CN115275970A - 一种供电系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

一种供电系统和控制方法，能够提高处理故障穿越的可靠度。供电系统包括：逆变器以及故障穿越控制设备，故障穿越控制设备用于：检测并网点的电压；在检测到并网点的电压发生异常的情况下，向逆变器发送故障穿越启动指令，故障穿越启动指令用于指示并网点的电压发生异常；逆变器还用于：接收故障穿越启动指令；根据故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，故障穿越模式包括向电网输出无功电流，无功电流用于纠正并网点的电压。

Description

一种供电系统和控制方法

技术领域

本申请涉及电路技术领域，并且更具体地，涉及一种供电系统和控制方法。

背景技术

供电系统也可以称为电站，其用于产生电能，并在并网点将电能进行汇集、升压，然后送入电网。供电系统中通常包括逆变器，其用于将直流电转换为交流电。供电系统并入电网之后，逆变器将在电网正常时按照电网调度的指令发出有功或无功指令。当电网发生以短时的低电压和过电压为主要特征的电网扰动时，逆变器要保证在规定时间内不脱网连续运行，并通过向电网提供无功电流，以对异常的电压进行纠偏，该过程称为“故障穿越”。

目前在处理故障穿越问题时，主要通过供电系统的逆变器根据自身端口电压与阈值的关系判断是否启动故障穿越模式，但由于供电系统运行状态与电网运行状态中存在诸多不确定因素。例如供电系统内部功率差异使逆变器机端电压与并网点电压存在一定误差，从而导致故障穿越误触发、不触发或重复触发等不可靠触发的问题。此外，电网在经受剧烈扰动后，可能无法在短时间内恢复到故障前的状态，即并网点电压会持续性异常，从而逆变器将停留在故障穿越模式，这可能导致电网调度无法管理甚至脱网的情况。

发明内容

本申请提供一种供电系统和控制方法，能够判断电网电压是否发生异常，可靠触发故障穿越模式，从而提高处理故障穿越的可靠度。

第一方面，提供了一种供电系统，包括：逆变器，用于接收发电模块输出的直流电，并在将所述直流电转换为交流电之后，通过并网点将电能输出至电网，所述并网点是指对所述供电系统输出的电能进行汇集的节点；故障穿越控制设备，用于：检测所述并网点的电压；在检测到所述并网点的电压发生异常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越启动指令，所述故障穿越启动指令用于指示所述并网点的电压发生异常；所述逆变器还用于：接收所述故障穿越启动指令；根据所述故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，所述故障穿越模式包括向所述电网输出无功电流，所述无功电流用于纠正所述并网点的电压。

通过在供电系统中设置故障穿越控制设备，由故障穿越控制设备直接检测并网点的电压，并向逆变器发送故障穿越启动指令，而并非由逆变器侧确定是否启动故障穿越模式，从而能够准确的检测电网是否发生异常，提高了处理故障穿越的可靠度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述并网点的电压发生异常的情况包括：所述并网点的电压高于第一电压阈值的时长超过第一预设时长；或者，所述并网点的电压低于第二电压阈值的时长超过第二预设时长，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越启动指令还用于在所述故障穿越模式下，指示所述逆变器根据并网点的电压调整所述无功电流的大小。

故障穿越启动指令还用于指示故障穿越控制设备检测的并网点电压，以便于逆变器根据并网点电压来计算无功电流，从而提高了计算无功电流的准确性，提高了处理故障穿越的可靠度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越启动指令还用于指示所述无功电流的大小，以使得所述逆变器根据所述故障穿越启动指令确定所述无功电流的大小。

故障穿越启动指令还用于指示故障穿越控制设备计算的无功电流，以便于逆变器根据故障穿越启动指令确定无功电流，从而提高了无功电流的准确性，提高了处理故障穿越的可靠度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越模式为第一故障穿越模式，所述无功电流为第一无功电流，所述逆变器还用于：检测所述逆变器的输出电压；在所述逆变器的输出电压发生异常的情况下，执行第二故障穿越模式，所述第二故障穿越模式包括向所述电网输出第二无功电流，所述第二无功电流用于纠正所述并网点的电压；确定在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内是否接收到所述故障穿越启动指令；所述逆变器具体用于：在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内接收到所述故障穿越启动指令的情况下，根据所述故障穿越启动指令执行所述第一故障穿越模式；所述逆变器还用于：在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内未接收到所述故障穿越启动指令的情况下，停止执行所述第二故障穿越模式。

