CN117318126B - 一种微网电能质量优化与储能一体化装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于微电网技术领域，为解决目前的常规装置无法全面解决新能源接入后配电***面临的各类新问题，提出了一种微网电能质量优化与储能一体化装置及控制方法，第一变流器与第二变流器的直流侧连接；第二变流器的直流侧与储能电池连接、交流侧与微电网***连接；第一变流器的交流侧与变压器的副边连接；在电网侧电压发生波动时通过第一变流器进行电压波动的补偿，主动调节末端电压；第二变流器用于储能电池的充放电管理和电能的质量管理，解决新能源接入后存在的三相不平衡、谐波、无功等电能质量问题。通过所构建的架构，第一变流器和第二变流器可同时工作，实现综合治理。

Description

一种微网电能质量优化与储能一体化装置及控制方法
技术领域
本发明属于微电网相关技术领域，尤其涉及一种微网电能质量优化与储能一体化装置及控制方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着新能源在电力***中的占比越来越大，大量光伏、风电等新能源接入配电***，存在新能源出力大幅波动、功率平衡和运行控制难度极大、新能源发电量大时消纳困难、挤占常规电源空间、消纳与安全矛盾突出。同时会产生并恶化电能质量，带来线路末端电压升高、单相发电设备导致三相不平衡、并网逆变器中的无源网络导致***谐振、新能源接入后对网侧负荷需求降低导致功率因数降低等各种问题。面对上述实际应用问题，传统的电能质量治理设备难以应对。
采用储能技术主要解决风能和太阳能等可再生能源大规模接入、多能互补耦合利用，提高风电、光伏等可再生能源的消纳问题。
采用有源滤波器主要治理谐波污染问题，无功补偿设备仅能改善功率因数；目前的常规装置无法全面解决新能源接入后配电***面临的各类新问题，如末端电压提升、波动和闪变问题；单相发电及用电设备导致的三相不平衡问题；并网逆变器中的无源网络导致的***谐振；新能源接入后对网侧有功需求降低导致功率因数降低；发电用电设备的谐波污染等等。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种微网电能质量优化与储能一体化装置及控制方法，第一变流器用于电压补偿，第二变流器用于充放电管理以及电能质量管理，第一变流器和第二变流器可同时工作，实现新能源接入后的综合治理。
为实现上述目的，本发明的第一个方面提供一种微网电能质量优化与储能一体化装置，包括：控制器、变压器、第一变流器和第二变流器；
所述变压器的原边串联在微电网***中，所述变压器的副边与所述第一变流器的交流侧连接；所述第一变流器的直流侧与所述第二变流器的直流侧连接；
所述第二变流器的直流侧与储能电池连接，所述第二变流器的交流侧与微电网***连接；
所述控制器与所述第一变流器连接，所述控制器根据检测的电网电压和负载电压，在电压发生波动时，通过控制第一变流器进行脉宽调制产生电压差，将所产生的电压差通过所述变压器的副边叠加到微电网***中，用于线路电压补偿；
所述控制器还与所述第二变流器连接，用于控制所述第二变流器对储能电池的充放电，以及根据负载实时电压电流控制第二变流器用于电能质量治理。
本发明的第二个方面提供一种微网电能质量优化与储能一体化控制方法，应用于上述的一种微网电能质量优化与储能一体化装置，包括：
根据电网侧电压，第一变流器输出对应的电压差进行电压波动补偿；
根据负载实时电压电流控制第二变流器进行电能质量治理，以及根据充放电逻辑控制第二变流器对储能电池的充放电。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
在本发明中，第一变流器与第二变流器的直流侧连接；第二变流器的直流侧与储能电池连接、交流侧与微电网***连接；第一变流器的交流侧与变压器的副边连接。在电网侧电压发生波动时通过第一变流器进行电压波动的补偿，主动调节末端电压，解决末端电压提升等问题；第二变流器用于储能电池的充放电管理和电能的质量管理，解决新能源接入后存在的三相不平衡、谐波、无功等电能质量问题。通过所构建的架构，第一变流器和第二变流器可同时工作，实现综合治理。
