CN102324741B - 微电网离网能量平衡控制装置与方法 - Google Patents
微电网离网能量平衡控制装置与方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102324741B CN102324741B CN 201110234947 CN201110234947A CN102324741B CN 102324741 B CN102324741 B CN 102324741B CN 201110234947 CN201110234947 CN 201110234947 CN 201110234947 A CN201110234947 A CN 201110234947A CN 102324741 B CN102324741 B CN 102324741B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- energy balance
- grid
- frequency
- voltage
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 35
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 15
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 18
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种微电网离网能量平衡控制装置与方法。其中，该装置包括采样单元，用于采集进行能量平衡控制所需的信号；CPU处理单元，用于根据进行能量平衡控制所需的信号确定控制指令；开出单元，用于将控制指令输出到被控制的单元以在微电网离网后实现能量平衡；电源，用于为微电网离网能量平衡控制装置提供直流电源；其中，CPU处理单元分别与采样单元、开出单元和电源相连。本发明通过对负荷、发电以及储能设备功率的监测与控制，在微电网并离网转换时，切除负荷或分布式发电设备，以有效且平滑的控制微电网。
Description
技术领域
本发明涉及微电网技术领域，特别地，涉及一种微电网离网能量平衡控制装置与方法。
背景技术
微电网可以看成电力***的一种结构，包括分布式电源、负荷、储能设备等小型***。微电网相对主电网可作为可调度的负荷，对微电网内部***，可以提供满足负荷需求的电能，相当于可定制的电源。
微电网***可工作于并网与离网两种运行模式。在正常情况下，微电网与主电网并网运行，由微电网补充自身发电量或向主电网供出多余的电能。在检测到微电网故障或者电能质量不满足时，微电网与主电网断开，形成离网状态的孤岛模式。
然而，微电网在进行并离网转换时，由于微电网功率缺额或盈余导致电压频率骤升骤降、以及谐波污染等，因此会对微电网本身的电能质量造成严重的影响，例如，电压崩溃、频率崩溃等事故。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种微电网离网能量平衡控制装置与方法，能够使微电网在离网状态下保持其内部能量的平衡。
根据本发明的一方面，提出了一种微电网离网能量平衡控制装置，包括采样单元，用于采集进行能量平衡控制所需的信号；CPU处理单元，用于根据进行能量平衡控制所需的信号确定控制指令；开出单元，用于将控制指令输出到被控制的单元以在微电网离网后实现能量平衡；电源，用于为微电网离网能量平衡控制装置提供直流电源；其中，CPU处理单元分别与采样单元、开出单元和电源相连。
根据本发明的另一方面，还提出了一种微电网离网能量平衡控制方法，包括采集进行能量平衡控制所需的信号；根据进行能量平衡控制所需的信号确定控制指令；将控制指令输出到被控制的单元以在微电网离网后实现能量平衡。
本发明提供的微电网离网能量平衡控制装置与方法，通过对负荷、发电以及储能设备功率的监测与控制，在微电网并离网转换时，切除负荷或分布式发电设备，以有效且平滑的控制微电网。同时在微电网离网情况下，能够监控由分布式发电设备支撑的微电网(例如，监测电压、频率、功率、负荷用电功率、发电设备功率、储能设备充放电功率等)，保证频率电压稳定，一旦出现频率电压异常能够正确及时的作出反应，以避免电能质量进一步恶化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分。在附图中：
图1是本发明微电网离网能量平衡控制装置的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明微电网离网能量平衡控制装置的工作流程示意图。
图3是本发明微电网离网能量平衡控制装置的另一实施例的结构示意图。
图4是本发明微电网离网能量平衡控制装置的又一实施例的结构示意图。
图5是本发明分列运行和并列运行逻辑示意图。
