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改进的基于下垂法控制的微电网内部频率分区控制方法

摘要

本发明实施例公开了一种检测微电网系统的母线频率;根据预设的频率划分标准确定所述母线频率所处的区域;根据所述母线频率所处的区域对微电网系统的内部设备进行控制。实施本发明实施例,可对不同区域的频率采取不通过的控制策略,可实现将系统频率稳定在国标(GB/T12325)要求范围(49.5Hz—50.5Hz)内,保证了系统的稳定性。

著录项

  • 公开/公告号CN108599199A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2018-09-28

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 山东大学;

    申请/专利号CN201810462973.5

  • 发明设计人 王小利;蒋保臣;

    申请日2018-05-15

  • 分类号

  • 代理机构北京酷爱智慧知识产权代理有限公司;

  • 代理人高江玲

  • 地址 264209 山东省威海市文化西路180号

  • 入库时间 2023-06-19 06:37:13

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2022-04-26

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):H02J 3/24 专利号:ZL2018104629735 申请日:20180515 授权公告日:20200512

    专利权的终止

  • 2020-05-12

    授权

    授权

  • 2018-10-26

    实质审查的生效 IPC(主分类):H02J3/24 申请日:20180515

    实质审查的生效

  • 2018-09-28

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及微电网技术领域,具体涉及一种改进的基于下垂法控制的微电网内部频率分区控制方法。

背景技术

微电网与传统大电网相比,无论在结构、电源和负荷方面,都有较大的差异。这使得传统的大电网控制方法不能再适应微电网的控制需求。

而鉴于微电网系统情况,当系统内能量出现波动时,往往会引起系统的电压和频率发生波动变化。当系统频率发生变化时,需要采取恰当的控制策略,才能保证系统的稳定性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种改进的基于下垂法控制的微电网内部频率分区控制方法,以对不同区域的频率采取不通过的控制策略,实现将系统频率稳定在国标要求范围内,保证系统的稳定性。

为实现上述目的,本发明实施例提供了一种改进的基于下垂法控制的微电网内部频率分区控制方法,包括:

检测微电网系统的母线频率;

根据预设的频率划分标准确定所述母线频率所处的区域,所述频率划分标准包括AH区、AL区、BH区、BL区、CH区以及CL区;

根据所述母线频率所处的区域对微电网系统的内部设备进行控制。

作为本申请一种优选的实施方式,若所述母线频率处于AH区或AL区,则对微电网系统的蓄电池进行充电控制、放电控制以及平衡控制。

具体地,对微电网系统的蓄电池进行放电控制具体包括:

(1)对蓄电池进行状态评估,若所述蓄电池完成放电,则上报上位机并更改控制模式为平衡控制模式,若所述蓄电池未完成放电,则转入步骤(2);

(2)再次对所述蓄电池进行状态评估,若所述蓄电池处于非放电状态,则转入步骤(3);

(3)若柴油机处于关闭状态,则按优先级升幂顺序依次减小分布式电源功率;若柴油机处于开启状态,且蓄电池不能承受柴油机的负载,则按优先级升幂顺序依次减小分布式电源功率。

4、如权利要求2或3所述的方法,其特征在于,对微电网系统的蓄电池进行平衡控制具体包括:

(1)对负载的当前状态进行评估,若所述负载的当前状态处于相对稳定状态,则转入步骤(2);

(2)对分布式发电机的当前状态进行评估,若所述分布式发电机处于稳定状态,则转入步骤(3);

(3)获取柴油机的当前状态,若所述柴油机处于关机状态,则转入步骤(4);

(4)若所述微电网系统存在非敏感负载未接入情况,且当前发电计划允许该非敏感负载接入,则按负载优先级升幂顺序接入该非敏感负载;若所述微电网系统的非敏感负载已全部接入,或当前发电计划不允许非敏感负载接入,则转入步骤(5);

(5)按优先级升幂顺序依次减小分布式电源功率。

具体地,若所述母线频率处于BH区,对微电网系统的内部设备进行控制具体包括:

(1)对蓄电池的电荷状态进行预估,若所述蓄电池处于未充满状态,则转入步骤(2),若所述蓄电池处于已充满状态,则转入步骤(3);

(2)对所述蓄电池进行充电控制;

(3)若扰动时间大于30分钟且柴油机处于开机状态,则转入步骤(4);若扰动时间大于30分钟且柴油机处于关机状态,则转入步骤(5);

(4)对柴油机的当前发电功率进行评估,根据评估结果关闭柴油机或按优先级升幂减小分布式发电机的发电功率;

(5)若所述微电网系统存在非负载未接入情况,则按升幂顺序依次接入所述非敏感负载,若所述微电网系统不存在非负载未接入情况,则按优先级升幂减小分布式发电机的发电功率。

具体地,若所述母线频率处于BL区,对微电网系统的内部设备进行控制具体包括:

(1)若分布式电源为100%最大出力,则转入步骤(2),若分布式电源非100%最大出力,则对分布式电源进行调整;

(2)对所述蓄电池进行状态评估,若所述蓄电池可放电,则对所述蓄电池进行放电控制,反之,转入步骤(3);

(3)若扰动时间小于30分钟,则维持蓄电池的放电状态,反之,转入步骤(4);

(4)若柴油机处于开启状态,且所述微电网系统存在非敏感负载未切除情况,则按降幂顺序切除非敏感负载;若非敏感负载已全部切除,则上报监控系统“微电网系统在BL区能量缺额”,并维持现状。

具体地,若所述母线频率处于CH区,对微电网系统的内部设备进行控制具体包括:

(1)若柴油机处于关闭状态,则逐个检查分布式电源是否出现故障;

(2)若出现故障,则切除分布式电源,反之,转入步骤(3);

(3)按分布式发电机优先级降幂次数,逐个切除分布式电源,并上报上层监控系统“微电网系统发生CH区故障”;

(4)若CH区的扰动时间大于预设时间,则微电网系统停机,并上报上位机系统故障。

具体地,若所述母线频率处于CL区,对微电网系统的内部设备进行控制具体包括:

(1)对蓄电池进行放电控制,并检测柴油机状态,若柴油机处于开启状态,则转入步骤(2);

(2)检查分布式电源是否处于100%出力状态,若是,则调整至100%出力状态,若否,转入步骤(3);

(3)检测是否有非敏感负载接入微电网系统,若有,则切除所有非敏感负载,若无,则转入步骤(4);

(4)若分布式发电机以及一级负载存在故障,则采取切除系统设备操作;

(5)预估微电网系统的稳定程度,根据预估结果上报上层监控系统“微电网系统频率CL区故障”或对系统进行停机操作。

实施本发明实施例,先检测微电网系统母线频率,再根据预设的频率划分标准确定母线频率所处区域,最后根据所处区域对微电网系统的内部设备进行控制;即,本发明实施例可对不同区域的频率采取不通过的控制策略,可实现将系统频率稳定在国标(GB/T12325)要求范围(49.5Hz—50.5Hz)内,保证了系统的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本发明第一实施例提供的改进的基于下垂法控制的微电网内部频率分区控制方法的流程示意图;

图2是频率处于A区时、对蓄电池的充电控制流程图;

图3是频率处于A区时、对蓄电池的放电控制流程图;

图4是频率处于A区时、蓄电池浮动功率额外充电情况的控制流程图;

图5是频率处于A区时、蓄电池浮动功率额外放电情况的控制流程图;

图6是频率处于BH区时的频率控制流程图;

图7是频率处于BL区时的频率控制流程图;

图8是频率处于CH区时的频率控制流程图;

图9是频率处于CL区时的频率控制流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,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。

应当理解,当在本说明书和所附权利要求书中使用时,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解,在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解,在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合,并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样,术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了更好地理解本发明实施例,先做如下说明:

本实施例所设计的微电网控制策略,其最终目的实现微电网内的能量平衡,即各分布式发电机发电能量之和等于负载用电功率之和,同时实现微电网内部电压和频率的稳定,如公式3-1至3-3所示

Vmin≤V(t)≤Vmax(3-1)

fmin≤f(t)≤fmax(3-2)

∑PDG(t)=∑Pload(t)(3-3)

其中,V(t)为当前时刻系统母线电压,其应该介于规定的上限Vmax与下限Vmin之间。f(t)为当前时刻母线的频率,其应当介于规定的上限fmax与下限fmin之间。根据国家用电质量安全标准GB/T12325要求[54],本实施例中系统电压指标为Vmax=235.4V和Vmin=198V,同时考虑到微电网装机功率较小,根据国标GB/T15945要求,并考虑到微电网本身容量较小,故本实施例设计频率指标为fmax=50.5Hz和fmin=49.5Hz。∑PDG(t)为当前时刻,微电网内各个分布式电源的功率总和。各个分布式电源包括柴油机、蓄电池、光伏发电机和风力发电机,具体的表达式如公式3-4所示:

∑PDG=Pbat(t)+Pwind(t)kMTTP_wind+Psolar(t)kMTTP_solar+Pengine(t)kMTTP_engine>

其中Pbat(t)为蓄电池当前充放电功率,其充放电由双向储能逆变器PCS控制,从系统稳定性能最优考虑,宜控制Pbat(t)处于最优平衡范围之内,并控制蓄电池的当前电荷状态(SOC)处于正常放电范围之内。Pwind(t)为风机当前发电功率,kMTTP_wind为风机并网逆变器的MTTP最大限功率因数,其取值范围为0—100%。Psolar(t)为光伏发电机当前发电功率,kMTTP_solar为光伏并网逆变器的MTTP最大限功率因数,其取值范围为0—100%。Pengine(t)为柴油发电机实时发电功率,kMTTP_engine为柴油发电机自带MTTP最大限功率因数。

∑Pload(t)为当前时刻的系统内负载值,具体的表达如公式(3-5)所示:

∑Pload(t)=∑Psensitive(t)+∑PNon-sensitive(t)+∑PEquipment(t)>

其中∑PEquipment(t)是当前时刻系统内的设备,如逆变器等的自身功耗。∑Psensitive(t)和∑PNon-sensitive(t)是当前时刻系统内的敏感负载和非敏感负载的负载总和情况。本章所设计的控制策略,对负载采取分级控制策略,具体的分级策略,如表1所示:

表1:负载优先级次序标准

同样地,本发明实施例对发电机的发电顺序也作出了优先级评估,具体评判标准如表2:

表2:发电机优先次序标准

如表2所示,其发电的优先顺序主要考虑其稳定性和经济性能,柴油机作为最稳定的发电机,在日常风光储能满足微电网日常用电需求时,出于经济因素考虑,不投入发电计划。当日常的风光储提供的电能出现部分缺口或系统出现了频率偏移等故障需要电能投入时,柴油机投入使用发电。柴油机的部署主要针对连续的雾霾和静稳天气,无风光照强度不足的天气,冬天光伏发电效率低下等情况使用。

请参考图1,是本发明第一实施例提供的改进的基于下垂法控制的微电网内部频率分区控制方法的示意流程图,如图所示,该方法可以包括以下步骤:

S101,检测微电网系统的母线频率。

S102,根据预设的频率划分标准确定所述母线频率所处的区域。

其中,频率划分标准包括AH区、AL区、BH区、BL区、CH区以及CL区,其对应的数值如表3所示。

区间名称频率范围CH区52Hz以上BH区50.5Hz—52HzAH区50Hz—50.5HzAL区49.5Hz—50HzBL区48Hz—49.5HzCL区48Hz以下

