CN118174384A - 一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法、系统、电子设备和计算机可读介质，控制系统包括：构网型场站控制装置、多个发电单元及其所连接的支路、发电单元通信接口、电气测量模块、汇集母线通信接口。通过设置限流运行标志位、限流运行模式信号和跟、构网型控制模式信号等指令信号，并经过光纤通信完成构网型场站控制装置和发电单元间的交互和配合，实现从场站层面对发电单元正常运行工况下的跟、构网运行模式进行统一、独立且灵活的切换控制；对于故障运行工况，可在保障机组不过流的前提下，从场站层面实现对各个发电单元输出的有功、无功功率进行灵活分配。
Description
技术领域
本发明属于新能源发电技术领域，具体来说，涉及一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统及方法。
背景技术
沙漠、戈壁、荒漠地区建设大型风、光新能源基地是重要举措，但沙戈荒地区就地缺乏常规水火电源支撑，新能源基地的稳定运行及高效送出面临严峻挑战。因此研究具有电压、频率支撑的构网技术成为当前热点，新能源和储能发电单元（Power generationunit，PGU）也从传统电网跟随型控制（跟网型，Grid Following，GFL）衍生出电网构建型控制（构网型，Grid Forming，GFM）。发电单元并网控制方式的变化也对场站控制提出了更高的要求，如何灵活切换发电单元的跟、构网型控制方式，以最大发挥两种控制的优势，成为行业关注的问题。
现有技术的不足之处至少包括：仅针对单个储能发电单元在故障期间被动切换为跟网控制，缺乏场站级控制，在正常运行工况下不具备主动切换跟、构网控制的能力，无法在故障工况下灵活分配发电单元的有功、无功功率出力等等。
发明内容
本发明的目的是提出一种构网型场站控制系统，可在正常运行工况下，从场站层面对所有发电单元的运行模式进行统一、独立的控制，实现灵活切换发电单元的跟、构网型控制方式；对于故障运行工况，可在保障机组不过流的前提下，从场站层面实现对各个发电单元输出的有功、无功功率进行灵活分配。本发明所采用的技术方案如下：
本发明的第一方面提供了一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，包括：构网型场站控制装置，N个发电单元，与N个发电单元分别相连接的支路，与N个发电单元分别相连接的发电单元通信接口，电气测量模块和汇集母线通信接口，其中N为自然数；
每个发电单元PGU #Ai通过发电单元通信接口与构网型场站控制装置进行双向通信；每个发电单元PGU #Ai通过支路i与汇集母线相连接；电气测量模块实时测量汇集母线的电气量信息，通过汇集母线通信接口向构网型场站控制装置单向发送所测量的电气量信息；
构网型场站控制装置用于生成各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并下发至各个发电单元PGU #Ai，当前应采用的控制模式包括：采用跟网型控制模式或构网型控制模式，以及跟网型无功限流运行模式或跟网型有功限流运行模式；
发电单元PGU #Ai判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置发电单元PGU#Ai的限流运行标志位，限流运行标志位结合当前应采用的控制模式，生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器的当前控制状态量，采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制，并当前控制状态量发送至构网型场站控制装置。
优选地，构网型场站控制装置将跟、构网型控制模式信号和限流运行模式信号/>通过光纤通信实时发送给发电单元PGU #Ai；
跟、构网型控制模式信号= 0表明应采用跟网型控制，跟、构网型控制模式信号/>= 1表明应采用构网型控制；
限流运行模式信号= 0表明发电单元PGU #Ai在限流运行时采用跟网型无功限流运行模式，限流运行模式信号/>= 1表明发电单元PGU #Ai在限流运行时采用跟网型有功限流运行模式。
优选地，发电单元PGU #Ai包括：并网逆变器、逆变器控制器和直流母线供电接口；
其中，并网逆变器的直流侧与直流母线供电接口连接，交流侧经线路与线路开关连接；
逆变器控制器用于控制并网逆变器输出电压、电流和功率的控制；逆变器控制器连接两路发电单元通信接口，一路为光纤信号接收接口，另一路为光纤信号发送接口；
发电单元PGU #Ai的直流母线供电接口类型包括：（a）交流电源与陪试整流器组合、（b）风机与陪试整流器组合、（c）光伏阵列、（d）储能电池。
优选地，发电单元PGU #Ai的逆变器控制器用于判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位，结合接收到的前应采用的控制模式，生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器的当前控制状态量，并采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制。
优选地，设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位具体包括：发电单元PGU #Ai的逆变器控制器接收到跟、构网型控制模式信号信号后，判断当前逆变器是否处于限流运行状态；
