离网多负荷响应控制装置将储能变流器带载能力的差值ΔP_ba与当前采集到区域内所有负荷功率求和∑P_Si得到区域内需要减载功率P_sba，即P_sba＝∑P_si-ΔP_ba，由此依据负荷设备减载顺序选取若干台负荷设备消耗功率之和小于等于区域内需要减载功率P_sba，当监测到载波离网状态的编码命令信号时，控制器依据此分析对区域内相应的负荷设备减载；

②当ΔP_ba＜0时，依据负荷设备减载顺序将区域内所有的负荷设备进行减载，当监测到载波离网状态的编码命令信号时，控制器依据此分析对区域内相应的负荷设备减载；

其中，ΔP_ba为储能变流器带载能力的差值；P_sba为区域内需要减载功率；∑P_Si为当前采集到区域内所有负荷功率求和；P_max为历史同期的台变处最大负荷功率；α_u为功率因数；可选的，当离网发生后在对每台负荷设备进行继续关闭步骤中包括实时采集并/离网多负荷响应控制器中的控制器监测出口电压U_ac和功率因数α_u，当出口电压U_ac大于等于上限电压系数δ_u与上限标准U_ugb的乘积，即U_ac≥δu·U_ugb，并/离网多负荷响应控制分析器判断功率因数α_u，当时，α_u≤-0.8容性负荷偏大，应增加感性负荷功率，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性，将减载后的感性负荷设备重新投入；

当α_u≤0.8时，感性负荷偏大，应增加容性负荷功率，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性，将的容性负荷设备投入；当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≤δ_u·U_ugb时，维持当前负荷运行。

可选的，当并网发生后将每台负荷设备排序依次投入运行步骤中包括若出口电压U_ac小于等于下限电压系数δ_l与下限标准U_lgb，即U_ac≤δ_l·U_lgb时，暂停对后续负荷设备的投入运行，同时并/离网多负荷响应控制分析器判断功率因数α_u，当α_u≤0.8时，感性负荷偏大，应选择感性负荷功率减载，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性进行减载；当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≥δ_l·U_lgb时，将维持当前负荷运行。可选的，所述上限电压系数δ_u的取值范围为0.9～1.0。

可选的，所述下限电压系数δ_l的取值范围为1.0～1.1。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法，控制装置包括控制模块、载波接收模块、短路监测模块、接触器驱动模块、电压传感器、若干个电流传感器和若干个接触器；方法包括通过电压传感器和电流传感器实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率；将现时刻和未来24小时每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序，根据排序剔除不在线负荷设备并实时调整每台负荷设备减载顺序；接收到离网控制命令后按当前时刻减载顺序，对每台负荷设备进行关闭；接收到并网控制命令后将每台负荷设备的消耗功率由小到大排序，按照排序依次投入运行。实现快速响应，减小分布式发电系统对电网的冲击，保障配电网中负荷安全稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一种区域并离网多负荷响应控制装置结构示意图；

图2为一种区域并离网多负荷响应控制方法流程示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，为一种区域并离网多负荷响应控制装置的结构示意图。本申请提供的一种区域并离网多负荷响应控制装置，包括控制模块、载波接收模块、短路监测模块、接触器驱动模块、电压传感器、若干个电流传感器和若干个接触器；

其中，若干个所述接触器的输入端均与电网连接，且与所述电压传感器并联；若干个所述接触器的输出端一一串联若干个所述电流传感器，若干个所述接触器的控制端与所述接触器驱动模块连接；若干个所述电流传感器的输出端均与所述短路监测模块的输入端连接；所述短路监测模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；所述接触器驱动模块的输入端与所述控制模块的输出端连接；所述接触器驱动模块的控制端与所述短路监测模块的控制端连接；所述载波接收模块的输入端与电网连接，所述载波接收模块的输出端与所述控制模块的输入端连接。若干个所述电流传感器与控制装置外部的若干个负荷设备一一对应连接。

