CN116111639A - 一种发电车带电同期并网控制方法及控制器 - Google Patents

一种发电车带电同期并网控制方法及控制器 Download PDF

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Abstract

一种可保证用户负荷的稳定供电的发电车带电同期并网控制方法及控制器，同时对发电车机端电压和电网电压进行不间断采样；计算发电机车机端电压的频率、幅值和相位及电网市电的电压的频率、幅值及相位，判断是否满足频率差、电压差和相角差并网条件；若满足并网需求，发电车带电同期并网控制控制发电车实现不间断供电；若不满足并网需求，显示器发出报警提醒；发电车与市电同期后，断开市电，完成发电车同期并网操作；当市电恢复正常后，由所述发电车带电同期并网控制器重新对车网两端电压进行检测，满足并网需求时，市电接入；观察市电及发电车情况，市电稳定运行后，所述发电车带电同期并网控制器发出指令，退出发电车供电，转为市电供电。

Description

一种发电车带电同期并网控制方法及控制器
技术领域
本发明属于电气控制技术领域，特别涉及一种发电车带电同期并网控制方法及控制器。
背景技术
随着居家办公逐渐成为人民群众生活的重要形式，保障居民用户不间断供电显得愈发重要。发电车作为对供电可靠性有严格要求场合的有效保电手段，具有移动灵活、方便运输和部署等特点，广泛应用于各类保电工作现场，以避免市电长时间停电检修给电力用户工作生活造成影响。
发电车采用发电机组发电，当主用电源出现故障时可提供高质量的可靠电源，实现长时间连续供电，在断电抢修中起到重要作用。现有的发电车在接入和退出电网时需要对负荷进行断电操作，造成短时供电中断，对用户造成影响。当发电车应急发电系统与市电系统切换时，考虑到其自身发电时长、节能环保、经济性和供电质量等因素，以及应急发电系统和市电系统的电压、电流、相位及频率参数不同等问题，如何保证负荷切换时无冲击电流和电压零闪动以实现平稳过渡成为应急发电自动投切系统必须解决的问题，对于保护用电负载、应急发电设备以及供电系统的稳定都有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的是要提供一种发电车带电同期并网控制方法及控制器，通过对车网并网需求条件的调节，保证用户负荷的稳定供电。
本发明的技术方案是：
一种发电车带电同期并网控制方法，包括如下步骤：
步骤一：发电车带电同期并网控制同时对发电车机端电压和电网电压进行不间断采样，得到发电车机端电压{uc1、uc2...ucn}和电网侧电压{us1、us2...usn}；
步骤二：计算发电机车机端电压的频率、幅值和相位和电网市电的电压的频率、幅值及相位；
步骤三：将步骤二对发电车机端电压与市电电压的频率差、幅值差及相角差进行比较，判断是否满足频率差、电压差和相角差并网条件；
步骤四：若满足并网需求，发电车带电同期并网控制控制发电车实现不间断供电，发电车开始并网后所述发电车带电同期并网控制器控制发电车输出电压，保证并网电压平稳过渡；若不满足并网需求，显示器发出报警提醒；
步骤五：发电车与市电同期后，断开市电，完成发电车同期并网操作；此时，发电车单独供电；
步骤六：当市电恢复正常后，由所述发电车带电同期并网控制器重新对车网两端电压进行检测，满足并网需求时，市电接入；此时，由发电车和市电一起供电；
步骤七：观察市电及发电车情况，市电稳定运行后，所述发电车带电同期并网控制器发出指令，退出发电车供电，转为市电供电。
进一步，步骤四所述发电车带电同期并网控制器控制发电车的具体过程如下：
首先确定发电车并网过程的动态系数，构造动态系数A0，设置偏差校正系数H，设置误差加权系数Q，设置控制加权系数R：
将预测输出值Ucn(t)与实际检测到的实际输出值Uc(t)进行比较，进行误差修正，如下式所示：
e(t)＝Uc(t)-Ucn(t)
通过引入系统误差修正矩阵H并移动系统的预测修正输出值，可以得到方程如下：
Uc,cor(t+1)＝Ucn(t)+H·e(t)
Uc,n(t+1)＝S0·Uc,cor(t+1)
其中，Ucor为带有误差修正的预测输出值，S0为控制系统的移位系数；
令A0表达式中的第i次动态响应系数ai(t)＝Ui(t)，则动态系数A0表示为：
A0＝[ai-ai(t+i/t)]
计算duc(t)的误差修正值DT，duc(t)为已建立的输出值与预测的输出值之间的纠错控制变量，令则有
其中Usp表示目标设定值，M为发电车并网过程的惯性系数；
计算预测值Uc,n(t+1)：
Uc,n(t+1)＝Uc,n(t)+A0·duc(t)式中，Uc,n(t+1)为所述发电车带电同期并网控制器输出的预测值，即下一时刻控制器输出电压值，Uc，n(t)为上一周期所述发电车带电同期并网控制器输出值，即获取Uc(t+1)＝Uc(t)+duc(t)；