若发电单元PGU #Ai交流侧输出电流超过逆变器所允许的最大电流幅值，将发电单元PGU #Ai的限流运行标志位/>置1，表明发电单元PGU #Ai将进入限流运行状态；否则将发电单元PGU #Ai的限流运行标志位/>置0，表明发电单元PGU #Ai将保持正常运行状态。
优选地，发电单元PGU #Ai的逆变器控制器根据发电单元PGU #Ai的当前的限流运行标志位、限流运行模式信号/>和跟、构网型控制模式信号/>的取值情况，对该发电单元PGU #Ai的当前控制状态量/>进行赋值；包括：
当限流运行标志位= 0时，
若跟、构网型控制模式信号= 1，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b01”；
若跟、构网型控制模式信号= 0，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b00”。
当限流运行标志位= 1时，
若限流运行模式信号= 1，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b11”；
若限流运行模式信号= 0，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b10”。
优选地，采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制具体包括：发电单元PGU #Ai并网逆变器将根据当前控制状态量的取值进入不同的控制模式；包括：
当前控制状态量等于二进制数“b01”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入构网型正常运行模式；
当前控制状态量等于二进制数“b00”时，发电单元工作在跟网型正常运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于有功功率PI控制环的输出，并网逆变器无功电流给定/>等于无功功率PI控制环的输出；
当前控制状态量等于二进制数“b10”时，发电单元工作在跟网型无功限流运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于0、并网逆变器无功电流给定/>等于逆变器所允许的最大电流幅值/>；
当前控制状态量等于二进制数“b11”时，发电单元工作在跟网型有功限流运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于逆变器所允许的最大电流幅值/>，并网逆变器无功电流给定/>等于0。
优选地，构网型场站控制装置生成并网逆变器的有功功率给定和无功功率给定/>，并通过光纤通信发送给发电单元；或
在发电单元PGU #Ai的逆变器控制器本地生成并网逆变器的有功功率给定和无功功率给定/>。
本发明的第二方面提供了一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，运行于所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，包括以下步骤：
步骤1，构网型场站控制装置生成各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并下发至各个发电单元PGU #Ai，当前应采用的控制模式包括：采用跟网型控制模式或构网型控制模式，以及跟网型无功限流运行模式或跟网型有功限流运行模式；
步骤2，各个发电单元PGU #Ai接收当前应采用的控制模式后，各个发电单元PGU #Ai的逆变器控制器判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置限流运行标志位；
步骤3，根据限流运行标志位的不同值，分别结合跟、构网型控制模式或跟网型有功、无功限流运行模式生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器当前控制状态量；
步骤4：并网逆变器将根据控制状态量的值进入不同的控制模式，并向构网型场站控制装置发送的当前控制状态量，告知场站各机组当前的控制运行状态。
优选地，步骤1中，构网型场站控制装置生成跟、构网型控制模式信号和限流运行模式信号/>通过光纤通信实时发送给发电单元PGU #Ai；
跟、构网型控制模式信号= 0表明应采用跟网型控制，跟、构网型控制模式信号/>= 1表明应采用构网型控制；
限流运行模式信号= 0表明发电单元在限流运行时采用跟网型无功限流运行模式，限流运行模式信号/>= 1表明发电单元在限流运行时采用跟网型有功限流运行模式。
优选地，步骤2中，发电单元PGU #Ai接收到跟、构网型控制模式信号信号后，判断当前逆变器是否处于限流运行状态；
若发电单元PGU #Ai交流侧输出电流超过逆变器所允许的最大电流幅值，将限流运行标志位/>置1，表明发电单元PGU #Ai将进入限流运行状态；否则将限流运行标志位/>置0，表明发电单元PGU #Ai将保持正常运行状态。
优选地，步骤3包括：
步骤3.1，判断发电单元PGU #Ai当前的限流运行标志位的状态，若限流运行标志位/>= 0，则进入步骤3.2；若限流运行标志位/>= 1，则进入步骤3.3；
步骤3.2：若限流运行标志位= 0，则进一步判断跟、构网型控制模式信号的状态，分为以下两种情况：
