微电网动态稳定控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及微电网动态稳定控制系统和方法。一种微电网动态稳定控制系统，包括：微电网动态稳定控制装置，采集母线的实时电压和实时电流，基于实时电压和实时电流计算功率因数；中央控制装置，接收所述功率因数，并且当所述功率因数低于预定阈值时，发送无功控制指令；至少一个就地控制装置，接收所述无功控制指令，并向所述微电网动态稳定控制装置以及所述至少一个就地控制装置所控制的至少一个分布式电源发送控制信号；其中，所述微电网动态稳定控制装置根据所述控制信号时基于下垂控制补偿母线电压，所述至少一个分布式电源根据所述控制信号时向所述母线发出无功功率以提高所述母线的功率因数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电网控制领域，具体地，涉及一种微电网动态稳定控制系统和方法。
技术介绍
近些年来，分布式发电获得了越来越广泛的应用。其中，分散的小容量分布式发电系统(简称微型电源)、储能系统和负荷等组成的微电网受到热烈关注。微电网包括多种分布式电源(如光伏电站、风力发电机、柴油发电机等)，但存在着发电间歇性、需要电网支撑、出现故障需要断开、电能质量不稳定等缺点。因此，需要一种对微电网的电压进行稳定控制、改善电能质量并能够实现离网运行和并网运行的无缝切换的微电网动态稳定控制系统。
技术实现思路
根据本专利技术的第一个方面，提供一种微电网动态稳定控制系统，包括：微电网动态稳定控制装置，采集母线的实时电压和实时电流，基于实时电压和实时电流计算功率因数；中央控制装置，接收所述功率因数，并且当所述功率因数低于预定阈值时，发送无功控制指令；至少一个就地控制装置，接收所述无功控制指令，并向所述微电网动态稳定控制装置以及所述至少一个就地控制装置所控制的至少一个分布式电源发送控制信号；其中，所述微电网动态稳定控制装置根据所述控制信号时基于下垂控制补偿母线电压，所述至少一个分布式电源根据所述控制信号时向所述母线发出无功功率以提高所述母线的功率因数。根据本专利技术的第二个方面，提供一种微电网动态稳定控制方法，包括：由微电网动态稳定控制装置采集母线的实时电压和实时电流，并基于实时电压和实时电流计算功率因数；当所述功率因数低于预定阈值时，由中央控制装置发出无功控制指令，以控制微电网动态稳定控制装置基于下垂控制补偿母线电压，并控制至少一个分布式电源向所述母线发出无功功率以提高功率因数。附图说明图1是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制系统的框图。图2是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制系统补偿母线电压的方法的流程图。图3是根据本专利技术的示例性实施例的电压下垂控制的示意性曲线图。图4是根据本专利技术的示例性实施例的频率下垂控制的示意性曲线图。图5是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置的实时功率计算单元的框图。图6是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置的相角计算单元的框图。图7是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置的电压幅值计算单元的框图。图8是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置的电压参考值计算单元的框图。图9是根据本专利技术的示例性实施例的正序电压外环与电流内环双环控制策略的框图。图10是根据本专利技术的示例性实施例的负序电压外环与电流内环双环控制策略的框图。图11是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制系统的框图。图12是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置由并网状态转换为离网状态的运行状态的示图。图13是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置由离网状态转换为并网状态的运行状态的示图。图14是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置对400V母线进行相位跟踪的原理图。图15是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置对400V母线进行相位跟踪相位示图。具体实施方式根据需要，在此公开本专利技术的详细实施例；然而，将理解的是，所公开的实施例仅是本专利技术的示例，其中，本专利技术可以以各种替代形式来实现。附图无需按比例绘制；一些特征可被夸大或最小化以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅作为用于教导本领域技术人员以多种形式利用本专利技术的代表性基础。图1是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制系统的框图。微电网动态稳定控制系统包括中央控制装置101、地调中心102、风机数据采集与就地控制装置111、光伏数据采集与就地控制装置112、储能数据采集与就地控制装置113、微燃机数据采集与就地控制装置114、柴油机数据采集与就地控制装置115、工厂数据采集与就地控制装置116、动稳数据采集与就地控制装置117、风机121、光伏电站122、储能装置123、微燃机124、柴油机125、工厂126以及微电网动态稳定控制装置127。如图1所示，中央控制装置101通过传输控制协议(ModbusTCP)与地调中心102相连，并基于电力系统自动化领域全球通用标准(IEC61850)连接至各个就地控制装置(例如，风机数据采集与就地控制装置111、光伏数据采集与就地控制装置112、储能数据采集与就地控制装置113、微燃机数据采集与就地控制装置114、柴油机数据采集与就地控制装置115、工厂数据采集与就地控制装置116、动稳数据采集与就地控制装置117等)，各个就地控制装置通过ModbusTCP连接至对应的分布式电源(例如，风机121、光伏电站122、储能装置123、微燃机124、柴油机125、工厂126)，并连接至微电网动态稳定控制装置127。光伏电站122、储能装置123、微燃机124、柴油机125、工厂126与微电网动态稳定控制装置127连接至400V母线。图2是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制系统补偿母线电压的方法的流程图。