表3:频率划分标准

S103,根据母线频率所处的区域对微电网系统的内部设备进行控制。

如表3所示,当频率区间处于AH或AL区范围内时,微电网系统无需干预,只需进行能量平衡分配实现公式(3-6)即可

ΣPload(t)=ΣPDG(t),PBAT=0>

频率处于AH区或AL区时,系统无需过多干涉,其具体的控制策略将在后续内容进行详述。

当频率处于BH区或BL区时,一般由系统扰动因素引起,此时需要根据P-f下垂法进行调节,其具体的控制策略将在后续内容进行详述。

当频率处于CL区或CH区时,一般由设备故障,或负载严重不平衡引起,此时需要进行对系统进行紧急控制,其具体的控制策略将在后续内容进行详述。

一、母线频率处于A区的频率控制策略

当频率处于A区时,系统无需过多干涉,可以在这个区间之内,对系统进行蓄电池充电控制、放电控制和平衡控制。将蓄电池维持在一个最佳状态上,以应对即将到来的各种情况,诸如雾霾天气蓄电池持续供能,夜间蓄电池持续供能,极端风力天气系统的平衡维持等。同时,定期的对蓄电池进行“满充满放”操作,有利于蓄电池寿命的延长、蓄电池内部减少极化等情况。

以下将分别对蓄电池的充电、放电以及平衡控制策略进行详述。

1、蓄电池充电控制

对蓄电池的充电控制,采取的具体措施是在微电网系统平稳时段,增大系统的发电功率,并将额外的发电量存储到蓄电池中。其具体控制流程如图2所示:

(1)对蓄电池进行状态估计,若蓄电池已完成充电,则上报上层监控系统“系统完成蓄电池充电”,并将控制模式转入蓄电池平衡控制模式;如果没有完成充电,则跳转至步骤(2)。

(2)对蓄电池当前的状态进行评估,如果当前的蓄电池处于充电状态,则转入步骤(3),若蓄电池此时仍然处于非充电状态,则转入步骤(5)。

(3)此时系统处于充电状态,检查分布式发电机当前状态是否为100%出力,如果为100%出力,则转入步骤(4),否则调整各个分布式发电机MTTP控制系数为100%,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。

(4)如果柴油机状态为已开启,则不对系统进行干预,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果柴油机状态为未开启,检查当前发电计划,若当前发电计划允许柴油机开启,则开启柴油机进行发电,并控制系统总功率在蓄电池最大充电功率之内进行充电控制。如果没有该权限,则不对系统进行干预,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。

(5)此时系统处于放电状态,检查分布式发电机当前状态是否为100%出力,如果为100%出力,则转入步骤(6),否则调整各个分布式发电机MTTP控制系数为100%,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。

(6)检查当前柴油机状态,若柴油机为开启状态,则转入步骤(7)。若柴油机为关机状态,检查当前发电计划,若当前发电计划允许柴油机开启柴油机进行发电。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。若当前发电计划不允许开启柴油机,则上报上层监控系统,请求柴油机开启权限,并转入步骤(7)。

(7)检查当前非敏感负载接入系统情况,若当前系统有非敏感负载接入,且如果当前发电计划允许切除敏感负载,则在当前发电计划允许切除的非敏感负载范围之内,按照负载优先级降幂顺序,依次切除非敏感负载。结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果当前系统无非敏感负载接入,或发电计划不允许切除非敏感负载,则转入步骤(8)。

(8)上报上层监控系统“系统充电功率不足”,并启用蓄电池进行放电控制,维持系统稳定。等待上层监控系统控制指令。结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。

2、蓄电池放电控制

对蓄电池的放电控制,采取在系统平稳时段,减小系统的发电功率,由蓄电池对部分负载进行放电供能。同时维持蓄电池的放电功率在某一合适范围之内。其具体控制流程如图3所示:

(1)对蓄电池进行状态评估,若蓄电池已经完成放电,则上报上位机蓄电池放电完毕,并更改控制模式为蓄电池平衡控制。结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。若蓄电池没有完成放电,则转入步骤(2)。