（a）若跟、构网型控制模式信号= 1，则发电单元PGU #Ai采用构网型正常运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b01”，并进入步骤4；
（b）若跟、构网型控制模式信号= 0，则发电单元PGU #Ai采用跟网型正常运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b00”，并进入步骤4；
步骤3.3：若限流运行标志位= 1，则进一步判断限流运行模式信号/>的状态，分为以下两种情况：
（a）若限流运行模式信号= 1，则发电单元PGU #Ai采用跟网型有功限流运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b11”，并进入步骤4；
（b）若限流运行模式信号= 0，则发电单元PGU #Ai采用跟网型无功限流运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b10”，并进入步骤4。
优选地，步骤4包括：
当前控制状态量等于二进制数“b01”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入构网型正常运行模式；
当前控制状态量等于二进制数“b00”、“b10”或“b11”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入跟网型运行模式。
优选地，并网逆变器有功电流给定将根据当前控制状态量/>的值进行不同的设置：
（a）当前控制状态量等于二进制数“b00”时，并网逆变器有功电流给定/>等于有功功率PI控制环的输出；
（b）当前控制状态量等于二进制数“b10”时，并网逆变器有功电流给定/>等于0；
（c）当前控制状态量等于二进制数“b11”时，并网逆变器有功电流给定/>等于并网逆变器所允许的最大电流幅值/>；
并网逆变器无功电流给定将根据当前控制状态量/>的值进行不同的设置：
（a）当前控制状态量等于二进制数“b00”时，并网逆变器无功电流给定等于无功功率PI控制环的输出；
（b）当前控制状态量等于二进制数“b10”时，并网逆变器无功电流给定等于并网逆变器所允许的最大电流幅值/>；
（c）当前控制状态量等于二进制数“b11”时，并网逆变器无功电流给定等于0。
本发明的第三方面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计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现所述的具有跟构网控制切换能力的场站控制方法。
本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的具有跟构网控制切换能力的场站控制方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：通过设置限流运行标志位、限流运行模式信号和跟、构网型控制模式信号等指令信号，并经过光纤通信完成构网型场站控制装置和发电单元间的交互和配合，实现从场站层面对发电单元正常运行工况下的跟、构网运行模式进行统一、独立且灵活的切换控制；对于故障运行工况，可在保障机组不过流的前提下，从场站层面实现对各个发电单元输出的有功、无功功率进行灵活分配。
更具体地，现有技术仅针对单个储能发电单元在故障期间被动切换为跟网控制，而在正常运行工况下不具备主动切换跟、构网控制的能力，也无法在故障工况下灵活分配发电单元的有功、无功功率出力。与其相比，本发明突出的实质性特点和带来的显著进步至少包括：
（1）本发明通过场站控制系统同时对多个发电单元的运行模式进行统一控制，并将发电单元的运行方式细化为跟网正常运行、构网正常运行、跟网无功限流运行、跟网有功限流运行四种模式，并建立相关切换机制实现灵活调节。
（2）本发明可同时对场站内的多个发电单元在正常运行下根据电网运行需求，主动灵活切换跟、构网控制模式。
（3）本发明涉及的发电单元在接收场站跟、构网切换指令的同时，可自适应在故障工况下进行限流运行，在故障期间不仅能自主切换为跟网控制，还可由场站控制系统集中对各发电单元故障期间输出的有功、无功进行灵活切换；此外，本发明不仅适用于储能发电单元，亦适用于风电、光伏发电单元。
附图说明
图1为本发明涉及的构网型场站控制系统结构示意图；
图2为本发明涉及的发电单元PGU #Ai的结构示意图；
图3为本发明涉及的发电单元PGU #Ai的并网逆变器典型拓扑示意图；
图4为本发明涉及的发电单元直流母线供电接口类型示意图；
图5为本发明涉及的发电单元跟、构网型控制切换方法流程图；
图6为本发明涉及实施例中的发电单元跟、构网型模式切换控制策略图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的有所其它实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的实施例1提供了一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，包括：构网型场站控制装置，N个发电单元，与N个发电单元分别相连接的支路，与N个发电单元分别相连接的发电单元通信接口，电气测量模块和汇集母线通信接口，其中N为自然数。
每个发电单元PGU #Ai通过发电单元通信接口经光纤与构网型场站控制装置进行双向通信；每个发电单元PGU #Ai通过支路i与汇集母线相连接。