不同于完全由逆变器独立启动、停止与控制的故障穿越方案，而是由故障穿越控制设备主导、由逆变器配合，利用故障穿越控制设备进行电压的分析并生成故障穿越启动与解除指令。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越控制设备还用于：在所述并网点的电压恢复正常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越解除指令，所述故障穿越解除指令用于指示所述并网点的电压恢复正常；所述逆变器还用于：接收所述故障穿越解除指令；根据所述故障穿越解除指令，停止执行所述故障穿越模式。

通过在供电系统中设置故障穿越控制设备，由故障穿越控制设备直接检测并网点的电压，并向逆变器发送故障穿越解除指令，而并非由逆变器侧确定是否结束故障穿越模式，从而能够准确的确定电网是否恢复正常，提高了处理故障穿越的可靠度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，在所述逆变器接收所述故障穿越解除指令之前，所述逆变器还用于：检测所逆变器的输出电压；在所述逆变器的输出电压超过第五电压阈值的情况下，控制所述无功电流小于或等于第一电流上限值。

逆变器在结束故障穿越模式之前，可以检测逆变器的输出电压，在逆变器的输出电压恢复到一定数值(即大于第五电压阈值)时，可以控制无功电流的上限小于第一电流上限值，从而防止电网的电压恢复超调，从而提高处理故障穿越的可靠度。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述并网点的电压恢复正常包括：所述并网点的电压低于第三电压阈值且高于第四电压阈值的时长大于第三预设时长。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越控制设备具体用于根据预设周期对所述并网点的电压进行采样检测。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述系统还包括中继路由，所述故障穿越控制设备具体用于通过所述中继路由向所述逆变器发送所述故障穿越启动指令。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述供电系统中还包括变压单元，所述变压单元用于接收所述逆变器输出的交流电，并在进行升压处理之后，将电能输出至所述并网点。

第二方面，提供了一种供电系统的控制方法，所述供电系统包括：逆变器，用于接收发电模块输出的直流电，并在将所述直流电转换为交流电之后，通过并网点将电能输出至电网，所述并网点是指对所述供电系统输出的电能进行汇集的节点；所述方法包括：故障穿越控制设备检测所述并网点的电压；所述故障穿越控制设备在检测到所述并网点的电压发生异常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越启动指令，所述故障穿越启动指令用于指示所述并网点的电压发生异常；所述逆变器接收所述故障穿越启动指令；所述逆变器根据所述故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，所述故障穿越模式包括向所述电网输出无功电流，所述无功电流用于纠正所述并网点的电压。

通过在供电系统中设置故障穿越控制设备，由故障穿越控制设备直接检测并网点的电压，并向逆变器发送故障穿越启动指令，而并非由逆变器侧确定是否启动故障穿越模式，从而能够准确的检测电网是否发生异常，提高了处理故障穿越的可靠度。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述并网点的电压发生异常的情况包括：所述并网点的电压高于第一电压阈值的时长超过第一预设时长；或者，所述并网点的电压低于第二电压阈值的时长超过第二预设时长，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，，所述故障穿越启动指令还用于在所述故障穿越模式下，指示所述逆变器根据并网点的电压调整所述无功电流的大小。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越启动指令还用于指示所述无功电流的大小，以使得所述逆变器根据所述故障穿越启动指令确定所述无功电流的大小。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越模式为第一故障穿越模式，所述无功电流为第一无功电流，所述方法还包括：所述逆变器检测所述逆变器的输出电压；所述逆变器在所述逆变器的输出电压发生异常的情况下，执行第二故障穿越模式，所述第二故障穿越模式包括向所述电网输出第二无功电流，所述第二无功电流用于纠正所述并网点的电压；所述逆变器确定在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内是否接收到所述故障穿越启动指令；所述逆变器根据所述故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，包括：在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内接收到所述故障穿越启动指令的情况下，根据所述故障穿越启动指令执行所述第一故障穿越模式；所述方法还包括：在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内未接收到所述故障穿越启动指令的情况下，停止执行所述第二故障穿越模式。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：所述故障穿越控制设备在所述并网点的电压恢复正常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越解除指令，所述故障穿越解除指令用于指示所述并网点的电压恢复正常；所述逆变器接收所述故障穿越解除指令；所述逆变器根据所述故障穿越解除指令，停止执行所述故障穿越模式。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，在所述逆变器接收所述故障穿越解除指令之前，所述方法还包括：所述逆变器检测所逆变器的输出电压；所述逆变器在所述逆变器的输出电压超过第五电压阈值的情况下，控制所述无功电流小于或等于第一电流上限值。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述并网点的电压恢复正常包括：所述并网点的电压低于第三电压阈值且高于第四电压阈值的时长大于第三预设时长。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述故障穿越控制设备检测所述并网点的电压，包括：所述故障穿越设备根据预设周期对所述并网点的电压进行采样检测。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述供电系统中还包括中继路由，所述故障穿越控制设备在检测到所述并网点的电压发生异常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越启动指令，包括：所述故障穿越控制设备通过所述中继路由向所述逆变器发送所述故障穿越启动指令。