进一步地，K₁，K₂......K_n为若干个所述接触器，每个接触器的输入端(K_i-1，K_i-1......K_i-n)均与电网连接，同时也与并联安装在电网中的电压传感器V连接，每个接触器的输出端(K_o-1，K_o-1......K_o-n)都串接一个电流传感器(A₁，A₂......A_n)，若干个电流传感器与控制装置外部的若干个负荷设备(S₁、S₂......S_n)一一对应连接。每个电流传感器数据的输出端都与短路监测模块对应的输入端(J_i-1，J_i-1......J_i-n)连接，短路监测模块数据的输出端与控制模块的输入端R_i连接，每个电流传感器的数据和每个发电单元的短路状态都由控制模块采集，控制模块同时也采集电压传感器数据。每个接触器的控制端都对应与接触器驱动模块一路输出端(Q_o-1，Q_o-1......Q_o-n)连接，接触器驱动模块的每个输入端(Q_i-1，Q_i-1......Q_i-n)对应与控制模块的数据输出端一一连接，控制模块的数据输出端通过接触器驱动模块控制对应的接触器接通与关闭。

进一步地，接触器驱动模块有一个闭锁控制端，与短路监测模块闭锁控制端J_o连接。当某一负荷设备故障短路时快速断开与电网连接，并将故障状态锁定。当短路监测模块监测故障排除，短路监测模块闭锁控制端会变为解除状态。载波接收模块的信号输入端Z_i与电网连接，载波接收模块的数据解析输出端Z_o与控制模块的数据输入端R_i连接。

一种区域并离网多负荷响应控制装置的工作原理为当微电网处于并网状态时，低频载波信号发生器实时发送连续的一组广播并网状态的编码命令信号，当微电网进入离网状态时实时发送连续的一组广播离网状态的编码命令信号。当并离网多负荷响应控制装置通过载波接收模块，监测到并离网状态的编码命令信号时，经载波模块解析由控制模块接收并与本并离网多负荷响应控制装置初始化对比识别，确定并离网多负荷响应控制装置并离网工作状态。在并网工作状态时，控制装置依据当前时刻和历史数据进行负荷设备工作功率及状态预分析，为避免在离网过程电网发生急剧变化，对减载负荷设备进行排列顺序和电网波动分析，当发生离网运行时控制装置依据分析结果，将多负荷设备分时通过接触器驱动模块控制接触器与微电网断开。当并离网多负荷响应控制装置收到并网状态命令，并离网多负荷响应控制装置在保证微电网稳定的条件下，依据负荷设备由小到大的功率投入。

其中，短路监测模块监测控制模块与负荷设备是否发生短路。当监测有短路时，控制模块首先控制接触器驱动模块控制接触器断开，同时向控制装置发出短路状态信号，控制模块闭锁和通过LED灯光闪烁提示。当短路监测模块监测无短路状态时，控制模块解锁控制接触器驱动模块将接触模块接通，同时LED灯光为常亮提示，提示曾经控制模块发生过短路。

一种区域并离网多负荷响应控制方法，所述方法应用于所述一种区域并离网多负荷响应控制装置，所述方法包括以下步骤：

初始化设定，其中包括：

1)负荷属性：感性、容性、阻性和功率；

2)微电网的储能变流器额定输出功率P_batt；

3)过去1年尺度的以1小时为单位台变处最大负荷功率P_max、非主要负荷最大功率P_{n_max}；

进一步地，参见图2，通过电压传感器和电流传感器实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率；并/离网多负荷响应控制装置通过每个控制开关回路串接电流表和总的出口并联的电压传感器，实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率。

进一步地，将每台所述负荷设备的消耗功率由大到小进行排序及负荷属性标定，以及未来24小时每台所述负荷设备的消耗功率由大到小进行排序及负荷属性标定；预测分析未来时刻发生离网情况下的负荷设备减载分析；为防止在离网时刻由于所有负荷设备同时关闭，造成电网电压发生突变，由此控制装置依据历史数据和此时刻的负荷设备消耗功率情况进行分别控制，此外任意时刻负荷设备消耗功率都可能发生改变，由此进一步分析判断此刻负荷设备由大到小的消耗功率顺序，以及未来24小时时间的负荷设备由大到小消耗功率顺序。