电气测量模块实时测量汇集母线的电压、电流、频率、有功功率、无功功率等电气量信息，通过汇集母线通信接口经光纤向构网型场站控制装置单向发送所测量的电气量信息。
支路i包括：线路开关和变压器/>。其中，发电单元PGU #Ai的输出端通过一个线路开关/>与变压器/>的低压侧连接，变压器/>的高压侧经线路连接到汇集母线。
构网型场站控制装置用于生成各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并下发至各个发电单元PGU #Ai，当前应采用的控制模式包括：采用跟网型控制模式或构网型控制模式，以及跟网型控制模式下的跟网型无功限流运行模式或跟网型有功限流运行模式。
具体地，构网型场站控制装置根据对汇集母线电压、电流、功率等信息感知，结合与各个发电单元运行状态的交互信息，确定各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并将跟、构网型控制模式信号和限流运行模式信号/>通过光纤通信实时发送给发电单元PGU #Ai。
更具体地，跟、构网型控制模式信号= 0表明应采用跟网型控制，跟、构网型控制模式信号/>= 1表明应采用构网型控制；限流运行模式信号/>= 0表明发电单元PGU #Ai在限流运行时采用无功输出最大的跟网型控制，该控制模式为“跟网型无功限流运行模式”，限流运行模式信号/>= 1表明发电单元PGU #Ai在限流运行时采用有功输出最大的跟网型控制，该控制模式为“跟网型有功限流运行模式”。
如图2所示，发电单元PGU #Ai包括：并网逆变器、逆变器控制器和直流母线供电接口。
其中，并网逆变器的直流侧与直流母线供电接口连接，交流侧经线路与线路开关连接。逆变器控制器用以存储并运行控制算法，实现对逆变器输出电压、电流和功率的控制。此外，逆变器控制器连接两路发电单元通信接口，一路为光纤信号接收接口，另一路为光纤信号发送接口。
如图3所示，发电单元PGU #Ai的并网逆变器包括：直流电容、第一至第六换流阀/>和LC滤波电路；LC滤波电路包括：滤波电容/>、滤波电感/>及其阻尼电阻/>。
其中，换流阀的三相交流输出的内电势为、三相交流输出电流为/>，LC滤波电路的输出端为并网逆变器的交流侧，其输出电压为/>。
如图4所示，发电单元PGU #Ai的直流母线供电接口类型包括但不仅限于：（a）交流电源与陪试整流器组合、（b）风机与陪试整流器组合、（c）光伏阵列、（d）储能电池等。
发电单元PGU #Ai的逆变器控制器用于判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位，生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器的当前控制状态量，并采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制。
设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位具体包括：发电单元PGU #Ai的逆变器控制器接收到跟、构网型控制模式信号信号后，判断当前逆变器是否处于限流运行状态：若发电单元PGU #Ai交流侧输出电流/>超过逆变器所允许的最大电流幅值/>，将发电单元PGU #Ai的限流运行标志位/>置1，表明发电单元PGU #Ai将进入限流运行状态；否则将发电单元PGU #Ai的限流运行标志位/>置0，表明发电单元PGU #Ai将保持正常运行状态。
生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器的当前控制状态量具体包括：发电单元PGU #Ai的逆变器控制器根据发电单元PGU #Ai的当前的限流运行标志位、限流运行模式信号/>和跟、构网型控制模式信号/>的取值情况，对该发电单元PGU #Ai的当前控制状态量/>进行赋值。进一步包括：
当限流运行标志位= 0时，若跟、构网型控制模式信号/>= 1，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b01”；若跟、构网型控制模式信号/>= 0，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b00”。
当限流运行标志位= 1时，若限流运行模式信号/>= 1，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b11”；若限流运行模式信号/>= 0，对当前控制状态量赋值为两位的二进制数“b10”。
采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制具体包括：发电单元PGU #Ai并网逆变器将根据当前控制状态量的取值进入不同的控制模式。进一步包括：
当前控制状态量等于二进制数“b01”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入构网型正常运行模式；
当前控制状态量等于二进制数“b00”时，发电单元工作在跟网型正常运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于有功功率PI控制环的输出，并网逆变器无功电流给定/>等于无功功率PI控制环的输出；