重复上述迭代过程，完成并网电压调节，保证发电车应急电源输出侧电压与市电系统电压压差值符合电压差并网条件。
进一步，步骤三中频率差、电压差和相角差并网条件是；
对于同期并网的电压检测而言，在车网压差允许值ΔU约束下需满足：
|Us-Uc|≤ΔU
同样，根据系统频率fs和应急发电车fc的频率大小关系，调节应急发电车的转速，从而使得发电车频率满足并网要求：
|fs-fc|≤Δf
为保证发电车并网安全稳定，所述相角差不超过10°。
进一步，步骤二的计算过程如下：
从发电车机端电压中选取中第i次所得电压uci和网侧第i次所得电压usi；
利用公式变换将uci带入UR和Ul中：
其中：
式中N为一周期内采样次数，C1(n)与C2(n)均为所得常数；
将上述所得到的UR和Ul代入；
将上述得到α代入下式，计算发电机车机端电压的频率、幅值和相位；
f0＝50hz，按照上述发电机车机端电压的频率、幅值和相位的计算方法，计算出电网市电的电压的频率、幅值及相位。
进一步，步骤一所述车网电压检测模块在采样周期Ts内发送指令，所述Ts＝0.01ms-0.03ms。
进一步，n为偶数时i＝n/2，n为奇数时i为i＝n/2+0.5或i＝n/2-0.5。
进一步，N＝3-6。
一种发电车带电同期并网控制器，其特征在于，包括车网电压检测模块、并网条件判断模块、通信模块、控制单元和显示屏，所述车网电压检测模块分别连接所述市电开关的电源侧和所述发电车的负载侧，用于进行电压实时检测；所述通信模块连接在所述控制单元和所述发电车电压控制端以及控制单元与断路器、控制单元与市电开关之间，所述控制单元用于控制所述断路器和市电开关的运行状态；所述并网条件判断模块用于比较市电与所述发电车的发电机组的电压、频率、相位差并进行判断，在满足并网需求时所述控制单元及时下发并网指令给断路器，所述断路器输出信号给发电车开关，所述发电车通过发电车开关连接负载。
进一步，所述控制单元和显示屏组成可视化显示模块，所述显示屏用于显示由通信模块所传递过来的并网条件判断模块运行工作参数及控制面板参数调整即时信息。
本发明的有益效果：本发明提供的发电车带电同期并网控制器，作为发电车可移动接入设备，在发电车与市电之间的合理调控，可实现发电车高效带电并网工作。市电供电不稳定时，控制器控制发电车同期同步并网，实现不停电供电并网。市电恢复正常供电时，控制器控制发电车反同期并网，控制发电车应急发电系统与市电系统平稳交接过渡，从而实现发电车接入和退出过程中对负载不间断供电，避免了发电车接入或退出时停电，提高接入效率，确保关键负载正常工作，保证用户用电稳定性。
附图说明
图1是本发明涉及的发电车带电同期并网操作流程图；
图2是本发明涉及的发电车带电同期并网控制器控制发电车并网接线图。
具体实施方式
下面将结合本发明说明书附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本发明涉及的一种发电车带电同期并网控制器，作为发电车可移动接入设备，包括车网电压检测模块、并网条件判断模块、通信模块和可视化显示模块，所述可视化显示模块包括控制单元和显示屏，所述显示屏用于显示运行工作参数及控制面板参数调整即时信息；所述车网电压检测模块分别连接所述市电开关的电源侧和所述发电车的负载侧，用于进行电压实时检测；所述通信模块用连接所述控制单元和所述发电车以及控制单元与断路器、控制单元与市电开关之间，所述控制单元用于控制断路器和市电开关的运行状态。所述并网条件判断模块用于比较市电与所述发电车的发电机组的电压、频率、相位差并进行相应的判断，当并网条件达标时，通过通信模块将信息传递到所述控制单元，所述控制单元及时下发并网指令给断路器；所述断路器输出信号给发电车开关，所述发电车通过发电车开关连接负载，市电通过变压器、市电开关连接所述负载。
本发明实施例提供了一种发电车带电同期并网控制器的控制方法，如图1所示操作流程包括以下步骤：
步骤一：所述车网电压检测模块发送指令以Ts＝0.02ms为采样周期同时对发电车机端电压和电网电压进行不间断采样，将得到发电车机端电压{uc1、uc2...ucn}和电网侧电压{us1、us2...usn}；n＝50；
步骤二：所述并网条件判断模块从发电车机端电压中选取中第i次所得电压uci和网侧第i次所得电压usi；i＝25；
利用公式变换将uci带入UR和Ul中：
其中：
式中N为一周期内采样次数，N＝5，C1(n)与C2(n)均为所得常数；
将上述所得到的入UR和Ul代入；
将上述得到α可进一步计算发电机车机端电压的频率、幅值和相位；
同理，计算出电网市电的电压的频率、幅值及相位；
步骤三：所述发电车带电同期并网控制器将上述运行出的车网两端运行参数通过通信模块上传至可视化显示模块，对发电车机端电压与市电电压的频率差、幅值差及相角差进行判断，是否满足频率差、电压差和相角差并网条件；