结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述供电系统中还包括变压单元，所述变压单元用于接收所述逆变器输出的交流电，并在进行升压处理之后，将电能输出至所述并网点。

第三方面，提供了一种故障穿越控制设备，所述故障穿越控制设备能够实现第二方面或第二方面中的任一种可能的实现方式中的故障穿越控制设备执行的方法。

第四方面，提供了一种逆变器，所述逆变器能够实现第二方面或第二方面中的任一种可能的实现方式中的逆变器执行的方法。

附图说明

图1是适用于本申请实施例的应用场景的结构示意图。

图2是本申请实施例的供电系统200的结构示意图。

图3是本申请实施例的故障穿越的控制方法的流程示意图。

图4是本申请又一实施例的故障穿越的控制方法的流程示意图。

图5是与图4对应的故障穿越过程的状态示意图。

具体实施方式

为了便于理解，首先介绍本申请实施例中涉及的若干术语。

有功功率：是指保持电力系统正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其它形式的能量的电功率。其它形式的能量例如包括机械能、光能、热能等。

无功功率：是指电力系统中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的功率，它主要用于电力系统中电场与磁场的能量交换，而不表现为对外做功。

无功电流：是指与无功功率对应的电流。

正序电压：是指三相电压按照A、B、C的顺序排列，各自保持相角。即A相领先B相120度，B相领先C相120度，C相领先A相120度。应理解，交流电力系统通常为ABC三相的，而电力系统的正序，负序，零序分量便是根据ABC三相的顺序来确定的。

负序电压：是指三相电压按照A、B、C的顺序逆向排列，各自保持相角。即A相落后B相120度，B相落后C相120度，C相落后A相120度。

零序电压：是指ABC三相相位相同。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

为了便于理解本申请实施例，首先结合图1说明本申请的应用场景。图1是适用于本申请实施例的应用场景的结构示意图。如图1所示，供电系统100用于给电网供电。供电系统100包括发电模块110和电压转换模块120。作为示例，发电模块110用于生成直流电。作为示例，发电模块110可以包括光伏(photovoltaic，PV)组件111，光伏组件111将太阳能转化为电能，并输出直流电。电压转换模块120包括逆变器121和变压单元122。逆变器121将光伏组件111输出的直流电转换为交流电，变压单元122对逆变器121输出的直流电进行升压，然后经过并网点将高压交流电传送至电网，向电网供电。上述并网点是指对所述供电系统100输出的电能进行汇集的节点。

在一些示例中，上述供电系统100中也可以不包括变压单元122。

可选地，上述发电模块110还可以为风力发电系统或者其它类型的发电系统。

进一步地，逆变器121还可以检测自身的输出电压是否异常，如果发生异常，逆变器启动故障穿越模式，向电网发送无功电流，对异常的电压进行纠偏。

在一些示例中，上述变压单元122可包括低压/中压变压器以及中压/高压变压器。其中，低压/中压变压器用于将低压交流电转换为中压交流电，并将中压交流电输出至中压/高压变压器，中压/高压变压器用于将中压交流电转换为高压交流电，然后通过并网点将高压交流电送入电网。

应理解，图1的供电系统100仅是为了说明本申请实施例的应用场景，并不作为对本申请的限制。上述供电系统100还可以作适当的变形，或者供电系统100中还可以包括其它设备、功能模块或单元，也可以减少部分设备、功能模块或单元。

应理解，本申请实施例对电路的连接关系不做限定，在实际应用中，图1中的各个部件之间可能还连接有其他的设备。

为了提高检测和管理电网故障穿越的可靠度，本申请实施例提供了一种供电系统以及控制方法，该供电系统中设置有故障穿越控制设备，该故障穿越控制设备可用于检测并网点的电压，并在并网点发生异常的情况下，向逆变器发送控制指令，以启动故障穿越模式。该方案可以提高处理故障穿越的可靠度。接下来将结合附图，详细说明本申请实施例中的方案。

图2是本申请实施例的供电系统200的结构示意图。如图2所示，供电系统200中包括发电模块110、电压转换模块220以及故障穿越控制设备230。电压转换模块220中包括逆变器210以及变压单元122。发电模块110以及变压单元122的功能与图1中相同或相似，此处不再赘述。

在一些示例中，供电系统200中也可以不包括变压单元122。

故障穿越控制设备230可以用于：检测并网点的电压；在检测到并网点的电压发生异常的情况下，向逆变器210发送故障穿越启动指令，故障穿越启动指令用于指示并网点的电压发生异常。