由此在并网工作状态时，区域并离网响应控制器依据历史数据和此时刻S1、S2……Sh的负荷设备消耗功率情况进行分析，并对此刻多个负荷设备由大到小的消耗功率进行排序和负荷属性标定，以及未来24小时时间的多个负荷设备由大到小消耗功率排序和负荷属性标定；在未来24小时时间内每一台负荷设备工作状态及功率随时间改变而发生改变。

进一步地，根据所述排序剔除不在线负荷设备并实时调整每台负荷设备减载顺序；按照下式对所述不在线负荷设备进行剔除：

由于负荷设备的消耗功率随时间改变，需要剔除当前时刻下不在线的负荷设备，此处引入进程函数processDate进行筛选，剔除当前不在线的负荷设备，提升速率，方便精准控制，得到此时所有在线设备功率集合G1，G1表达式如下：

G1＝processDate(PS1、PS2...PSn，PSnState，n)；

表达式G1中，S1为第1台负荷设备，S2为第2台负荷设备，Sn为第n台负荷设备，n为≥1的整数；PS1为第1台负荷设备某一时刻的消耗功率，PS2为第2台负荷设备某一时刻的消耗功率，PSn为第n台负荷设备某一时刻的消耗功率；processDate为筛选剔除不在线负荷设备的函数；PSnState为负荷设备状态，n为负荷设备数量。

当PSnState＝1时表示设备在线。当PSnState＝0时表示设备不在线，通过进程筛选函数G1将当前不在线的设备进行剔除。得到此时所有在线设备功率集合G1。

根据当前时刻下在线的n台负荷设备的消耗功率顺序，引入sort排序函数构建当前某一时刻下负荷设备消耗功率由大到小降序表达式G2的减载顺序函数，函数式表达式G2如下：

G2＝sort(processDate(PS1、PS2...PSn，PSnState，n),'descend')；

G2为此时刻在线设备的功率由大到小排列集合，根据所述减载排顺序函数进行由大到小依次减载，实时调整某一时刻下负荷设备的减载顺序；

其中，S1为第1台负荷设备，S2为第2台负荷设备，Sn为第n台负荷设备，n为≥1的整数；PS1为第1台负荷设备某一时刻的消耗功率，PS2为第2台负荷设备某一时刻的消耗功率，PSn为第n台负荷设备某一时刻的消耗功率；sort为某一时刻的排顺序函数；processDate为筛选剔除不在线负荷设备的函数；顺序函数式中的PSnState为负荷设备状态，n为负荷设备数量。'descend'表示为降序排列。例如，当前微电网内一共有5台非重要负荷S₁、S₂、S₃、S₄、S₅，即n＝5。S₁为第1台负荷、S₂为第2台负荷、S₃为第3台负荷、S₄为第4台负荷、S₅为第5台负荷。假设，选定某一时刻T，在此时刻T下，P_S1为第1台负荷的负荷功率为3kW，P_S2为第2台负荷的负荷功率为5kW，P_S3为第3台负荷的负荷功率为0kW，P_S4为第4台负荷的负荷功率为10kW，P_S5为第5台负荷的负荷功率为8kW。可以看到此时刻T下，P_S3State＝0，判定P_S3State为负荷设备状态为不在线。P_S1State、P_S2State、P_S4State、P_S5State均为1，表明负荷S₁、S₂、S₄、S₅均为在线状态。通过processDate函数剔除不在线状态负荷设备。剔除不在线负荷设备由下式可表达为：

processDat e(3,5,0,10,8,1,1,0,1,1,5)＝P_S1,P_S2,P_S4,P_S5；

在当前时刻T下，5个负荷设备由大到小的消耗功率减载顺序函数有下式可表述为：

sort(processDat e(Ps₁,Ps₂......Ps_n,Ps_ns_tate,n),'descend')

