一种弱联结微网及其离网切换控制策略制造技术

本发明专利技术公开了一种弱联结微网及其离网切换控制策略，能够更加精确、快速地计算可切负荷，并且实现方法较为简单，具有较强的实时性和灵活性；可有效减少负荷过切和欠切量，提升经济性的同时能有效保障孤网模式下微网的功率平衡，频率稳定和供电可靠性；本策略结合实际工程应用，通过理论研究和简洁实用的技术手段，在不增加大量投资的情况下实现弱联结微网离网快速切换控制，提高了供电的可靠性；目前国内类似的地区大量存在，本技术的推广应用，可在提高电网供电可靠性的同时，节约大量的投资，为偏远地区的经济建设发展提供电力的支持。持。持。

【技术实现步骤摘要】
一种弱联结微网及其离网切换控制策略


[0001]本专利技术属于微网控制
，具体涉及一种弱联结微网及其离网切换控制策略。

技术介绍

[0002]微网是一种典型的用于向特定区域或偏远地区供电的小型电力系统，通常由分布式电源、储能、负荷和控制系统组成，一般有两种工作模式：
[0003]一种是在并网运行模式下，微网通过联络线开关与大电网相连，进行功率交换；第二种是当电网发生故障时，微网可以通过断开联络开关与大电网解列，进入孤网运行模式。在部分偏远山区，供电线路沿线气候恶劣，自然灾害频发会严重威胁联络架空线路的安全可靠稳定运行，故在用电负荷集中的地区建设微网，当联络线出现故障跳闸时微网由并网模式切换至孤网运行模式，以保障这些地区生产生活用电的可靠性。因为自然条件限制和风光资源缺乏，导致这类地区微网的特点是用电负荷相对单一，电源以小水电为主、柴油发电机为辅，且没有配置储能系统。由于小水电动态响应时间长、调节速度慢，如何在缺少储能系统的情况下实现联络线故障时微网快速稳定的切换是一个必须要研究的问题。为了保证切换过程不会对大电网产生较大的冲击，同时保证微网的安全稳定运行，必须采取合理的控制策略来实现两种运行模式之间的平滑切换。
[0004]目前，微网并/离网切换控制策略主要有下垂控制、恒压
‑
恒频控制、恒功率控制、虚拟同步机(VSG)等，其中下垂控制由于具有无通讯线并联、可提供电压和频率支撑、不同运行模式控制结构统一等特点，成为了微网切换控制策略研究的主要研究方向。但是对下垂控制的研究主要集中在具备风、光、柴、储等典型微源的微网结构下，对于包含小水电微源的微网切换控制策略研究较少。同时，对于缺少储能系统的微网切换控制策略，一般都会包含切电源或者切负荷的策略。
[0005]因此，弱联结微网目前存在的主要问题是：联网线路较长，同时环境复杂，容易发生线路故障导致供电中断，特别是在枯水期若联络线发生永久性故障，导致离网切换后，由于小水电调节能力差，孤网模式下微网承受能力较弱，供电可靠性难以保证。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术弱联结微网小水电响应慢、柴油发电机调节能力有限、缺少储能系统等问题，本专利技术提出了一种弱联结微网及其离网切换控制策略，当联络线故障时，通过采用该控制方法协调控制电源启停和出力以及负荷切除，能保证微网系统稳定快速地实现离网切换。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种弱联结微网，其关键在于：包括连接有多种分布式电源的主干线，所述主干线通过配电分支线并联有多个可切负荷，所述主干线通过联络线实现与大电网弱联结；
[0009]还包括控制模块，所述配电分支线和联络线上均安装有电流采样电路和电压采样
电路，所有所述电流采样电路和电压采样电路分别与所述控制模块连接，所述控制模块用于采集对应线路的电流和电压，并实时计算出对应的联络线功率和配电分支线功率，所述控制模块还用于控制弱联结微网的离网切换。
[0010]作为优选方案，所述分布式电源包括小水电和柴油发电机，其中所述小水电为主电源，所述柴油发电机为冷备用电源。
[0011]作为优选方案，所述配电分支线对应每个所述可切负荷分别设有智能断路器，所述智能断路器用于控制对应可切负荷投切。
[0012]一种弱联结微网的离网切换控制策略，其关键在于，包括以下步骤：
[0013]S1.通过电流和电压采样电路，实时采集获取联络线和配电分支线的电流和电压；
[0014]S2.根据步骤S1得到的电流和电压实时计算得到联络线的实时功率为PL，每条配电分支线对应的实时功率为P1、P2…
P
n
；
[0015]S3.将每条配电分支线对应的P1、P2…
P
n
进行按从小到大进行排序，得到功率序列P1*、P2*
…
P
n
*；
[0016]S4.从P1*开始累加，当累加至第m项(1≤m≤n)时，将得到一个与P
L
