CN104242328A - 一种基于阻抗检测的储能控制方法 - Google Patents
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Abstract
发明提供一种基于阻抗检测的储能控制方法，引入了新的储能控制方法，通过制定合理的控制策略，可实现储能在主网故障时为***供电，主网恢复后储能实现并网，以及储能故障后的快速切除，通过该储能控制方法的应用，可提高电网供电可靠性，进一步扩展储能应用领域，减轻电网负担。本发明所采用的储能控制方法运用阻抗检测的原理，使得储能***控制更加有效迅速的进行，有效保障负荷供电可靠性，同时可减少电网建设，平滑功率波动，对保障电网安全起到积极作用。
Description
技术领域
本发明创造属于储能控制领域，尤其是涉及一种基于阻抗检测的储能控制方法。
背景技术
当前能源局势紧张，环境污染严重，进行电网改造、减轻电网供电压力成为重要课题。随着负荷量的不断增长，其对电能质量和供电可靠性提出更高要求。目前储能技术以其储存电能，能够实现削峰填谷，平滑功率波动的特点，越来越受到用户的青睐。当前储能主要有两种利用形式：其一，作为***备用，单独使用；其二，与分布式电源共同构成微电网，联合使用。对于含储能的微电网，其研究已经很多，部分已经成熟，而储能单独使用并没有受到足够重视。
现有技术中有简单的储能***应用方法，主要应用其***备用、削峰填谷的功能，目前已有和本发明最相近的实现方案有两个。
其一，为针对连接至电网向小区负载供电线路上的电池储能***，对其并网供电或充电进行控制，首先通过***自检，确定储能***是否可以并网工作，以及电网是否跳闸：当电网没有跳闸时，选择使储能***向负载供电；当检测到电网跳闸、失去对小区负载的供电能力时，则控制储能***进入孤岛工作模式，以现存的储量不间断地向小区负载供电；若储能***停止向负载供电后，可以控制所述储能***即时进行并网充电或等到用电低谷时再充电储能。该控制方法简单，无针对性的快速储能孤岛检测方法，且无重要负荷的区分；
其二，为基于阻抗测量的分布式电源孤岛检测方法，该方法利用了分布式电源并网状态与孤网状态下，***等效阻抗将出现极大变化的特点，在并网联络点注入高频电压信号，通过测量电压变化，反映阻抗变化，就可以判断出***当前是否与大电网相连。
以上技术方案中没有快速的储能孤岛状态检测方法，常规的电压电流检测速度慢，不能及时发现储能孤岛状态，势必导致其控制过程放缓，影响供电可靠性。另外，以往的储能应用不能完成故障恢复后的储能并网策略，不能主动完成储能故障时的储能退出。
发明内容
本发明创造要解决以上问题，提供一种基于阻抗检测的储能控制方法，突破已有的阻抗测量进行分布式电源孤岛检测的方法，公开了一种基于阻抗测量的储能控制方法，该方法能够快速有效地检测储能孤岛状态，完成控制策略。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种基于阻抗检测的储能控制方法，包括如下控制流程：
步骤1：检测电路检测开关检测点处的阻抗变化，若无，则继续监控；若有，则转到步骤2；
步骤2：将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断监控信号是否满足策略1触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤3；
步骤3：将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关断开，并反馈PCS，将储能***的控制方式由VF转换为PQ；
步骤4：测控保护对开关检测点、负荷开关点、储能***并网开关点数据量信号反馈给能量管理***，能量管理***判断数据是否与策略变化相符，若相符，则结束；若不相符，则储能发生问题，保护动作，储能开关动作；
步骤5：检测电路再度检测到开关检测点阻抗变化，则转到步骤6；
步骤6：将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断信号是否满足策略2触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤7；
步骤7：将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关检测点开关闭合，并反馈PCS，将储能***的控制方式由PQ转换为VF，电网正常运行。