＝sort(Ps₁,Ps₂,Ps₄,Ps₅,'descend')＝Ps₄,Ps₅,Ps₂,Ps₁；

即当前时刻T下，5个负荷设备由大到小的消耗功率减载顺序为P_S4、P_S5、P_S2、P_S1。

进一步地，预测未来离网时刻区域内负荷设备减载控制

1)依据储能变流器额定输出功率的0.8P_batt功率减去历史同期的台变处最大负荷功率P_max，得到储能变流器带载能力的差值，即ΔP_ba＝0.8P_batt-P_max；

2)分析判断离网时刻发生时当ΔP_ba≥0时，储能变流器满足全部带载能力；

3)当ΔP_ba＜0时，将历史同期的台变处最大负荷功率P_max减去当前采集到区域内所有负荷功率求和∑P_Si，再与储能变流器额定输出功率的0.8P_batt功率差值计算，得到储能变流器带载能力的差值，即ΔP_ba＝0.8P_batt-(P_max-∑P_Si)；

①当ΔP_ba≥0时，储能变流器满足带载能力，区域并离网多负荷响应控制装置将储能变流器带载能力的差值ΔP_ba与当前采集到区域内所有负荷功率求和∑P_Si得到区域内需要减载功率P_sba，即P_sba＝∑P_si-ΔP_ba，由此依据负荷设备减载顺序选取若干台负荷设备消耗功率之和小于等于区域内需要减载功率P_sba，当监测到载波离网状态的编码命令信号时，控制器依据此分析对区域内相应的负荷设备减载；

②当ΔP_ba＜0时，依据负荷设备减载顺序将区域内所有的负荷设备进行减载，当监测到载波离网状态的编码命令信号时，控制器依据此分析对区域内相应的负荷设备减载；其中，ΔP_ba为储能变流器带载能力的差值；P_sba为区域内需要减载功率；∑P_Si为当前采

集到区域内所有负荷功率求和；P_max为历史同期的台变处最大负荷功率；

进一步地，当接收到离网控制命令时，按当前时刻负荷设备的所述减载顺序，对每台负荷设备进行关闭；其中，对每台负荷设备进行关闭时，若所述出口电压U_ac大于等于上限电压系数δ_u与上限标准U_ugb的乘积，即U_ac≥δu·U_ugb，需暂停对后续负荷设备的关闭，同时并/离网多负荷响应控制分析器判断功率因数α_u，当α_u≤-0.8时，容性负荷偏大，应增加感性负荷功率，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性，将减载后的感性负荷设备重新投入；

当α_u≤0.8时，感性负荷偏大，应增加容性负荷功率，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性，将减载后的容性负荷设备重新投入。

当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≤δ_u·U_ugb时，将维持当前负荷运行状态。

所述上限电压系数δ_u取值范围为0.9～1.0。

例如，根据电网常规技术规范约定低压配电网的上限标准为110％标准电压，即U_ugb为110％标准电压，设定低压配电网标准电压为380V，即U_ugb＝110％×380V＝418V；取电压系数为δ_u 0.95，即并/离网多负荷响应控制装置中的控制模块监测出口电压U_ac≥δu·U_ugb＝0.95×418V＝397.1V，控制装置通过开关控制装置暂停对后续负荷设备的关闭。当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≤397.1V时，将维持当前负荷运行状态。

进一步地，当接收到并网控制命令时，将每台负荷设备的消耗功率由小到大排序，按照排序依次投入运行。其中，将每台负荷设备排序依次投入运行时，若出口电压U_ac小于等于下限电压系数δ_l与下限标准U_lgb，即U_ac≤δ_l·U_lgb时，暂停对后续负荷设备的投入运行，同时并/离网多负荷响应控制分析器判断功率因数α_u，当α_u≤0.8时，感性负荷偏大，应选择感性负荷功率减载，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性进行减载；当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≥δ_l·U_lgb时，将维持当前负荷运行状。所述下限电压系数δ_l取值范围为1.0～1.1。