当前控制状态量等于二进制数“b10”时，发电单元工作在跟网型无功限流运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于0、并网逆变器无功电流给定/>等于逆变器所允许的最大电流幅值/>；
当前控制状态量等于二进制数“b11”时，发电单元工作在跟网型有功限流运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于逆变器所允许的最大电流幅值/>，并网逆变器无功电流给定/>等于0。
进一步地，汇集母线电压的角频率信号通过图1中的电气测量模块测得并发送给构网型场站控制装置，再由构网型场站控制装置经光纤通信发送给发电单元PGU #Ai。
进一步地，对于并网逆变器的有功功率给定和无功功率给定/>，其赋值既可以在发电单元PGU #Ai的逆变器控制器本地生成，也可以由构网型场站控制装置生成并通过光纤通信发送给发电单元。
如图5所示，本发明的实施例2提供了一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，可以运行于实施例1所述的具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统之上，包括以下步骤：
步骤1，构网型场站控制装置生成各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并下发至各个发电单元PGU #Ai，当前应采用的控制模式包括：采用跟网型控制模式或构网型控制模式，以及在跟网型控制模式下的跟网型无功限流运行模式或跟网型有功限流运行模式。
优选地，构网型场站控制装置根据对汇集母线电压、电流、功率等信息感知，结合与各个发电单元运行状态的交互信息，确定各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并将跟、构网型控制模式信号和限流运行模式信号/>通过光纤通信实时发送给发电单元PGU #Ai。
其中，跟、构网型控制模式信号= 0表明应采用跟网型控制，跟、构网型控制模式信号/>= 1表明应采用构网型控制；限流运行模式信号/>= 0表明发电单元在限流运行时采用无功输出最大的跟网型控制，该控制模式为“跟网型无功限流运行模式”，限流运行模式信号/>= 1表明发电单元在限流运行时采用有功输出最大的跟网型控制，该控制模式为“跟网型有功限流运行模式”。
步骤2，各个发电单元PGU #Ai接收当前应采用的控制模式后，各个发电单元PGU #Ai的逆变器控制器判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置限流运行标志位。
优选地，发电单元PGU #Ai接收到跟、构网型控制模式信号信号后，首先判断当前逆变器是否处于限流运行状态：若发电单元PGU #Ai交流侧输出电流/>超过逆变器所允许的最大电流幅值/>，将限流运行标志位/>置1，表明发电单元PGU #Ai将进入限流运行状态；否则将限流运行标志位/>置0，表明发电单元PGU #Ai将保持正常运行状态。
步骤3，根据限流运行标志位的不同值，分别结合跟、构网型控制模式或跟网型有功、无功限流运行模式生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器当前控制状态量。
优选地，步骤3具体包括：
步骤3.1，判断发电单元PGU #Ai当前的限流运行标志位的状态，若限流运行标志位/>= 0，则进入步骤3.2；若限流运行标志位/>= 1，则进入步骤3.3。
步骤3.2：若限流运行标志位= 0，则进一步判断跟、构网型控制模式信号的状态，分为以下两种情况：
（a）若跟、构网型控制模式信号= 1，则发电单元PGU #Ai采用构网型正常运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b01”，并进入步骤4；
（b）若跟、构网型控制模式信号= 0，则发电单元PGU #Ai采用跟网型正常运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b00”，并进入步骤4。
步骤3.3：若限流运行标志位= 1，则进一步判断限流运行模式信号/>的状态，分为以下两种情况：
（a）若限流运行模式信号= 1，则发电单元PGU #Ai采用跟网型有功限流运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b11”，并进入步骤4；
（b）若限流运行模式信号= 0，则发电单元PGU #Ai采用跟网型无功限流运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b10”，并进入步骤4。
步骤4：并网逆变器将根据控制状态量的值进入不同的控制模式，并向构网型场站控制装置发送的当前控制状态量，以告知场站各机组当前的控制运行状态。优选地，步骤4具体包括：
当前控制状态量等于二进制数“b01”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入构网型正常运行模式。
如图6所示，下方虚线框示出了发电单元构网型运行模式控制策略，其中，为有功-频率下垂系数，/>为额定角频率，/>为汇集母线电压的角频率，/>为阻尼系数，和/>分别为并网逆变器的有功功率给定和有功功率反馈，J为惯量系数，/>和/>分别为自生成的逆变器内电势角频率和相位；/>为无功-电压下垂系数，/>为逆变器输出额定电压幅值，/>为逆变器并网点电压幅值，/>和/>分别为并网逆变器的无功功率给定和无功功率反馈，/>为积分系数，/>为自生成的逆变器内电势幅值；根据生成的第二逆变器内电势信号/>通过SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量调制）生成第一至第六开关驱动信号/>。