对于同期并网的电压检测而言，在并网允许压差值ΔU约束下需满足：
|Us-Uc|≤ΔU
同样，根据系统频率fs和应急发电车fc的频率大小关系，调节应急发电车的转速，从而使得发电车频率满足并网要求：
|fs-fc|≤Δf
为保证发电车并网安全稳定，所述相角差不超过10°。
步骤四：若所述发电车带电同期并网控制器的可视化显示模块显示满足并网需求，断路器合闸，发电车启动开关，由发电车实现不间断供电；
发电车开始并网后所述发电车带电同期并网控制器控制发电车输出电压电流，从而保证并网电压平稳过渡，所述发电车带电同期并网控制器控制过程如下：
首先确定发电车并网过程的动态系数，构造动态系数A0，设置偏差校正系数H，设置误差加权系数Q，设置控制加权系数R：
在优化控制过程中，通过将各控制步骤的预测输出值Ucn(t)与实际检测到的实际输出值Uc(t)进行比较，进行误差修正，如下式所示：
e(t)＝Uc(t)-Ucn(t)
通过引入系统误差修正矩阵H并移动系统的预测修正输出值，可以得到方程如下：
Uc,cor(t+1)＝Ucn(t)+H·e(t)
Uc,n(t+1)＝S0·Uc,cor(t+1)
其中，Ucor为带有误差修正的预测输出值，S0为控制系统的移位系数。
令A0表达式中的第i次动态响应系数ai(t)＝Ui(t)，则动态系数A0表示为：
A0＝[ai-ai(t+i/t)]
计算duc(t)的误差修正值DT，duc(t)为已建立的输出值与预测的输出值之间的纠错控制变量，令则有
du(t)＝DT{Usp-Uc,n(t+1)-H·[A0Uc(t)+M∫du(t-1)-Uc,n(t)-A0du(t-1)]}
其中Usp表示控制系统的目标设定值，M为发电车并网过程的惯性系数；
计算预测值Uc,n(t+1)：
Uc,n(t+1)＝Uc,n(t)+A0·duc(t)
式中，Uc,n(t+1)为所述发电车带电同期并网控制器输出的预测值，即下一时刻控制器输出电压值，Uc，n(t)为上一周期所述发电车带电同期并网控制器输出值，即获取Uc(t+1)＝Uc(t)+duc(t)；
重复上述迭代过程，完成并网电压调节，保证发电车应急电源输出侧电压与市电系统电压压差值不超越并网允许压差值，从而减小电压冲击，提高发电车并网稳定运行能力；
若可视化显示模块显示不满足并网需求，显示器发出报警提醒，重复上述迭代过程；
步骤五：发电车与市电同期后，断开市电开关，检查断路器合闸状态。至此，完成发电车同期并网操作；此时，发电车单独供电。
步骤六：当市电恢复正常后，由所述发电车带电同期并网控制器重新对车网两端电压进行检测，满足并网需求时，市电接入；此时，由发电车和市电一起供电。
步骤七：观察市电及发电车情况，市电稳定运行后，所述发电车带电同期并网控制器发出指令，断路器断开，发电车开关断开。此时，退出发电车供电，转为市电供电。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：发电车带电同期并网控制器同时对发电车机端电压和电网电压进行不间断采样，得到发电车机端电压{uc1、uc2...ucn}和电网侧电压{us1、us2...usn}；
步骤二：计算发电机车机端电压的频率、幅值和相位和电网市电的电压的频率、幅值及相位；
步骤三：将步骤二对发电车机端电压与市电电压的频率差、幅值差及相角差进行比较，判断是否满足频率差、电压差和相角差并网条件；
步骤四：若满足并网需求，发电车带电同期并网控制控制发电车实现不间断供电，发电车开始并网后所述发电车带电同期并网控制器控制发电车输出电压，保证并网电压平稳过渡；若不满足并网需求，显示器发出报警提醒；
步骤五：发电车与市电同期后，断开市电，完成发电车同期并网操作；此时，发电车单独供电；
步骤六：当市电恢复正常后，由所述发电车带电同期并网控制器重新对车网两端电压进行检测，满足并网需求时，市电接入；此时，由发电车和市电一起供电；
步骤七：观察市电及发电车情况，市电稳定运行后，所述发电车带电同期并网控制器发出指令，退出发电车供电，转为市电供电。
2.根据权利要求1所述的一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，步骤四所述发电车带电同期并网控制器控制发电车的具体过程如下：
首先确定发电车并网过程的动态系数，构造动态系数A0，设置偏差校正系数H，设置误差加权系数Q，设置控制加权系数R：
将预测输出值Ucn(t)与实际检测到的实际输出值Uc(t)进行比较，进行误差修正，如下式所示：
e(t)＝Uc(t)-Ucn(t)
通过引入系统误差修正矩阵H并移动系统的预测修正输出值，可以得到方程如下：
Uc,cor(t+1)＝Ucn(t)+H·e(t)
Uc,n(t+1)＝S0·Uc,cor(t+1)