图6是本发明微电网离网能量平衡控制方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。本发明的示例性实施例及其说明用于解释本发明，但并不构成对本发明的不当限定。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
本发明下述实施例中所提的能量平衡是指微电网离网时内部负荷需要的电量和分布式发电设备发出的电量能够匹配，如果需要的电量大于发出的电量，则切除部分负荷以满足平衡，如果负荷需要的电量小于发电设备发出的电量，则切除部分分布式发电设备以满足平衡。
图1是本发明微电网离网能量平衡控制装置的一个实施例的结构示意图。
如图1所示，该实施例的微电网离网能量平衡控制装置10可以包括：
采样单元11，用于采集进行能量平衡控制所需的信号；
在一个实例中，进行能量平衡控制所需的信号可以包括但不限于电压信号(例如，进线断路器微电网侧母线的电压)、并离网信号以及开关状态信号(即，开关的闭合状态)，采样单元可以包括电压互感器、A/D转换器、开关量采集子单元、以及并离网信号采集子单元；电压互感器将采集的线路大电压变换成二次信号，经过A/D转换器将二次信号转换成数字信号发送至CPU处理单元，并且还将开关量采集子单元和并离网信号采集子单元所采集的开关的分/合位以及并离网信号也发送至CPU处理单元，其中，并离网信号可以由并离网信号采集子单元(或通讯单元，其通过以太网口，利用IEC61850规约与微电网集中控制***进行通信)从上级微电网***采集、也可以由开关量采集子单元从进线断路器开关位置采集，另外，开关状态信号可以包括但不限于进线断路器开关位置、分段断路器开关位置以及检修压板开关位置；
CPU处理单元12，用于根据进行能量平衡控制所需的信号确定控制指令，该单元可以在32位中央处理器上实现；
在一个实例中，控制指令可以包括但不限于离网联切(即，微电网离网时切除负荷或者分布式发电设备以维持微电网内能量供求平衡)、并网联切(即，微电网并网时切除负荷或者分布式发电设备以维持微电网内能量供求平衡)、低频减载(即，微电网离网孤岛运行时由于功率缺额频率降低，通过切除一部分负载来满足微电网内部能量平衡)、低压减载(即，微电网离网孤岛运行时由于功率缺额电压降低，通过切除一部分负载来满足微电网内部能量平衡)、过频解列(即，微电网离网孤岛运行时由于功率盈余频率升高，通过切除一部分发电设备来满足微电网内部能量平衡)以及过压解列(即，微电网离网孤岛运行时由于功率盈余电压升高，通过切除一部分发电设备来满足微电网内部能量平衡)，如图2所示；
开出单元13，用于将控制指令输出到被控制的单元(例如，相应单元的驱动电路)，切除微电网负荷或分布式发电机，以在微电网离网后实现能量平衡；此外，该单元还在配电网出现电压频率骤升、骤降、不平衡和谐波等电能质量问题时发出告警指令，并闭锁切除动作；
电源14，用于为微电网离网能量平衡控制装置提供直流电源，其输入为直流220V，输出为5V***电源和24V开入量电源；
其中，CPU处理单元分别与采样单元、开出单元和电源相连。
该实施例通过对负荷、发电以及储能设备功率的监测与控制，在微电网并离网转换时，切除负荷或分布式发电设备，以有效且平滑的控制微电网。
图3是本发明微电网离网能量平衡控制装置的另一实施例的结构示意图。
如图3所示，与图1中的实施例相比，该实施例的微电网离网能量平衡控制装置30还可以包括：
人机交互单元31，与CPU处理单元相连，用于提供与微电网离网能量平衡控制装置交互的接口。
具体地，人机交互单元可以为点阵液晶和按键设计，可以利用键盘修改压板、定值和控制字，还可以利用指示灯显示正常运行、合闸、分闸、故障、动作等信息，也利用利用液晶显示合闸、分闸、电压、频率、故障现象和告警等，交互方式简单且人性化。
图4是本发明微电网离网能量平衡控制装置的又一实施例的结构示意图。
如图4所示，与图1中的实施例相比，该实施例的微电网离网能量平衡控制装置40中的CPU处理单元41可以包括：
计算子单元411，用于计算所采集电压信号的频率、电压的变化率以及频率的变化率；例如，可以通过快速傅立叶变换计算得出电压信号的频率、电压的变化率以及频率的变化率；
判断子单元412，用于判断电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系，以确定是否启动装置设置的保护切除等动作；
处理子单元413，用于根据电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系、以及并离网信号和开关状态信号生成相应的控制指令，并发送至开出单元；
例如，如果电网的电压大于电压阈值，则生成过压解列指令，如果电网的频率大于频率阈值，则生成过频解列指令，如果电网的电压低于电压阈值，则生成低压减载指令，如果电网的频率低于频率阈值，则生成低频减载指令。
(1)低频减载功能设置5个轮次，每个轮次对应不同的频率动作定值，当监测到的频率值小于相应的频率动作定值时，装置中的逻辑判断依次启动动作轮次，每个动作轮次执行切除不同的负荷线路以达到能量平衡，同理可以实现低压减载功能。低频减载第一轮动作出口(切除的部分负荷)和低压减载第一轮动作出口相同，后4轮依此类推。