(2)对蓄电池进行状态评估,若蓄电池处于非放电状态,则转入步骤(3)。若蓄电池处于放电状态,则检查柴油机开启情况,如果柴油机当前状态为关闭,则对系统不加干预,结束当前控制周期并等待下一周期数据进行控制。若柴油机为开启状态且满足公式3-28

PBAT(t)+Pengine(t)<PBAT_Discharge_MAX>

其中,PBAT_Discharge_MAX是蓄电池最大允许放电功率

此时关闭柴油机,由蓄电池对负载进行供电,消耗蓄电池电能。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。若不满足公式3-28,则不对系统进行干预,结束当前控制周期,并等待下一周期数据进行判断。

(3)放电状态下,检查柴油机开启情况,如果柴油机处于开启状态,且当前数据满足公式3-28,则关闭柴油机,结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果柴油机处于关机状态或不满足公式3-28,则转入步骤(4)。

(4)按发电机优先级升幂顺序,依次减小分布式发电机的MTTP控制系数,并将蓄电池的放电功率维持在最佳区间内。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。

3、蓄电池平衡控制

当系统处于电压与频率相对稳定的区间内,系统内的负载平衡优先由蓄电池充电进行控制。因为蓄电池的反应速度最优且系统所需的充放电功率不会太大。当蓄电池的充放电功率处于一定范围之内,该范围为正常的蓄电池电荷浮动空间,则不需要进行干预。当蓄电池的充电功率超出该浮动范围时,其具体控制流程如图4所示:

(1)对负载状态进行评估,如果负载的功率处于波动状态,则不予干涉。结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果负载处于相对稳定状态,则转入步骤(2)。

(2)对分布式发电机状态进行评估,如果风机与光伏处于不稳定状态,则根据其相应的评估结果进行相应的操作,例如风机处于高位能量不稳定状态,则切机处理,若光伏处于夜间不发电状态,则采取切机处理。若由于极端天气,造成风机产生较大的能量冲击,则采取蓄电池吸收该能量冲击用于维持系统的相对稳定。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果分布式发电机处于稳定状态,则转入步骤(3).

(3)检查柴油机当前状态,如果柴油机处于开机状态,则转入步骤(4),若柴油机处于关机状态,则转入步骤(5)。

(4)若当前系统满足公式3-29

PBAT+Pengine<PBAT_Blance_Discharge_Limit>

其中PBAT_Blance_Discharge_Limit为蓄电池浮动功率的最大充电功率。

则关闭柴油机,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。若不满足公式3-29,则转入步骤(5)。

(5)若系统仍有非敏感负载未接入系统,且当前发电计划允许该非敏感负载接入系统,则按负载优先级升幂顺序,接入非敏感负载。若系统全部非敏感负载已接入系统,或发电计划不允许非敏感负载接入系统,则转入步骤(6)。

(6)按优先级升幂顺序调整发电机MTTP控制系数,直至满足公式(3-30)

结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。

若蓄电池的放电功率超过该浮动范围,其控制流程如图5所示:

(1)对蓄电池进行状态评估,若蓄电池已经完成放电,则上报上位机蓄电池放电完毕,并更改控制模式为蓄电池平衡控制。结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。若蓄电池没有完成放电,则转入步骤(2)。

(2)对分布式发电机状态进行评估,如果风机与光伏处于不稳定状态,则根据其相应的评估结果进行相应的操作,例如风机处于高位能量不稳定状态,则切机处理,若光伏处于夜间不发电状态,则采取切机处理。若由于极端天气,造成风机产生较大的能量冲击,则采取蓄电池吸收该能量冲击用于维持系统的相对稳定。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果分布式发电机处于稳定状态,则转入步骤(3)。

(3)如果柴油机处于开启状态,则转入步骤(4),若柴油机处于关闭状态,则转入步骤(6)。

(4)若分布式电源处于100%出力状态,则转入步骤(5),若分布式电源未处于100%出力状态,按发电机优先级升幂顺序,增大其MTTP控制系数,制止100%或满足公式3-30,结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。