当前控制状态量等于二进制数“b00”、“b10”或“b11”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入跟网型运行模式。
如图6所示，上方虚线框示出了发电单元跟网型运行模式控制策略，其中，和/>分别为并网逆变器的有功功率给定和有功功率反馈，/>和/>分别为并网逆变器的无功功率给定和无功功率反馈，/>为逆变器所允许的最大电流幅值，/>为逆变器有功电流给定，/>为逆变器无功电流给定，/>为并网逆变器交流侧电压/>经PLL（Phase-Locked Loop，锁相环）获得的相位角，/>和/>分别为逆变器三相交流输电流经abc-dq坐标变换后获得的d轴电流和q轴电流，/>为第一逆变器内电势信号，其经过SVPWM生成第一至第六开关驱动信号/>。
进一步地，并网逆变器有功电流给定将根据当前控制状态量/>的值进行不同的设置：
（a）当前控制状态量等于二进制数“b00”时，并网逆变器有功电流给定/>等于有功功率PI控制环的输出；
（b）当前控制状态量等于二进制数“b10”时，并网逆变器有功电流给定/>等于0；
（c）当前控制状态量等于二进制数“b11”时，并网逆变器有功电流给定/>等于并网逆变器所允许的最大电流幅值/>。
同样地，并网逆变器无功电流给定将根据当前控制状态量/>的值进行不同的设置：
（a）当前控制状态量等于二进制数“b00”时，并网逆变器无功电流给定等于无功功率PI控制环的输出；
（b）当前控制状态量等于二进制数“b10”时，并网逆变器无功电流给定等于并网逆变器所允许的最大电流幅值/>；
（c）当前控制状态量等于二进制数“b11”时，并网逆变器无功电流给定等于0。
进一步地，汇集母线电压的角频率信号通过图1中的电气测量模块测得并发送给构网型场站控制装置，再由构网型场站控制装置经光纤通信发送给发电单元PGU #Ai。
进一步地，对于并网逆变器的有功功率给定和无功功率给定/>，其赋值既可以在发电单元的逆变器控制器本地生成，也可以由构网型场站控制装置生成并通过光纤通信发送给发电单元。
本发明的实施例3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计算机程序，所述计算机程序被加载至处理器时实现根据实施例2所述的具有跟构网控制切换能力的场站控制方法。
本发明的实施例4提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据实施例2所述的具有跟构网控制切换能力的场站控制方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：通过设置限流运行标志位、限流运行模式信号和跟、构网型控制模式信号等指令信号，并经过光纤通信完成构网型场站控制装置和发电单元间的交互和配合，实现从场站层面对发电单元正常运行工况下的跟、构网运行模式进行统一、独立且灵活的切换控制；对于故障运行工况，可在保障机组不过流的前提下，从场站层面实现对各个发电单元输出的有功、无功功率进行灵活分配。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (16)
1.一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是，包括：
构网型场站控制装置，N个发电单元，与N个发电单元分别相连接的支路，与N个发电单元分别相连接的发电单元通信接口，电气测量模块和汇集母线通信接口，其中N为自然数；
每个发电单元PGU #Ai 通过发电单元通信接口与构网型场站控制装置进行双向通信；每个发电单元PGU #Ai通过支路i与汇集母线相连接；电气测量模块实时测量汇集母线的电气量信息，通过汇集母线通信接口向构网型场站控制装置单向发送所测量的电气量信息；
构网型场站控制装置用于生成各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并下发至各个发电单元PGU #Ai，当前应采用的控制模式包括：采用跟网型控制模式或构网型控制模式，以及跟网型无功限流运行模式或跟网型有功限流运行模式；
发电单元PGU #Ai判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位，限流运行标志位结合当前应采用的控制模式，生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器的当前控制状态量，采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制，并当前控制状态量发送至构网型场站控制装置。
2.根据权利要求1所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
构网型场站控制装置将跟、构网型控制模式信号和限流运行模式信号/>通过光纤通信实时发送给发电单元PGU #Ai；
跟、构网型控制模式信号= 0表明应采用跟网型控制，跟、构网型控制模式信号= 1表明应采用构网型控制；