(2)过频切机功能可以有2个轮次，每个轮次对应不同的频率定值，当微电网频率大于相应的动作定值依次执行过频解列第一轮和第二轮，每一个轮次对应不同的分布式发电设备，如果动作启动，则切除分布式发电设备。此外，微电网中还可能有储能设备，当储能设备再微电网中担当从控设备时，可以在微电网离网功率盈余时切除储能设备。
(3)计算子单元可以计算出df/dt和du/dt(即，频率变化率和电压变化率)，根据设定的频率变化率阈值和电压变化率阈值进行判断，当满足条件时，即，频率、电压变化比较剧烈时，可以执行加速切负载功能(即，第一轮动作之后，还未到满足第2、3轮的频率、电压阈值，但是，频率和电压的变化率超过了相应的变化率阈值，同样可以使第2、3轮动作，只是引发动作的因素不同，为表明区别，可以设置为加速2轮动作，加速2、3轮动作)。
再以开关状态信号-分段断路器开关位置(用于控制分列与并列运行，如果分段断路器跳位开入，则执行分列运行，否则执行并列运行)为例进行说明，如图5所示，如果分段断路器跳位(即，开关处于断开状态)且I母低频减载第一轮，则进行分列运行I母低频减载第一轮及出口。
其中，判断子单元分别与计算子单元和处理子单元相连。
上述实施例中的所有动作功能都可以设置启动提示，例如，离网联切功能，相应地可以设置离网联切功能启动。
本发明的上述实施例可以用在微电网的各负荷和分布式发电设备上，可以同时管理20回支路开关，主要功能有离网运行时执行的低频减载、低压减载、过频解列、过压解列功能以及并离网状态切换时执行的并网联切、离网联切功能，具体地：
(1)实时测量装置安装处母线电压、频率以及它们的变化率；
(2)当微电网由于有功缺额引起频率下降时，装置自动根据频率降低值切除部分微电网负荷，使微电网***的电源与负荷重新平衡，本装置设有4个基本轮，1个独立的特殊轮，基本配置可以最多切除20回负荷线路；
(3)当微电网由于无功缺额引起电压下降时，装置自动根据电压降低值切除部分微电网负荷，确保***内无功的平衡，使电网的电压恢复正常，本装置根据电压切负荷的轮次和根据频率切负荷的轮次相同；
(4)当微电网***有功功率缺额较大时，***频率可能会较快下降，本装置具有根据df/dt加速切负荷的功能，可加速切第一、二轮或加速切第一、二、三轮，尽早制止频率的快速下降，防止频率崩溃事故；
(5)当微电网***无功功率缺额较大时，***电压可能会较快下降，本装置具有根据du/dt加速切负荷的功能，可加速切第一、二轮或加速切第一、二、三轮，尽早制止电压的快速下降，防止电压崩溃事故；
(6)在微电网***由于有功功率过剩引起频率上升时，装置根据频率升高值自动切除分布式发电的部分设备，使***的电源与负荷重新平衡，本装置设有2轮过频解列功能；
(7)针对微电网***可能出现的工频过电压或谐振过电压，装置自动根据电压升高值解列或切机，使***的电源与负荷重新平衡，本装置设有2轮过压解列功能；
(8)装置设有根据df/dt、du/dt闭锁功能，以防止由于短路故障、负荷反馈频率或电压异常情况可能引起的误动作，装置具有低电压闭锁、TV断线闭锁功能，还具有独特的短路故障判断自适应功能，低压减载的整定时间不需要与保护动作时间相配合，保证***低压时快速动作，短路故障时可靠不动作；
(9)装置设有母线分列运行压板，可以实现在双母线分列运行时，各母线动作逻辑、动作出口完全独立；双母线并列运行时，采用统一的动作逻辑和动作出口；
(10)装置设有离网联切功能，可以在微电网并网转离网瞬间，微电网集中控制器根据对微电网与配电网交换功率、微电网负荷功率、分布式发电设备发电功率的监测，按实际功率缺额或功率盈余制定切除负荷或者切除发电设备计划，并控制微电网离网平衡控制装置执行计划，使微电网并离网转换稳定、平滑并能最大化利用清洁能源。
进一步地，可以利用上述实施例的装置实现下述实施例中的微电网离网能量平衡控制方法。
图6是本发明微电网离网能量平衡控制方法的一个实施例的流程示意图。
如图6所示，该实施例可以包括：
S602，采集进行能量平衡控制所需的信号；
S604，根据进行能量平衡控制所需的信号确定控制指令；
S606，将控制指令输出到被控制的单元以在微电网离网后实现能量平衡。
该实施例通过对负荷、发电以及储能设备功率的监测与控制，在微电网并离网转换时，切除负荷或分布式发电设备，以有效且平滑的控制微电网。
其中，进行能量平衡控制所需的信号可以包括但不限于电压信号、并离网信号以及开关状态信号。
具体地，根据进行能量平衡控制所需的信号确定控制指令的步骤可以包括：
计算所采集电压信号的频率、电压的变化率以及频率的变化率；
判断电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系；
根据电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系、以及并离网信号和开关状态信号生成相应的控制指令。