如图2所示，微电网动态稳定控制装置127可采集400V母线的实时电压和实时电流(S21)，并计算400V母线的功率因数(S22)。随后，微电网动态稳定控制装置127可通过就地控制装置117将计算的功率因数反馈至中央控制装置101，并由中央控制装置101判断功率因数是否低于预定阈值(S23)，如果功率因数低于预定阈值，中央控制装置101可向各个就地控制装置(光伏数据采集与就地控制装置112、储能数据采集与就地控制装置113、微燃机数据采集与就地控制装置114、柴油机数据采集与就地控制装置115、工厂数据采集与就地控制装置116、动稳数据采集与就地控制装置117)发出无功控制指令，随后，各个就地控制装置可向与其对应的分布式电源以及微电网动态稳定控制装置127发送控制信号(S24)。分布式电源(光伏电站122、储能装置123、微燃机124、柴油机125、工厂126)接收到所述控制信号之后，可向400V母线发出无功功率来提高母线电压的功率因数。同时，微电网动态稳定控制系统接收到所述控制信号之后，采用下垂控制来补偿母线电压。图3是根据本专利技术的示例性实施例的电压下垂控制的示意性曲线图。图4是根据本专利技术的示例性实施例的频率下垂控制的示意性曲线图。如图3所示，当400V母线电压高于标准值V0时，各个分布式电源可吸收无功功率，从而使电压降低至标准值V0。当400V母线电压低于标准值V0时，各个分布式电源可发出无功功率，从而使电压升高至标准值V0。如果微电网系统发生故障，电压瞬间跌落到V1，系统的运行状态将由A点滑落到B点，此时将会发出更多的无功功率支撑母线电压。下垂控制通过发出无功功率补偿母线电压，并保持电压平衡。以下将参照附图详细描述通过下垂控制补偿母线电压的控制。图5是根据本专利技术的示例性实施例的微电网动态稳定控制装置127的实时功率计算单元的框图。400V母线的实时电压值和实时电流值由微电网动态稳定控制装置127采集，并对采集到的实时电压值和实时电流值分别进行Clark坐标轴转换和Park坐标轴转换，随后将坐标轴转换后的实时电压值和实时电流值输入实时功率计算单元，实时功率计算单元可计算400V母线的实时功率，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电网动态稳定控制系统，其特征在于，所述微电网动态稳定控制系统包括：微电网动态稳定控制装置，采集母线的实时电压和实时电流，基于实时电压和实时电流计算功率因数；中央控制装置，接收所述功率因数，并且当所述功率因数低于预定阈值时，发送无功控制指令；至少一个就地控制装置，接收所述无功控制指令，并向所述微电网动态稳定控制装置以及所述至少一个就地控制装置所控制的至少一个分布式电源发送控制信号；其中，所述微电网动态稳定控制装置根据所述控制信号时基于下垂控制补偿母线电压，所述至少一个分布式电源根据所述控制信号时向所述母线发出无功功率以提高所述母线的功率因数。

【技术特征摘要】
1.一种微电网动态稳定控制系统，其特征在于，所述微电网动态稳定控制系统包括：微电网动态稳定控制装置，采集母线的实时电压和实时电流，基于实时电压和实时电流计算功率因数；中央控制装置，接收所述功率因数，并且当所述功率因数低于预定阈值时，发送无功控制指令；至少一个就地控制装置，接收所述无功控制指令，并向所述微电网动态稳定控制装置以及所述至少一个就地控制装置所控制的至少一个分布式电源发送控制信号；其中，所述微电网动态稳定控制装置根据所述控制信号时基于下垂控制补偿母线电压，所述至少一个分布式电源根据所述控制信号时向所述母线发出无功功率以提高所述母线的功率因数。2.根据权利要求1所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，所述微电网动态稳定控制装置的下垂控制包括：基于所述实时电压和所述实时电流计算有功功率和无功功率；基于计算的所述有功功率和预先给定的有功功率计算微电网动态稳定控制装置的输出电压的相角，并基于计算的所述无功功率和预先给定的无功功率计算输出电压的幅值；基于所述输出相角计算d轴参考电压和q轴参考电压；根据所述d轴参考电压和d轴正序电压反馈以及所述q轴参考电压和q轴正序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的正序分量，以使所述母线电压的正序分量在额定范围之内，所述d轴正序电压反馈和所述q轴正序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的正序分量；根据d轴负序电压反馈和q轴负序电压反馈计算空间矢量脉宽调制的负序分量，以用于补偿所述母线电压并消除所述母线电压的负序分量，所述d轴负序电压反馈和所述q轴负序电压反馈是将所述实时电压进行正负序提取而得到的负序分量。3.根据权利要求2所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，所述输出电压的幅值还基于所述母线的额定电压。4.根据权利要求1所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，当所述微电网动态稳定控制装置从并网状态切换为离网状态时，所述微电网动态稳定控制装置的输出电压的幅值下降预定电压差，输出电压的频率下降预定频率差。5.根据权利要求1所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，当所述微电网动态稳定控制装置从离网状态切换为并网状态时，所述微电网动态稳定控制装置的输出电压的幅值上升预定电压差，输出电压的频率上升预定频率差。6.根据权利要求5所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，当所述微电网动态稳定控制装置从离网状态切换为并网状态时，所述微电网动态稳定控制装置增大所述母线的电压的频率与所述微电网动态稳定控制装置的输出电压的频率之间的频率差，以提高所述微电网动态稳定控制装置的输出电压的相位对所述母线电压的相位的跟踪速度。7.根据权利要求5所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，当所述微电网动态稳定控制装置从离网状态切换为并网状态时，所述微电网动态稳定控制装置降低预先给定的有功功率值，以提升离网状态切换为并网状态的切换速度。8.根据权利要求1所述的微电网动态稳定控制系统，其特征在于，所述微电网动态稳定控制装置还包括滤波器，所述滤波...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑德化，张卫，魏丹，邱富东，
申请(专利权)人：江苏金风科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32