其中，Ucor为带有误差修正的预测输出值，S0为控制系统的移位系数；
令A0表达式中的第i次动态响应系数ai(t)＝Ui(t)，则动态系数A0表示为：
A0＝[ai-ai(t+i/t)]
计算duc(t)的误差修正值DT，duc(t)为已建立的输出值与预测的输出值之间的纠错控制变量，令
Figure FDA0003979239830000021
则有
Figure FDA0003979239830000022
其中Usp表示目标设定值，M为发电车并网过程的惯性系数；
计算预测值Uc,n(t+1)：
Uc,n(t+1)＝Uc,n(t)+A0·duc(t)
式中，Uc,n(t+1)为所述发电车带电同期并网控制器输出的预测值，即下一时刻控制器输出电压值，Uc，n(t)为上一周期所述发电车带电同期并网控制器输出值，即获取Uc(t+1)＝Uc(t)+duc(t)；
重复上述迭代过程，完成并网电压调节，保证发电车应急电源输出侧电压与市电系统电压压差值符合电压差并网条件。
3.根据权利要求1所述的一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，步骤三中频率差、电压差和相角差并网条件是；
对于同期并网的电压检测而言，在车网压差允许值ΔU约束下需满足：
|Us-Uc|≤ΔU
同样，根据系统频率fs和应急发电车fc的频率大小关系，调节应急发电车的转速，从而使得发电车频率满足并网要求：
|fs-fc|≤Δf
为保证发电车并网安全稳定，所述相角差不超过10°。
4.根据权利要求1所述的一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，步骤二的计算过程如下：
从发电车机端电压中选取中第i次所得电压uci和网侧第i次所得电压usi；
利用公式变换将uci带入UR和Ul中：
Figure FDA0003979239830000023
Figure FDA0003979239830000031
其中：
Figure FDA0003979239830000032
式中N为一周期内采样次数，C1(n)与C2(n)均为所得常数；
将上述所得到的UR和Ul代入；
Figure FDA0003979239830000033
Figure FDA0003979239830000034
将上述得到α代入下式，计算发电机车机端电压的频率、幅值和相位；
Figure FDA0003979239830000035
f0＝50hz，按照上述发电机车机端电压的频率、幅值和相位的计算方法，计算出电网市电的电压的频率、幅值及相位。
5.根据权利要求1所述的一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，步骤一所述车网电压检测模块在采样周期Ts内发送指令，所述Ts＝0.01ms-0.03ms。
6.根据权利要求4所述的一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，n为偶数时i＝n/2，n为奇数时i为i＝n/2+0.5或i＝n/2-0.5。
7.根据权利要求4所述的一种发电车带电同期并网控制方法，其特征在于，N＝3-6。
8.一种发电车带电同期并网控制器，其特征在于，包括车网电压检测模块、并网条件判断模块、通信模块、控制单元和显示屏，所述车网电压检测模块分别连接所述市电开关的电源侧和所述发电车的负载侧，用于进行电压实时检测；所述通信模块连接在所述控制单元和所述发电车电压控制端以及控制单元与断路器、控制单元与市电开关之间，所述控制单元用于控制所述断路器和市电开关的运行状态；所述并网条件判断模块用于比较市电与所述发电车的发电机组的电压、频率、相位差并进行判断，在满足并网需求时所述控制单元及时下发并网指令给断路器，所述断路器输出信号给发电车开关，所述发电车通过发电车开关连接负载。
9.根据权利要求8所述的发电车带电同期并网控制器，其特征在于，所述控制单元和显示屏组成可视化显示模块，所述显示屏用于显示由通信模块所传递过来的并网条件判断模块运行工作参数及控制面板参数调整即时信息。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN117154832A (zh) * 2023-08-30 2023-12-01 江苏省电力试验研究院有限公司 用于不停电作业发电车的无线核相辅助装置、系统及方法
CN117293910A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 广东电网有限责任公司珠海供电局 一种低压发电车供电质量调控方法和系统

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