其中，控制指令包括离网联切、并网联切、低频减载、低压减载、过频解列以及过压解列。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (5)
1.一种微电网离网能量平衡控制装置，其特征在于，包括：
采样单元，用于采集进行能量平衡控制所需的信号，所述进行能量平衡控制所需的信号包括电压信号、并离网信号以及开关状态信号；
CPU处理单元，用于计算所采集电压信号的频率、电压的变化率以及频率的变化率，判断电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系，根据电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系、以及所述并离网信号和开关状态信号生成相应的控制指令；
开出单元，用于将所述控制指令输出到被控制的单元以在微电网离网后实现能量平衡；
电源，用于为所述微电网离网能量平衡控制装置提供直流电源；
其中，所述CPU处理单元分别与所述采样单元、所述开出单元和所述电源相连。
2.根据权利要求1所述的微电网离网能量平衡控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
人机交互单元，与所述CPU处理单元相连，用于提供与所述微电网离网能量平衡控制装置交互的接口。
3.根据权利要求1所述的微电网离网能量平衡控制装置，其特征在于，所述控制指令包括离网联切、并网联切、低频减载、低压减载、过频解列以及过压解列。
4.一种微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，包括：
采集进行能量平衡控制所需的信号，所述进行能量平衡控制所需的信号包括电压信号、并离网信号以及开关状态信号；
计算所采集电压信号的频率、电压的变化率以及频率的变化率；
判断电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系；
根据电压信号、频率、电压的变化率以及频率的变化率与相应阈值的关系、以及所述并离网信号和开关状态信号生成相应的控制指令；
将所述控制指令输出到被控制的单元以在微电网离网后实现能量平衡。
5.根据权利要求4所述的微电网离网能量平衡控制方法，其特征在于，所述控制指令包括离网联切、并网联切、低频减载、低压减载、过频解列以及过压解列。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110234947 CN102324741B (zh) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | 微电网离网能量平衡控制装置与方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110234947 CN102324741B (zh) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | 微电网离网能量平衡控制装置与方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102324741A CN102324741A (zh) | 2012-01-18 |
| CN102324741B true CN102324741B (zh) | 2013-10-16 |
Family
ID=45452428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110234947 Expired - Fee Related CN102324741B (zh) | 2011-08-17 | 2011-08-17 | 微电网离网能量平衡控制装置与方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102324741B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102709946B (zh) * | 2012-06-05 | 2015-08-12 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种微电网由并网向孤网无缝切换的方法 |
| CN103208819B (zh) * | 2013-04-22 | 2015-05-27 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 微电网并网运行控制方法和*** |
| CN103532169A (zh) * | 2013-10-25 | 2014-01-22 | 东南大学 | 微电网智能快速解并列装置 |
| CN103607045B (zh) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 基于goose的微电网并网转离网平滑切换智能控制方法 |