应理解，并网点是指对供电系统200输出的电能进行汇集或升压处理的节点，若并网点的电压异常，则表示电网电压异常，即电网电压发生了扰动。

在一些示例中，故障穿越控制设备230具体用于根据预设周期对并网点的电压进行采样检测。

逆变器210用于：接收故障穿越启动指令；根据故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，故障穿越模式包括向电网输出无功电流，无功电流用于纠正并网点的电压。

在一些示例中，故障穿越控制设备230与逆变器210之间可设置有中继路由240，故障穿越控制设备230可通过中继路由240与逆变器210进行通信。例如，故障穿越控制设备230通过中继路由240向逆变器210发送故障穿越启动指令。

可选地，逆变器210可通过交流电缆与变压单元122相连。逆变器210和中继路由240之间可通过光纤相连。

可选地，并网点处可设置有电压传感器和/或电力传感器，以对并网点的三相电压和三相电流转换至可测量范围。

在本申请实施例中，通过在供电系统中设置故障穿越控制设备，由故障穿越控制设备直接检测并网点的电压，并向逆变器发送故障穿越启动指令，而并非由逆变器侧确定是否启动故障穿越模式，从而能够准确的检测电网是否发生异常，提高了处理故障穿越的可靠度。

可选地，上述故障穿越控制设备230还可以称为站级控制器，即设置于电站中的控制设备。故障穿越控制设备230能够实时对并网点电压进行分析并生成故障穿越的启动、停止指令，以及其它类型故障穿越控制指令。应理解，上述故障穿越控制设备230可以独立设置，也可以集成在其它设备中，本申请对此不作限定。

在一些示例中，并网点的电压发生异常的情况包括：并网点的电压高于第一电压阈值的时长超过第一预设时长；或者，并网点的电压低于第二电压阈值的时长超过第二预设时长，第一电压阈值大于第二电压阈值。其中，第一电压阈值、第二电压阈值、第一预设时长以及第二预设时长的大小可根据实践确定。

作为示例，假设第一电压阈值0.8kV(千伏特)，第二电压阈值为0.6kV，第一预设时长和第二预设时长均为10ms(毫秒)，则当检测到并网点电压在10ms以上的时长内均高于0.8kV或在10ms以上的时长内均低于0.6kV时，确定并网点电压发生异常情况。

在一些示例中，该第一电压阈值和第二电压阈值设置的主要依据包括以下几项：

i)能有效区别于正常运行模式时的电压，避免误判；

ii)具有一定的抗干扰性，可以控制检测误差或是外界功率波动等的影响；

iii)综合考虑逆变器和故障穿越控制设备的识别难度。

在一些示例中，假设将电网正常运行时并网点的电压为电压参考值，则可以将第一电压阈值设置为电压参考值的110％～120％，将第二电压阈值设置为电压参考值的80％～90％。例如，第一电压阈值为电压参考值的115％，第二电压阈值为电压参考值的85％。

可选地，上述所述故障穿越启动指令还可以用于确定无功电流大小。在一个示例中，所述故障穿越启动指令还用于在所述故障穿越模式下，指示所述逆变器210根据并网点的电压调整所述无功电流的大小。或者说，所述故障穿越控制设备230可以控制所述逆变器210根据并网点的电压确定无功电流的大小。作为示例，所述故障穿越启动指令还用于指示所述并网点的电压的大小，所述逆变器210具体用于：根据所述并网点的电压的大小计算所述无功电流的大小；向所述电网输出所述无功电流。具体地，逆变器210可根据并网点电压的大小与电压参考值的差值，经过运算转化为需要向电网输出的无功电流的大小，以输出该无功电流对异常的电压进行纠偏。

在另一个示例中，所述故障穿越启动指令还用于指示所述无功电流的大小。具体地，故障穿越控制设备230可自行计算需要向电网输出的无功电流的大小，并通过故障穿越启动指令向逆变器210指示无功电流的大小。逆变器210可直接根据故障穿越启动指令向电网输出该无功电流，以纠正异常的电压。

应理解，本申请实施例中有逆变器210执行的处理指令的功能和计算功能可以由设置于逆变器210中的控制器执行。

可选地，逆变器210也可以检测自身的输出电压是否异常，如果发生异常，自行确定是否启动故障穿越模式。但是逆变器210的自身指令的优先级小于故障穿越控制设备发送的指令，即若逆变器210自身确定的工作模式与从故障穿越控制设备接收到的指令指示的工作模式不同时，则需要根据故障穿越控制设备发送的指令执行。上述工作模式包括正常工作模式和故障穿越模式。