(5)如果系统内接入有非敏感负载且发电计划允许切除该敏感负载,则按负载的优先级降幂顺序切除负载,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果系统内无非敏感负载或发电计划不允许切除该非敏感负载,则上报上层监控系统“系统A区能量不足”,并控制蓄电池继续放电,维持系统现状。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。

(6)若分布式电源处于100%出力状态,则转入步骤(7),若分布式电源未处于100%出力状态,按发电机优先级升幂顺序,增大其MTTP控制系数,直至100%或满足公式3-30,结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。

(7)如果系统当前参数符合公式3-31的要求

PBAT+Pengine_full>PBAT_Blance_Charge_Limit>

其中PBAT_Blance_Charge_Limit为蓄电池浮动功率最大允许充电功率,其为负值。

且发电计划允许柴油机使用,则开启柴油机进行发电,系统结束当前控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果系统不满足公式3-31要求,则转入步骤(8)。若系统满足公式3-31要求但发电计划不允许发电机投入使用,也转入步骤(8)。

(8)如果系统内接入有非敏感负载且发电计划允许切除该敏感负载,则按负载的优先级降幂顺序切除负载,结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。如果系统内无非敏感负载或发电计划不允许切除该非敏感负载,则上报上层监控系统“系统A区能量不足”,并控制蓄电池继续放电,维持系统现状。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。

二、母线频率处于BH区的频率控制策略

当母线频率处于BH区时,一般由于系统内由有功功率过高引起,但这个扰动可能是瞬时的。在检测到母线频率进入BH区时,不应该立刻进行操作,有可能引起系统震荡,降低系统的鲁棒性。因此,母线频率进入BH区时,其具体控制流程如图6所示:

(1)对蓄电池的电荷状态进行预估,如果蓄电池处于可充电未充满状态,跳转到步骤(2)。如果蓄电池已经处于充电充满无法充电状态,则跳转到步骤(3)。

(2)对控制蓄电池进行充电控制,吸收多余的有功功率,并跳转到步骤(3).

(3)如果该扰动持续30分钟以上,则跳转到步骤(4)。否则结束该周期的控制,并等待下一个周期数据进行判断。

(4)如果柴油机此刻处于开机状态,则跳转到步骤(5),否则跳转到步骤(6)。

(5)对柴油机此时的发电功率进行简单评估,若满足公式(3-17),则跳转到步骤(6)否则跳转到步骤(8),

PBAT_MIN<PBAT(t)+Pengine(t)<PBAT_MAX>

其中PBAT_MIN是蓄电池能承受的充电功率极限,PBAT_MAX是蓄电池能承受的放电功率极限。

(6)关闭柴油机,对蓄电池进行充放电控制,并适当减小蓄电池放电功率。结束该周期的控制,并等待下一个周期数据进行判断。

(7)按分布式发电机优先级升幂顺序,逐个减小分布式发电机的发电功率。结束该周期的控制,并等待下一个周期数据进行判断。

(8)如果系统内,还有未接入的负载,则跳转到步骤(9),否则跳转到步骤(7)。

(9)按负载的升幂优先级顺序,将负载逐个接入系统。结束该周期的控制,并等待下一个周期数据进行判断。

三、母线频率处于BL区的频率控制策略

母线频率处于BL区时,其具体控制流程如图7所示:

(1)若系统频率跌落至BL区,则首先检查系统内的分布式电源,如光伏,风机等是否为100%最大出力,若非100%出力,则调整逐步增大其出力系数至100%,结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断,否则跳转到步骤(2)。

(2)出现了BL区扰动,则对蓄电池状态进行判断,如果蓄电池未到达放电下限,可以放电,则跳转至步骤(3),否则跳转至步骤(4)。

(3)控制蓄电池进行放电,为系统功能,保持频率稳定,并跳转至步骤(5)。

(4)若扰动小于30分钟,则维持蓄电池放电状态,结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断。否则跳转步骤(5)

(5)如果柴油机处于开启状态,跳转步骤(6),否则开启柴油机,结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断。