例如，根据电网常规技术规范约定低压配电网的下限标准为90％标准电压，即U_lgb为90％标准电压，设定低压配电网标准电压为380V，U_lgb＝90％×380V＝342V，取下限电压系数δ_l为1.05，即并/离网多负荷响应控制装置中的控制模块监测出口电压，控制装置通过开关控制装置暂停对后续负荷设备的投入运行。当并/离网多负荷响应控制装置中的控制模块监测出口电压趋于稳定在U_ac±5％≥δ_l·U_lgb＝1.05×342V＝359.1V时，将剩余负荷设备继续由小到大的排序依次投入运行。

本申请提供了一种区域并离网多负荷响应控制装置及其方法，控制装置包括控制模块、载波接收模块、短路监测模块、接触器驱动模块、电压传感器、若干个电流传感器和若干个接触器；方法包括通过电压传感器和电流传感器实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率；将现时刻和未来24小时每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序，根据排序剔除不在线负荷设备并实时调整每台负荷设备减载顺序；当接收到离网控制命令时，按当前时刻减载顺序，对每台负荷设备进行关闭；当接收到并网控制命令时，将每台负荷设备的消耗功率由小到大排序，按照排序依次投入运行。克服了目前负荷设备投切装置仅依靠被动式检测配电网过/欠压、过/欠频等相关电量变化情况确定是否发生保护动作的缺点。实现快速响应，稳定电网电压，减小分布式发电系统对电网的冲击，保障配电网中负荷安全稳定运行。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种区域并离网多负荷响应控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

初始化设定，其中包括：负荷属性：感性、容性、阻性和功率；微电网的储能变流器额定输出功率P_batt；过去1年尺度的以1小时为单位台变处最大负荷功率P_max、非主要负荷最大功率P_nmax；

通过电压传感器和电流传感器实时监测每个端口的负荷电流及出口电压，确定每台负荷设备的消耗功率；

将每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序及负荷特性标定，以及未来24小时每台负荷设备的消耗功率由大到小进行排序及负荷特性标定；

根据所述排序剔除不在线的负荷设备并实时调整每台负荷设备减载顺序；

预测未来离网时刻区域内减载负荷设备当接收到离网控制命令时，按当前时刻负荷设备的属性和所述减载顺序，对每台负荷设备进行关闭；

当接收到并网控制命令时，将每台负荷设备的属性和消耗功率由小到大排序，按照排序依次投入运行。

2.根据权利要求1所述的一种区域并离网多负荷响应控制方法，其特征在于，由于负荷设备的消耗功率随时间改变，需要剔除当前时刻下不在线的负荷设备，此处引入进程函数processDate进行筛选，按照下式对所述不在线负荷设备进行剔除，方便精准控制，得到此时所有在线设备功率集合G1，G1表达式如下：

其中，S₁为第1台负荷，S₂为第2台负荷，S_n为第n台负荷，n为≥1的整数；

为第1台负荷某一时刻的负荷功率，

为第2台负荷某一时刻的负荷功率，P_Sn为第n台负荷某一时刻的负荷功率；processDate为筛选不在线状态负荷设备的函数；P_SnState为负荷设备状态，n为负荷设备数量。

3.根据权利要求1所述的一种区域并离网多负荷响应控制方法，其特征在于，引入sort排序函数构建当前某一时刻下负荷设备消耗功率由大到小降序表达式G2的减载顺序函数，所述实时调整每台负荷设备减载顺序按照下式进行：

其中，S₁为第1台负荷，S₂为第2台负荷，S_n为第n台负荷，n为≥1的整数；

为第1台负荷某一时刻的负荷功率，

为第2台负荷某一时刻的负荷功率，P_Sn为第n台负荷某一时刻的负荷功率；sort为某一时刻的排序函数；processDate为筛选不在线状态负荷设备的函数；P_SnState为负荷设备状态，n为负荷设备数量。