在一些示例中，假设由故障穿越控制设备230触发的故障穿越模式为第一故障穿越模式，其对应的无功电流为第一无功电流，由逆变器210触发的故障穿越模式为第二故障穿越模式，其对应的无功电流为第二无功电流。则逆变器210还用于：检测逆变器210的输出电压；在逆变器210的输出电压发生异常的情况下，执行第二故障穿越模式，第二故障穿越模式包括向电网输出第二无功电流，第二无功电流用于纠正并网点的电压；确定在开始执行第二故障穿越模式之后的第四预设时长内是否接收到故障穿越启动指令；在开始执行第二故障穿越模式之后的第四预设时长内接收到故障穿越启动指令的情况下，根据故障穿越启动指令执行第一故障穿越模式；在开始执行第二故障穿越模式之后的第四预设时长内未接收到故障穿越启动指令的情况下，停止执行第二故障穿越模式，并执行正常工作模式。

应理解，上述第四预设时长可根据实践确定，本申请对此不作限定。

可以理解为，逆变器210的故障穿越模式启动，需同时考虑两个条件：一是逆变器210检测到电压异常，二是是否在规定时间内接收到来自故障穿越控制设备230的故障穿越启动指令。在符合条件一的条件下，逆变器210可以暂时启动第一故障穿越模式，但是若在规定时间内未接收到故障穿越启动指令，逆变器210需要停止第一故障穿越模式。在接收到故障穿越启动指令的情况下，逆变器210可根据故障穿越启动指令确定无功电流的大小，并启动第二故障穿越模式。

其中，在第一故障穿越模式下，由逆变器210自行根据自身检测的输出电压确定无功电流的大小。在第二故障穿越模式下，由逆变器210根据故障穿越启动指令指示的并网点电压的大小或者无功电流的大小，确定无功电流的大小。

在本申请实施例中，不同于完全由逆变器独立启动、停止与控制的故障穿越方案，而是由故障穿越控制设备主导、由逆变器配合，利用故障穿越控制设备进行电压的分析并生成故障穿越启动与解除指令。

可选地，故障穿越控制设备230还用于向逆变210发送其它与故障穿越有关的指令。例如，故障穿越控制设备230还用于：在并网点的电压恢复正常的情况下，向逆变器210发送故障穿越解除指令，故障穿越解除指令用于指示并网点的电压恢复正常；逆变器210还用于：接收故障穿越解除指令；根据故障穿越解除指令，停止执行故障穿越模式。

在一些示例中，故障穿越控制设备230在检测到并网点电压发生异常后，还可以继续检测并网点电压是否恢复正常。在检测到并网点电压恢复正常之后，故障穿越控制设备230向逆变器210发送故障穿越解除指令，在逆变器210接收到该故障穿越解除指令之后，则解除故障穿越模式，加载发生故障穿越之前的功率输出设定值，故障穿越暂态过程结束，恢复正常工作模式。

可选地，上述故障穿越解除指令也可以称为故障穿越停止指令。

可选地，故障穿越控制设备230判断并网点电压恢复正常的情况包括：并网点的电压低于第三电压阈值且高于第四电压阈值的时长大于第三预设时长。

其中，上述第三电压阈值、第四电压阈值和第三预设时长可根据实践确定，本申请实施例对此不作限定。

应理解，上述第一电压阈值和第二电压阈值为故障穿越启动阈值，第三电压阈值和第四电压阈值为故障穿越退出阈值。在一些示例中，第一电压阈值大于第三电压阈值，第二电压阈值小于第四电压阈值。

在一些示例中，在逆变器210接收故障穿越解除指令之前，逆变器210还用于：检测逆变器210的输出电压；在逆变器210的输出电压超过第五电压阈值的情况下，控制无功电流小于或等于第一电流上限值。

其中，上述第五电压阈值和第一电流上限值可根据实践确定，本申请实施例对此不作限定。

可以理解为，逆变器210的故障穿越恢复逻辑包含两个步骤：一是检测逆变器自身电压并设定输出的无功电流的上限，二是在接收到故障穿越解除指令之后，才彻底结束故障穿越模式。

在本申请实施例中，逆变器在结束故障穿越模式之前，可以检测逆变器的输出电压，在逆变器的输出电压恢复到一定数值(即大于第五电压阈值)时，可以控制无功电流的上限小于第一电流上限值，从而防止电网的电压恢复超调，从而提高处理故障穿越的可靠度。

在本申请的实施例中，故障穿越控制设备能够对并网点电压进行测量与分析并生成故障穿越的启动或停止指令，逆变器能够综合自身机端电压和故障穿越控制设备的启动或停止指令，完成故障穿越过程中的电流控制，以避免逆变器由于电网运行状态和/或供电系统运行状态存在的多种不确定因素引起的不可靠触发问题，实现对故障穿越的可靠触发，保障供电系统在电网发生故障或扰动时不脱网连续运行。