限流运行模式信号= 0表明发电单元PGU #Ai在限流运行时采用跟网型无功限流运行模式，限流运行模式信号/>= 1表明发电单元PGU #Ai在限流运行时采用跟网型有功限流运行模式。
3.根据权利要求1所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
发电单元PGU #Ai包括：并网逆变器、逆变器控制器和直流母线供电接口；
其中，并网逆变器的直流侧与直流母线供电接口连接，交流侧经线路与线路开关连接；
逆变器控制器用于控制并网逆变器输出电压、电流和功率的控制；逆变器控制器连接两路发电单元通信接口，一路为光纤信号接收接口，另一路为光纤信号发送接口；
发电单元PGU #Ai的直流母线供电接口类型包括：（a）交流电源与陪试整流器组合、（b）风机与陪试整流器组合、（c）光伏阵列、（d）储能电池。
4.根据权利要求2所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
发电单元PGU #Ai的逆变器控制器用于判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位，结合接收到的前应采用的控制模式，生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器的当前控制状态量，并采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制。
5.根据权利要求4所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
设置发电单元PGU #Ai的限流运行标志位具体包括：发电单元PGU #Ai的逆变器控制器接收到跟、构网型控制模式信号信号后，判断当前逆变器是否处于限流运行状态；
若发电单元PGU #Ai交流侧输出电流超过逆变器所允许的最大电流幅值/>，将发电单元PGU #Ai的限流运行标志位/>置1，表明发电单元PGU #Ai将进入限流运行状态；否则将发电单元PGU #Ai的限流运行标志位/>置0，表明发电单元PGU #Ai将保持正常运行状态。
6.根据权利要求5所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
发电单元PGU #Ai的逆变器控制器根据发电单元PGU #Ai的当前的限流运行标志位、限流运行模式信号/>和跟、构网型控制模式信号/>的取值情况，对该发电单元PGU #Ai的当前控制状态量/>进行赋值；包括：
当限流运行标志位= 0时，
若跟、构网型控制模式信号= 1，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b01”；
若跟、构网型控制模式信号= 0，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b00”；
当限流运行标志位= 1时，
若限流运行模式信号= 1，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b11”；
若限流运行模式信号= 0，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b10”。
7.根据权利要求6所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
采用当前控制状态量对并网逆变器实施控制具体包括：发电单元PGU #Ai并网逆变器将根据当前控制状态量的取值进入不同的控制模式；包括：
当前控制状态量等于二进制数“b01”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入构网型正常运行模式；
当前控制状态量等于二进制数“b00”时，发电单元工作在跟网型正常运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于有功功率PI控制环的输出，并网逆变器无功电流给定/>等于无功功率PI控制环的输出；
当前控制状态量等于二进制数“b10”时，发电单元工作在跟网型无功限流运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于0、并网逆变器无功电流给定/>等于逆变器所允许的最大电流幅值/>；
当前控制状态量等于二进制数“b11”时，发电单元工作在跟网型有功限流运行模式，此时并网逆变器有功电流给定/>等于逆变器所允许的最大电流幅值/>，并网逆变器无功电流给定/>等于0。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是：
构网型场站控制装置生成并网逆变器的有功功率给定和无功功率给定/>，并通过光纤通信发送给发电单元；或
在发电单元PGU #Ai的逆变器控制器本地生成并网逆变器的有功功率给定和无功功率给定/>。
9.一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，运行于根据权利要求1-8中任一项所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制系统，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，构网型场站控制装置生成各个发电单元PGU #Ai当前应采用的控制模式，并下发至各个发电单元PGU #Ai，当前应采用的控制模式包括：采用跟网型控制模式或构网型控制模式，以及跟网型无功限流运行模式或跟网型有功限流运行模式；