进一步，所述策略1表示PQ控制方式，其控制目标是使储能输出的有功功率和无功功率等于参考功率，此时电网提供微网电压与频率的支撑，当储能逆变器输出的功率与参考功率不等时，误差信号不为零，从而PI调节器进行无静差跟踪调节，直至误差信号为零，即储能逆变器输出的功率恢复至参考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目标是储能输出电压的幅值和频率维持不变，此时储能***为微网***的主电源，通过对有功功率和无功功率参考值的改变确保***的频率和分布式电源所接交流母线处的电压幅值分别等于其参考值。
本发明创造具有的优点和积极效果是：一种基于阻抗检测的储能控制方法，引入了新的储能控制方法，通过制定合理的控制策略，可实现储能在主网故障时为***供电，主网恢复后储能实现并网，以及储能故障后的快速切除，通过该储能控制方法的应用，可提高电网供电可靠性，进一步扩展储能应用领域，减轻电网负担。本发明所采用的储能控制方法运用阻抗检测的原理，使得储能***控制更加有效迅速的进行，有效保障负荷供电可靠性，同时可减少电网建设，平滑功率波动，对保障电网安全起到积极作用在。
附图说明
图1是一种基于阻抗检测的储能控制方法的控制流程图；
图2是一种基于阻抗检测的储能***控制示意图；
图3是一种基于阻抗检测的储能控制方法中采用的阻抗测量原理示意图；
图4为储能逆变器PQ控制结构图；
图5储能逆变器VF控制结构图。
图中：1、信号发生器；2、音频放大器；3、耦合电容；4、主网等值电源；5、主网阻抗；6、储能***等值电源；7、储能***阻抗。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
如图1-3所示，一种基于阻抗检测的储能控制方法，包括如下控制流程：
步骤1：检测电路检测开关检测点A处的阻抗变化，若无，则继续监控；若有，则转到步骤2；
步骤2：将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断监控信号是否满足策略1触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤3；
步骤3：将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关断开，并反馈PCS，将储能***的控制方式由VF转换为PQ；
步骤4：测控保护对开关检测点A、负荷开关点C、储能***并网开关点B数据量信号反馈给能量管理***，能量管理***判断数据是否与策略变化相符，若相符，则结束；若不相符，则储能发生问题，保护动作，储能开关动作；
步骤5：检测电路再度检测到开关检测点A阻抗变化，则转到步骤6；
步骤6：将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断信号是否满足策略2触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤7；
步骤7：将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关检测点A开关闭合，并反馈PCS，将储能***的控制方式由PQ转换为VF，电网正常运行。
图1所示的流程图中的“结束”表示***当前可处于稳定状态；如图4、5所示，所述策略1表示PQ控制方式，其控制目标是使储能输出的有功功率和无功功率等于参考功率。此时电网提供微网电压与频率的支撑，当储能逆变器输出的功率与参考功率不等时，误差信号不为零，从而PI调节器进行无静差跟踪调节，直至误差信号为零，即储能逆变器输出的功率恢复至参考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目标是储能输出电压的幅值和频率维持不变。此时储能***为微网***的主电源，通过对有功功率和无功功率参考值的改变确保***的频率和分布式电源所接交流母线处的电压幅值分别等于其参考值。
图2为本发明的储能***控制示意图，实线为供电线路，虚线为信号线，图中开关A点处即为开关检测点，开关B点处为储能***并网开关，开关C点处负荷开关。模式控制器控制A开关完成控制策略，将信号反馈给PCS，进行VF与PQ控制的模式切换。储能***通过BMS来协调管理，BMS判断电池状态，将信号传递给PCS进行管理。测控保护装置采集开关A、储能***并网开关B、负荷开关C的数据量，并将数据传递给能量管理***，信号异常时，保护动作。能量管理***可采集测控保护及PCS的反馈信号进行管理。当阻抗检测装置再度检测到信号变化，通过信号传递和模式控制器控制，A点开关闭合，储能***控制方式由PQ转换到VF控制。