下面将结合图3对本申请中的供电系统的故障穿越的控制方法进行详细描述。

图3是本申请实施例中供电系统的故障穿越的控制方法的流程示意图。如图3所示，该控制方法包括如下内容。S310，故障穿越控制设备检测供电系统中并网点电压，以确定并网点电压是否发生异常。

在具体示例中，若供电系统中电站并网点电压在预设时间段(例如10ms)高于第一电压阈值或低于第二电压阈值，则故障穿越控制设备判定并网点电压发生异常，此时，需要供电系统在规定时间段内保证不脱网，并要对异常的电压纠偏，完成故障穿越过程。

S311，在并网点电压发生异常的情况下，故障穿越控制设备向逆变器发送故障穿越启动指令。

具体地，该故障穿越启动指令用于指示电压发生异常。可选地，该故障穿越指令还可实现以下至少一项功能：(1)指示并网点电压的大小，即故障穿越控制设备通过隐式的方式告诉逆变器需要向电网输出的无功电流大小。(2)指示所述逆变器向所述电网输出无功电流的大小。

S312，逆变器根据故障穿越启动指令，启动故障穿越模式。

具体地，逆变器根据故障穿越指令，确定需要向电网输出的无功电流的大小，并启动故障穿越模式，以向电网输出无功电流。

例如，逆变器根据并网点电压得出并网点的异常电压值，并将该异常电压值与电压参考值的差值，经过运算转化为需要向电网输出的无功电流的大小，以输出该无功电流对异常的电压进行纠偏，完成故障穿越逻辑。电压参考值指并网点正常运行时的电压。

又例如，逆变器直接根据故障穿越启动指令确定需要输出无功电流的大小，向电网输出该无功电流。

在本申请的实施例中，故障穿越控制设备可以实时检测并网点的电压，根据并网点电压判断电压是否发生异常，并生成相应的故障穿越指令，使得逆变器根据该故障穿越指令实现对故障穿越的可靠触发，从而提高处理电网故障或扰动的速度和可靠度。

图4是本申请又一实施例的故障穿越的控制方法的流程示意图。图5是与图4对应的故障穿越过程的状态示意图。下面结合图4和图5介绍供电系统中处理故障穿越的详细过程。

S410，在初始状态下，故障穿越设备检测并网点电压。

具体地，故障穿越设备可以根据周期T对并网点的三相电压和电流进行采样，并从中提取正序、负序、零序电压分量或正序、负序、零序电流分量。作为示例，该采样周期T为0.833ms。

在初始状态下，逆变器可以根据电网发出的调度指令，输出对应的有功功率或无功功率。与此同时，逆变器还可以对自身的输出电压进行采样，以确定自身输出的电压是否发生异常。

S411，T1时刻，电网发生一定幅度的扰动。

S412，T2时刻，故障穿越控制设备确定并网点电压发生异常，并发送故障穿越启动指令。

在具体示例中，若故障穿越控制设备测得并网点电压高于第一电压阈值或低于第二电压阈值的持续时间大于预设时长，则判定并网点电压发生异常，并向逆变器发送故障穿越启动指令。该故障穿越启动指令用于指示并网点电压发生异常，并且还可以用于指示并网点电压的大小或需要向电网输出的无功电流的大小。若判定并网点的电压并未发生异常，则故障穿越控制设备维持正常运行，持续监控并网点的正序、负序、零序电压和正序、负序、零序电流。

在一些示例中，无功电流大小是通过将并网点的电压参考值与电压实测值之差，经过运算转化为无功电流的增量(包括正序、负序)所得。电压参考值可以指并网点正常运行时的电压。

可选地，该过程为将电压参考值与电压实测值偏差大小百分比，与提前预设的常数系数K相乘，作为故障穿越期间注入电流的增量百分比，按此方式计算需要注入的无功电流对异常的电压纠偏。