| CN105098775A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-11-25 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 微电网电压稳定控制方法及*** |
| CN105529737B (zh) * | 2015-12-29 | 2019-06-18 | 深圳市锦祥自动化设备有限公司 | 电网解列装置及方法 |
| CN106655463B (zh) * | 2016-08-31 | 2019-06-21 | 国网江苏省电力公司连云港供电公司 | 用于电压并列装置的安全防误及声光报警综合逻辑*** |
| CN109842148A (zh) * | 2018-02-01 | 2019-06-04 | 大全集团有限公司 | 一种微电网并网转孤岛运行模式的稳定控制方法 |
| CN110690710B (zh) * | 2019-08-13 | 2021-05-07 | 杭州海兴电力科技股份有限公司 | 一种微电网环境下低频低压减载保护*** |
| CN112134311B (zh) * | 2020-09-15 | 2022-06-14 | 广东电网有限责任公司韶关供电局 | 小型水电站电网的控制方法、装置、设备和存储介质 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101697422B (zh) * | 2009-10-23 | 2011-11-16 | 湖南大学 | 微网多微源逆变器环流及电压波动主从控制方法 |
-
2011
- 2011-08-17 CN CN 201110234947 patent/CN102324741B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102324741A (zh) | 2012-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102324741B (zh) | 微电网离网能量平衡控制装置与方法 | |
| CN102694381B (zh) | 多级电网自愈控制方法 | |
| CN104578187B (zh) | 一种多端柔性直流输电***级协调控制装置 | |
| WO2019242657A1 (zh) | 微电网重构方法、装置、微电网保护控制中心和存储介质 | |
| CN102664459B (zh) | 一种中压电力推进船舶功率管理*** | |
| CN103915836B (zh) | 一种基于多种分布式电源的实验室用智能微电网*** | |
| CN104201672B (zh) | 一种新型的微网***控制装置 | |
| CN103812219A (zh) | 一种多储能电站联合远程监控*** | |
| CN109713704B (zh) | 电网侧电池储能电站通讯中断安全控制方法、***及介质 | |
| CN108599379B (zh) | 一种用于微电网群的功率监控*** | |
| CN103138390A (zh) | 一种基于自愈控制的配电网故障处理方法 | |
| CN103457296B (zh) | 一种独立运行微电网主控电源切换方法 | |
| CN204333982U (zh) | 分布式能源电源控制*** | |
| CN102623994B (zh) | 微网运行方式的站域控制方法和*** | |
| CN210780230U (zh) | 一种用于大功率离网转并网的开关装置 | |
| WO2023093172A1 (zh) | 直流组网船舶混动实验室的能量控制***及其控制方法 | |
| CN103124070A (zh) | 一种微电网***协调控制方法 | |
| CN102510124A (zh) | 用于微网的从孤岛模式切换到并网模式的模式切换方法 | |
| CN109494738A (zh) | 一种自动协调控制的电网故障快速稳定控制方法 | |
| CN102738891A (zh) | 广域备自投逻辑统一表述方法及其动作后过载的处理方法 | |
| CN202634066U (zh) | 一种中压电力推进船舶功率管理*** | |
| CN204885910U (zh) | 一种智能化低压配电箱 | |
| CN101453121B (zh) | 一种大城市电网低压减载*** | |
| CN215813253U (zh) | 一种通信电源蓄电池容量核准远程控制*** | |
| CN202721498U (zh) | 一种基于pcc平台的微电网协调控制器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131016 Termination date: 20190817 |