步骤2，各个发电单元PGU #Ai接收当前应采用的控制模式后，各个发电单元PGU #Ai的逆变器控制器判断当前并网逆变器是否处于限流运行状态，设置限流运行标志位；
步骤3，根据限流运行标志位的不同值，分别结合跟、构网型控制模式或跟网型有功、无功限流运行模式生成发电单元PGU #Ai的并网逆变器当前控制状态量；
步骤4：并网逆变器将根据控制状态量的值进入不同的控制模式，并向构网型场站控制装置发送的当前控制状态量，告知场站各机组当前的控制运行状态。
10.根据权利要求9所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，其特征是：
步骤1中，构网型场站控制装置生成跟、构网型控制模式信号和限流运行模式信号/>通过光纤通信实时发送给发电单元PGU #Ai；
跟、构网型控制模式信号= 0表明应采用跟网型控制，跟、构网型控制模式信号= 1表明应采用构网型控制；
限流运行模式信号= 0表明发电单元在限流运行时采用跟网型无功限流运行模式，限流运行模式信号/>= 1表明发电单元在限流运行时采用跟网型有功限流运行模式。
11.根据权利要求10所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，其特征是：
步骤2中，发电单元PGU #Ai接收到跟、构网型控制模式信号信号后，判断当前逆变器是否处于限流运行状态；
若发电单元PGU #Ai交流侧输出电流超过逆变器所允许的最大电流幅值/>，将限流运行标志位/>置1，表明发电单元PGU #Ai将进入限流运行状态；否则将限流运行标志位/>置0，表明发电单元PGU #Ai将保持正常运行状态。
12.根据权利要求11所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，其特征是：
步骤3包括：
步骤3.1，判断发电单元PGU #Ai当前的限流运行标志位的状态，若限流运行标志位/>= 0，则进入步骤3.2；若限流运行标志位/>= 1，则进入步骤3.3；
步骤3.2：若限流运行标志位= 0，则进一步判断跟、构网型控制模式信号/>的状态，分为以下两种情况：
（a）若跟、构网型控制模式信号= 1，则发电单元PGU #Ai采用构网型正常运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b01”，并进入步骤4；
（b）若跟、构网型控制模式信号= 0，则发电单元PGU #Ai采用跟网型正常运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b00”，并进入步骤4；
步骤3.3：若限流运行标志位= 1，则进一步判断限流运行模式信号/>的状态，分为以下两种情况：
（a）若限流运行模式信号= 1，则发电单元PGU #Ai采用跟网型有功限流运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b11”，并进入步骤4；
（b）若限流运行模式信号= 0，则发电单元PGU #Ai采用跟网型无功限流运行模式，对当前控制状态量/>赋值为两位的二进制数“b10”，并进入步骤4。
13.根据权利要求12所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，其特征是：
步骤4包括：
当前控制状态量等于二进制数“b01”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入构网型正常运行模式；
当前控制状态量等于二进制数“b00”、“b10”或“b11”时，发电单元PGU #Ai的并网逆变器将进入跟网型运行模式。
14.根据权利要求12或13所述的一种具有跟、构网控制切换能力的场站控制方法，其特征是：
并网逆变器有功电流给定将根据当前控制状态量/>的值进行不同的设置：
（a）当前控制状态量等于二进制数“b00”时，并网逆变器有功电流给定/>等于有功功率PI控制环的输出；
（b）当前控制状态量等于二进制数“b10”时，并网逆变器有功电流给定/>等于0；
（c）当前控制状态量等于二进制数“b11”时，并网逆变器有功电流给定/>等于并网逆变器所允许的最大电流幅值/>；
并网逆变器无功电流给定将根据当前控制状态量/>的值进行不同的设置：
（a）当前控制状态量等于二进制数“b00”时，并网逆变器无功电流给定/>等于无功功率PI控制环的输出；
（b）当前控制状态量等于二进制数“b10”时，并网逆变器无功电流给定/>等于并网逆变器所允许的最大电流幅值/>；
（c）当前控制状态量等于二进制数“b11”时，并网逆变器无功电流给定/>等于0。
15.一种电子设备，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计算机程序，其特征是：所述计算机程序被加载至处理器时实现根据权利要求9-14中任一项所述的具有跟构网控制切换能力的场站控制方法。
16.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求9-14中任一项所述的具有跟构网控制切换能力的场站控制方法。
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