在一些示例中，故障穿越控制设备可以通过南向网络广播故障穿越启动指令。

S413，T3时刻，逆变器检测自身的输出电压，判断逆变器的输出电压发生异常，启动第二故障穿越模式。

在一些示例中，若逆变器测得自身电压异常，则启动第二故障穿越模式，输出第二无功电流，否则正常运行。

S414，中继路由接收故障穿越设备发送的故障穿越启动指令，并向下属的逆变器广播。

S415，T5时刻，逆变器接收故障穿越启动指令，并根据故障穿越启动指令，启动第一故障穿越模式。

在一些示例中，逆变器如果接收到来自故障穿越启动指令，则根据故障穿越启动指令启动第一故障穿越模式，输出无功电流。

在一些示例中，逆变器可以继续自身的输出电压检测，当输出电压恢复超过一定数值时，限制输出的无功电流的上限，防止电压恢复超调。

在一些示例中，若逆变器在一定时间段内未接收到故障穿越指令，并且当前处于第二故障穿越模式，则需取消第二故障穿越模式，回到正常运行状态，加载扰动前的功率输出设定值。

在一些示例中，逆变器未启动第二故障穿越模式，处于正常运行模式，但若接收到故障穿越启动指令，则启动第一故障穿越模式，根据故障穿越启动指令向电网提供无功电流。

S416，根据循环周期重复上述步骤S411至S415，直至多个循环周期后的T7时刻，电网扰动清除或故障清除。

作为一种电网扰动清除的可能方式，部分发电机组和/或线路故障被切除退出运行。

S417，T8时刻，故障穿越控制设备确定并网点电压恢复正常，并向逆变器发送故障穿越解除指令。

在一些示例中，满足以下任意一项条件，故障穿越控制设备就可以发出故障穿越解除指令：1，故障穿越控制设备检测到并网点电压恢复到正常范围；2，故障穿越控制设备收到来自上级电网调度的故障穿越解除指令。

在一些示例中，故障穿越控制设备可以通过南向网络广播故障穿越解除指令。

S418，T9时刻，中继路由接收该故障穿越解除指令，并向下属的逆变器广播该故障穿越解除指令。

S419，逆变器解除故障穿越模式，恢复故障前的运行状态，故障穿越暂态过程结束。

本申请实施例中，由故障穿越控制设备主导、逆变器配合，通过故障穿越控制设备进行电压的分析并生成故障穿越指令或解除指令，从而可靠启动故障穿越模式，提高故障穿越的可靠度。

在本申请实施例中，逆变器与故障穿越控制设备相协调，在故障扰动的起始、结束阶段，逆变器通过自身检测与动作，快速抑制扰动幅度、防止控制反向超调，在扰动期间跟随故障穿越控制设备的指令，同时实现了故障穿越控制的时效性和稳定性。

在本说明书中使用的术语“部件”、“模块”、“系统”等用于表示计算机相关的实体、硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如，部件可以是但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。通过图示，在计算设备上运行的应用和计算设备都可以是部件。一个或多个部件可驻留在进程和/或执行线程中，部件可位于一个计算机上和/或分布在2个或更多个计算机之间。此外，这些部件可从在上面存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。部件可例如根据具有一个或多个数据分组(例如来自与本地系统、分布式系统和/或网络间的另一部件交互的二个部件的数据，例如通过信号与其它系统交互的互联网)的信号通过本地和/或远程进程来通信。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (24)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：

逆变器，用于接收发电模块输出的直流电，并在将所述直流电转换为交流电之后，通过并网点将电能输出至电网，所述并网点是指对所述供电系统输出的电能进行汇集的节点；

故障穿越控制设备，用于：

检测所述并网点的电压；

在检测到所述并网点的电压发生异常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越启动指令，所述故障穿越启动指令用于指示所述并网点的电压发生异常；

所述逆变器还用于：

接收所述故障穿越启动指令；

根据所述故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，所述故障穿越模式包括向所述电网输出无功电流，所述无功电流用于纠正所述并网点的电压。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述并网点的电压发生异常的情况包括：

所述并网点的电压高于第一电压阈值的时长超过第一预设时长；或者，

所述并网点的电压低于第二电压阈值的时长超过第二预设时长，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述故障穿越启动指令还用于在所述故障穿越模式下，指示所述逆变器根据所述并网点的电压调整所述无功电流的大小。

4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述故障穿越启动指令还用于指示所述无功电流的大小，以使得所述逆变器根据所述故障穿越启动指令确定所述无功电流的大小。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述故障穿越模式为第一故障穿越模式，所述无功电流为第一无功电流，所述逆变器还用于：

检测所述逆变器的输出电压；

在所述逆变器的输出电压发生异常的情况下，执行第二故障穿越模式，所述第二故障穿越模式包括向所述电网输出第二无功电流，所述第二无功电流用于纠正所述并网点的电压；

确定在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内是否接收到所述故障穿越启动指令；

所述逆变器具体用于：在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内接收到所述故障穿越启动指令的情况下，根据所述故障穿越启动指令执行所述第一故障穿越模式；

所述逆变器还用于：在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内未接收到所述故障穿越启动指令的情况下，停止执行所述第二故障穿越模式。

6.如权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述故障穿越控制设备还用于：

在所述并网点的电压恢复正常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越解除指令，所述故障穿越解除指令用于指示所述并网点的电压恢复正常；