其中，模式控制器的作用是接受和反馈控制信号，控制开关，实现控制策略；测控保护具有测量、采集和传输数的功能，也可保护线路，在线路发生异常时保护动作；能量管理***(Energy Management System)是以计算机技术和电力***应用软件技术为支撑的现代电力***综合自动化***，也是能量***和信息***的一体化或集成，一般包括数据收集、能量管理和网络分析三大功能；PCS，PCS即Process Control System的缩写，意思是“过程控制***”，可以实现远程控制；BMS，电池管理***(BMS)是电池与用户之间的纽带，提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态；PQ为孤岛状态，VF为并网状态。
一般主网储能所接入的电网容量很大，且电网的的等效阻抗很小；另一方面，储能***容量相对很小，且等值阻抗相对较大。当一般主网储能和储能***并网运行时，从开关检测点A处来看，***等值阻抗为一般主网储能与储能***阻抗的并联，表现的数值较小；当开关检测点A处断开时，储能***处于孤岛状态时，从开关检测点A上来看，***等值阻抗就等于储能***的等值阻抗，数值较大。为保证***稳定性，串联负荷电阻R2。因此，检测开关检测点A处的电阻值可以发现，储能处于并网状态时A处等值阻抗为主网与储能及负荷并联下的阻抗，其值通常很小；微电网处于孤岛状态时，A处的等值阻抗通常较大，仅为储能阻抗与负荷的并联值。
图3为阻抗变化检测点检测原理图，信号源选择一个电压源，发出高频信号，该信号可等比例放大微电网阻抗及主网阻抗。C1作为耦合电容用来隔离工频分量，阻抗Z1由C1和R1构成，虚线单元与连接电阻R2与串联，L2和C2构成谐振频率为工频的串联谐振电路。通过测量U3电压的变化情况来进行孤岛状态判断。
一种基于阻抗检测的储能控制方法，引入了新的储能控制方法，通过制定合理的控制策略，可实现储能在主网故障时为***供电，主网恢复后储能实现并网，以及储能故障后的快速切除，通过该储能控制方法的应用，可提高电网供电可靠性，进一步扩展储能应用领域，减轻电网负担。本发明所采用的储能控制方法运用阻抗检测的原理，使得储能***控制更加有效迅速的进行，有效保障负荷供电可靠性，同时可减少电网建设，平滑功率波动，对保障电网安全起到积极作用在。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.一种基于阻抗检测的储能控制方法，其特征在于：包括如下控制流程：
步骤1：检测电路检测开关检测点处的阻抗变化，若无，则继续监控；若有，则转到步骤2；
步骤2：将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断监控信号是否满足策略1触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤3；
步骤3：将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关断开，并反馈PCS，将储能***的控制方式由VF转换为PQ；
步骤4：测控保护对开关检测点、负荷开关点、储能***并网开关点数据量信号反馈给能量管理***，能量管理***判断数据是否与策略变化相符，若相符，则结束；若不相符，则储能发生问题，保护动作，储能开关动作；
步骤5：检测电路再度检测到开关检测点阻抗变化，则转到步骤6；
步骤6：将监控信号传递给模式控制器，模式控制器将该监控信号传递给PCS，PCS反映信号，进行策略分析，判断信号是否满足策略2触发条件，不满足，则结束；满足，则转到步骤7；
步骤7：将开关断开的触发信号传递给模式控制器，模式控制器控制开关检测点开关闭合，并反馈PCS，将储能***的控制方式由PQ转换为VF，电网正常运行。
2.根据权利要求1所述的一种基于阻抗检测的储能控制方法，其特征在于：所述策略1表示PQ控制方式，其控制目标是使储能输出的有功功率和无功功率等于参考功率，此时电网提供微网电压与频率的支撑，当储能逆变器输出的功率与参考功率不等时，误差信号不为零，从而PI调节器进行无静差跟踪调节，直至误差信号为零，即储能逆变器输出的功率恢复至参考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目标是储能输出电压的幅值和频率维持不变，此时储能***为微网***的主电源，通过对有功功率和无功功率参考值的改变确保***的频率和分布式电源所接交流母线处的电压幅值分别等于其参考值。
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