4.根据权利要求1所述的一种区域并离网多负荷响应控制方法，其特征在于，预测未来离网时刻区域内减载负荷设备

1)依据储能变流器额定输出功率的0.8P_batt功率减去历史同期的台变处最大负荷功率P_max，得到储能变流器带载能力的差值，即ΔP_ba＝0.8P_batt-P_max；

2)分析判断离网时刻发生时当ΔP_ba≥0时，储能变流器满足全部带载能力；

3)当ΔP_ba＜0时，将历史同期的台变处最大负荷功率P_max减去当前采集到区域内所有负荷功率求和∑P_Si，再与储能变流器额定输出功率的0.8P_batt功率差值计算，得到储能变流器带载能力的差值，即ΔP_ba＝0.8P_batt-(P_max-∑P_Si)；

①当ΔP_ba≥0时，储能变流器满足带载能力，区域并离网多负荷响应控制装置将储能变流器带载能力的差值ΔP_ba与当前采集到区域内所有负荷功率求和∑P_Si得到区域内需要减载功率P_sba，即P_sba＝∑P_si-ΔP_ba，由此依据负荷设备减载顺序选取若干台负荷设备消耗功率之和小于等于区域内需要减载功率P_sba，当监测到载波离网状态的编码命令信号时，控制器依据此分析对区域内相应的负荷设备减载；

②当ΔP_ba＜0时，依据负荷设备减载顺序将区域内所有的负荷设备进行减载，当监测到载波离网状态的编码命令信号时，控制器依据此分析对区域内相应的负荷设备减载；

其中，ΔP_ba为储能变流器带载能力的差值；P_sba为区域内需要减载功率；∑P_Si为当前采集到区域内所有负荷功率求和；P_max为历史同期的台变处最大负荷功率。

5.根据权利要求3所述的一种区域并离网多负荷响应控制方法，其特征在于，当离网发生后，在对每台负荷设备进行继续关闭步骤中包括实时采集监测控制器监测出口电压U_ac和功率因数α_u，若所述出口电压U_ac大于等于上限电压系数δ_u与上限标准U_ugb的乘积，即U_ac≥δu·U_ugb，需暂停对后续负荷设备的关闭，并分析器判断功率因数α_u，当α_u≤-0.8时，容性负荷偏大，应增加感性负荷功率，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性，将减载后的感性负荷设备重新投入；当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≤δ_u·U_ugb时，维持当前负荷运行状态；所述上限电压系数δ_u取值范围为0.9～1.0。

6.根据权利要求5所述的一种区域并离网多负荷响应控制方法，其特征在于，当并网发生后将每台负荷设备排序依次投入运行步骤中包括若出口电压U_ac小于等于下限电压系数δ_l与下限标准U_lgb，即U_ac≤δ_l·U_lgb时，暂停对后续负荷设备的投入运行，同时并/离网多负荷响应控制分析器判断功率因数α_u，当α_u≤0.8时，感性负荷偏大，应选择感性负荷功率减载，依据负荷设备的减载顺序和负荷特性进行减载；

当出口电压U_ac趋于稳定在U_ac±5％≥δ_l·U_lgb时，将维持当前负荷运行状态；所述下限电压系数δ_l的取值范围为1.0～1.1。

7.一种区域并离网多负荷响应控制装置，其特征在于，包括控制模块、载波接收模块、短路监测模块、接触器驱动模块、电压传感器、若干个电流传感器和若干个接触器；

若干个所述接触器的输入端均与电网连接，且与所述电压传感器并联；若干个所述接触器的输出端一一串联若干个所述电流传感器，若干个所述接触器的控制端与所述接触器驱动模块连接；若干个所述电流传感器的输出端均与所述短路监测模块的输入端连接；所述短路监测模块的输出端与所述控制模块的输入端连接；所述接触器驱动模块的输入端与所述控制模块的输出端连接；所述接触器驱动模块的控制端与所述短路监测模块的控制端连接；所述载波接收模块的输入端与电网连接，所述载波接收模块的输出端与所述控制模块的输入端连接。

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