所述逆变器还用于：

接收所述故障穿越解除指令；

根据所述故障穿越解除指令，停止执行所述故障穿越模式。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述逆变器接收所述故障穿越解除指令之前，所述逆变器还用于：

检测所逆变器的输出电压；

在所述逆变器的输出电压超过第五电压阈值的情况下，控制所述无功电流小于或等于第一电流上限值。

8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述并网点的电压恢复正常包括：

所述并网点的电压低于第三电压阈值且高于第四电压阈值的时长大于第三预设时长。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述故障穿越控制设备具体用于根据预设周期对所述并网点的电压进行采样检测。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括中继路由，所述故障穿越控制设备具体用于通过所述中继路由向所述逆变器发送所述故障穿越启动指令。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其特征在于，所述供电系统中还包括变压单元，所述变压单元用于接收所述逆变器输出的交流电，并在进行升压处理之后，将电能输出至所述并网点。

12.一种供电系统的控制方法，其特征在于，所述供电系统包括：

逆变器，用于接收发电模块输出的直流电，并在将所述直流电转换为交流电之后，通过并网点将电能输出至电网，所述并网点是指对所述供电系统输出的电能进行汇集的节点；

所述方法包括：

故障穿越控制设备检测所述并网点的电压；

所述故障穿越控制设备在检测到所述并网点的电压发生异常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越启动指令，所述故障穿越启动指令用于指示所述并网点的电压发生异常；

所述逆变器接收所述故障穿越启动指令；

所述逆变器根据所述故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，所述故障穿越模式包括向所述电网输出无功电流，所述无功电流用于纠正所述并网点的电压。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述并网点的电压发生异常的情况包括：

所述并网点的电压高于第一电压阈值的时长超过第一预设时长；或者，

所述并网点的电压低于第二电压阈值的时长超过第二预设时长，所述第一电压阈值大于所述第二电压阈值。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述故障穿越启动指令还用于在所述故障穿越模式下，指示所述逆变器根据所述并网点的电压调整所述无功电流的大小。

15.如权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述故障穿越启动指令还用于指示所述无功电流的大小，以使得所述逆变器根据所述故障穿越启动指令确定所述无功电流的大小。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述故障穿越模式为第一故障穿越模式，所述无功电流为第一无功电流，所述方法还包括：

所述逆变器检测所述逆变器的输出电压；

所述逆变器在所述逆变器的输出电压发生异常的情况下，执行第二故障穿越模式，所述第二故障穿越模式包括向所述电网输出第二无功电流，所述第二无功电流用于纠正所述并网点的电压；

所述逆变器确定在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内是否接收到所述故障穿越启动指令；

所述逆变器根据所述故障穿越启动指令，执行故障穿越模式，包括：

在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内接收到所述故障穿越启动指令的情况下，根据所述故障穿越启动指令执行所述第一故障穿越模式；

所述方法还包括：

在开始执行所述第二故障穿越模式之后的第四预设时长内未接收到所述故障穿越启动指令的情况下，停止执行所述第二故障穿越模式。

17.如权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

所述故障穿越控制设备在所述并网点的电压恢复正常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越解除指令，所述故障穿越解除指令用于指示所述并网点的电压恢复正常；

所述逆变器接收所述故障穿越解除指令；

所述逆变器根据所述故障穿越解除指令，停止执行所述故障穿越模式。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，在所述逆变器接收所述故障穿越解除指令之前，所述方法还包括：

所述逆变器检测所逆变器的输出电压；

所述逆变器在所述逆变器的输出电压超过第五电压阈值的情况下，控制所述无功电流小于或等于第一电流上限值。

19.根据权利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述并网点的电压恢复正常包括：

所述并网点的电压低于第三电压阈值且高于第四电压阈值的时长大于第三预设时长。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述故障穿越控制设备检测所述并网点的电压，包括：

所述故障穿越设备根据预设周期对所述并网点的电压进行采样检测。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述供电系统中还包括中继路由，所述故障穿越控制设备在检测到所述并网点的电压发生异常的情况下，向所述逆变器发送故障穿越启动指令，包括：

所述故障穿越控制设备通过所述中继路由向所述逆变器发送所述故障穿越启动指令。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述供电系统中还包括变压单元，所述变压单元用于接收所述逆变器输出的交流电，并在进行升压处理之后，将电能输出至所述并网点。

23.一种用于供电系统的故障穿越控制设备，其特征在于，所述故障穿越控制设备用于执行权利要求12至22中任一项由故障穿越控制设备执行的方法。

24.一种用于供电系统的逆变器，其特征在于，所述逆变器用于执行权利要求12至22中任一项由逆变器执行的方法。

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