差值绝对值最小的求和功率P
T
：
[0017][0018]S5.根据联络线实时功率P
L
的正负值判断联络线电流方向，选择执行投切负荷或调整电源出力策略，从而完成弱联结微网离网切换。
[0019]作为优选方案，所述步骤S5具体判定步骤为：
[0020]当P
L
>0时，即大电网向弱联结微网送电，说明分布式电源出力不足，需要增加分布式电源出力或者切除可切负荷，但由于弱联结微网并网运行时，小水电处于最大功率发电模式运行无法继续增大出力，故只能采取切除可切负荷策略；
[0021]根据步骤S4得到的P1*、P2*
…
P
m
*，向其对应的智能断路器下达断开指令，完成配电分支切除，当和(1≤m+1≤n)与P
L
差值的绝对值相等时，考虑到经济性和供电可靠性，尽量少切负荷，故增加分布式电源出力；
[0022]当P
L
<0时，即弱联结微网向大电网送电，说明分布式电源出力超出用电负荷需求，需要减小分布式电源出力或者投入用电负荷，但考虑到弱联结微网实际情况，只需减小分布式电源出力即可。
[0023]作为优选方案，当P
L
>0且P
L
>P
T
时，说明存在负荷欠切的情况，此时启动柴油发电机，工作在有功功率控制模式下，逐步恢复切除的可切负荷即可，弱联结微网进入孤网模式稳定运行；
[0024]当P
L
>0且P
L
<P
T
时，说明存在负荷过切的情况，此时小水电自动切换至有功功率控制模式，减小出力，减小的功率值为ΔP，其中ΔP＝P
T
‑
P
L
，随后启动柴油发电机，工作在有功功率控制模式下，逐步恢复切除的负荷即可，弱联结微网进入孤网模式稳定运行。
[0025]作为优选方案，当P
L
<0时，小水电自动切换至有功功率控制模式，减小出力即可，减小的功率值为ΔP，其中ΔP＝P
L
，弱联结微网进入孤网模式稳定运行。
[0026]有益效果：本专利技术的一种弱联结微网及其离网切换控制策略，能够更加精确、快速地计算可切负荷，并且实现方法较为简单，具有较强的实时性和灵活性；可有效减少负荷过切和欠切量，提升经济性的同时能有效保障孤网模式下微网的功率平衡，频率稳定和供电可靠性；本策略结合实际工程应用，通过理论研究和简洁实用的技术手段，在不增加大量投资的情况下实现弱联结微网离网快速切换控制，提高了供电的可靠性；目前国内类似的地区大量存在，本技术的推广应用，可在提高电网供电可靠性的同时，节约大量的投资，为偏远地区的经济建设发展提供电力的支持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种弱联结微网，其特征在于：包括连接有多种分布式电源的主干线，所述主干线通过配电分支线并联有多个可切负荷，所述主干线通过联络线实现与大电网弱联结；还包括控制模块，所述配电分支线和联络线上均安装有电流采样电路和电压采样电路，所有所述电流采样电路和电压采样电路分别与所述控制模块连接，所述控制模块用于采集对应线路的电流和电压，并实时计算出对应的联络线功率和配电分支线功率，所述控制模块还用于控制弱联结微网的离网切换。2.根据权利要求1所述的一种弱联结微网，其特征在于：所述分布式电源包括小水电和柴油发电机，其中所述小水电为主电源，所述柴油发电机为冷备用电源。3.根据权利要求1所述的一种弱联结微网，其特征在于：所述配电分支线对应每个所述可切负荷分别设有智能断路器，所述智能断路器用于控制对应可切负荷投切。4.一种弱联结微网的离网切换控制策略，其特征在于，包括以下步骤：S1.通过电流和电压采样电路，实时采集获取联络线和配电分支线的电流和电压；S2.根据步骤S1得到的电流和电压实时计算得到联络线的实时功率为PL，每条配电分支线对应的实时功率为P1、P2…
P
n
；S3.将每条配电分支线对应的P1、P2…
P
n
进行按从小到大进行排序，得到功率序列P1*、P2*
…
P
n
*；S4.从P1*开始累加，当累加至第m项(1≤m≤n)时，将得到一个与P
L
差值绝对值最小的求和功率P
T
：S5.根据联络线实时功率P
L
的正负值判断联络线电流方向，选择执行投切负荷或调整电源出力策略，从而完成弱联结微网离网切换。5.根据权利要求4所述的一种弱联结微网的离网切换控制策略，其特征在于，所述步骤S5具体判定步骤为：当P
L
>0时，即大电网向弱联结微网送电，说明分布式电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁俊宇，王达达，魏杰，牛琨皓，杨洋，许琦，杨家全，程志，袁兴宇，李柯蓉，蒋立林，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司曲靖供电局，
类型：发明
国别省市：