(6)对系统内负载情况进行判断,如果仍有非敏感负载接入,逐次按负载降幂顺序,切除非敏感负载。结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断。如果非敏感负载全部切除,跳转到步骤(7)。

(7)上报上层监控系统“系统在BL区能量缺额”,并维持系统内部所有分布式发电机出力最大化,等待上层控制系统的控制指令。结束该周期控制并等待下一周期数据,进行判断。

四、母线频率处于CH区的频率控制策略

当系统频率处于CH区时,是一个较为危险的状态,必须在短时间内及时改出这个区域,否则系统由崩溃的危险。所以需要逐个对分布式电源进行状态评估,并剔除故障负载,其具体控制流程如图8所示:

(1)当系统检测到频率进入CH区时,首先检查柴油机状态,若柴油机为开启状态,则将其关停。结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断。否则跳转到步骤(2)。

(2)逐次检查各个分布式电源是否出现故障,如果出现故障则切除该分布式电源。结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断。否则跳转到步骤(3)。

(3)按照发电机优先级降幂次序,逐个切除分布式电源,并上报上层监控系统“系统发生CH区故障”。并跳转至步骤(4)。

(4)检查该CH区扰动是否超过规定时间,如果未超过规定时间,维持系统现状并尽可能保持系统的频率稳定。结束该周期控制并等待下一周期数据进行判断。若超过规定时间,跳转至步骤(5)。

(5)微电网系统停机,以保护微电网内部重要设备与发电机的设备安全。对蓄电池的电量进行评估,做黑启动预案准备。上报上层监控系统“系统发生严重故障并且已经停机”,等待上层监控系统黑启动指令。

五、母线频率处于CL区的频率控制策略

当系统频率处于CL区时,特是一个较为危险的状态,必须在短时间内及时改出这个区域,否则系统的故障会导致微电网内部设备的损坏,出发分布式电源的孤岛保护停机,造成更严重的后果。所以这一个区间内的控制策略以快速提升系统内部电能供应,切除一切不必要的负载,快速评估分布式电源故障状态为核心思想,具体控制流程如图9所示:

(1)当系统检测到系统处于CL区,立即对蓄电池进行放电控制,因为蓄电池的启动速度与反应速度最快。之后转入步骤(2)。

(2)检测柴油发电机的状态,若为关机状态,则开启柴油机为系统充能。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。若柴油机为开启状态,转入步骤(3)。

(3)检测其他分布式电源是否处于100%出力状态,若不处于100%出力状态,则立即调整其MTTP系数为100%。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。若为100%出力状态,转入步骤(4)。

(4)检测非敏感负载是否有接入微电网系统。如果有,立即切除所有非敏感负载。结束该控制周期并等待下一周期数据进行判断。若无非敏感负载接入系统,则跳转至步骤(5)。

(5)检测系统分布式发电机是否故障,一级负载是否存在故障。对相应故障采取切除系统的操作。并转入步骤(6)。

(6)预估系统的稳定程度,如果满足公式3-18和公式3-19

Δf(n)=f(t)-f(t-1) (3-18)

则说明系统的频率仍然处于偏移状态且情况恶化,此时应转入步骤(7),否则上报上层监控系统“系统频率CL区故障”,并努力维持系统稳定状态,等待上层监控系统指令。结束该周期操作并等待下一周期数据进行判断。

(7)若系统频率处于持续恶化的状态,为了保护系统设备,不对系统内部的负载造成损害,微电网系统停机。上报上位机“系统已停机,处于CL区频率故障”。对蓄电池状态进行评估,做黑启动预案。等待上层监控系统开机指令。

实施本发明实施例,先检测微电网系统母线频率,再根据预设的频率划分标准确定母线频率所处区域,最后根据所处区域对微电网系统的内部设备进行控制;即,本发明实施例可对不同区域的频率采取不通过的控制策略,可实现将系统频率稳定在国标(GB/T12325)要求范围(49.5Hz—50.5Hz)内,保证了系统的稳定性。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明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发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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