本发明可应用于高比例新能源配电***中，将电能质量治理与储能合二为一，提高并网装置利用率，降低损耗，减小安装空间，节省用户投资，解决分布式多源可再生能源大规模接入带来的电能质量问题。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例一中一种微网电能质量优化与储能一体化装置内部连接示意图；
图2为本发明实施例一中控制器结构图；
图3为本发明实施例一中时空分段法的控制逻辑示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
如图1所示，本实施例公开了一种微网电能质量优化与储能一体化装置，包括：控制器、变压器、第一变流器和第二变流器；
变压器的原边串联在微电网***中，变压器的副边与第一变流器的交流侧连接；第一变流器的直流侧与第二变流器的直流侧连接；
第二变流器的直流侧与储能电池连接，第二变流器的交流侧与微电网***连接；
控制器与第一变流器连接，控制器根据检测的电网电压和负载电压，在电压发生波动时，通过控制第一变流器进行脉宽调制产生电压差，将所产生的电压差通过变压器的副边叠加到微电网***中，用于线路电压补偿；
控制器还与第二变流器连接，用于控制第二变流器对储能电池的充放电，以及根据负载实时电压电流控制第二变流器用于电能质量治理。
在本实施例中，第一变流器与第二变流器背靠背构成，第二变流器直流侧与储能电池相连。其中，接变压器侧的第一变流器用于对电网电压波动进行补偿，实现动态调压的功能，解决电压波动，实现***用电设备电压稳定性。
接***侧的第二变流器用于***电能质量综合治理，对***中的电能质量问题进行谐波、无功、不平衡等治理，同时根据电价激励补偿机制进行削峰填谷、调频调峰，实现变压器增容等功能。
在本实施例中，第一变流器与第二变流器直流侧相连，能量流动由控制器进行控制，两个变流器之间的母线电压由储能电池决定。电压补偿时，能量储能电池进行提供，通过第一变流器逆变出一个电压差额，通过变压器叠加至原边进行补偿。电能质量治理和电池充放电由第二变流器实现；第一变流器为电压补偿，第二变流器为电流补偿。
本实施例的装置并网情况下本地控制器通过远程监控***优先接收电力调度，由本地控制器控制第二变流器快速输出要求的有功功率完成电网的调峰调频需求。
在本实施例中，变压器T原边串联在***中，副边接第一变流器的交流侧，实现电气隔离，变压器T为高漏感变压器，变压器T副边短路时，原边电压不会突变。通过本地控制器MC检测电网侧电压GPT、负载侧电压MPT，主动调节末端电压，当电网电压GPT波动时，通过第一变流器进行脉宽调制，提供所需压差，通过变压器T副边叠加至原边，主动调节末端电压，实现对线路电压补偿，为负载提供一个稳定的电压源。
具体的，通过检测电网侧电压，按照一个周波256点频率进行采样，78us进行三相瞬时值计算，将电压进行基波提取，当电网电压发生波动时，计算标准值U1和实际值U2的差额，控制***通过对控制第一变流器中电力电子器件进行脉宽调制，提供所需压差△U，U1=U2±△U，通过变压器副边叠加至原边，主动调节末端电压，实现对线路电压补偿，为负载提供一个稳定的电压源。
在本实施例中，本地控制器通过电网侧电压电流实时检测发电与用电的总和，自动跟踪区域负荷变化，根据预设参数，控制第二变流器调整储能或发电功率，保证优先自发自用，提高区域用电效率；装置根据预设的时间表，按照计划进行储能与发电，实现削峰填谷功能，降低台区电费；装置提供快速无功支撑和有功平滑，稳定电网电压和频率，降低电网电压波动与闪变，减小弃电，提高并网发电效率。
对于第二变流器：优先级第一位为接受电网调度，实现调峰、调频功能，按照需求功率进行功率输出；优先级第二位为结合电价激励政策，进行充放电管理，按照时空分段法的控制逻辑进行容量控制；在满足优先级第一位和优先级第二位基础上，将剩余的容量用于谐波、无功、三相不平衡等电能质量治理，电能质量治理的优先级可进行设定，谐波优先、无功优先、不平衡优先、只滤谐波、只补无功、只不平衡校正等等工作模式进行选定。电压暂降和暂升治理由第一变流器实现。
第二变流器在不影响有功交互的情况下，可以部分容量用于谐波、无功、电压暂降/暂升、三相不平衡等电能质量问题综合治理；非有功交互情况下，可全功率进行电能质量问题治理，解决***的电能质量问题。通过检测负载的电压和电流通过控制***分析和计算，对***内的电能质量中的无功功率、谐波电流、三相不平衡功率进行分别计算，对消***中的无功功率、谐波电流；提取三相不平衡出现负序电流、零序电流，一体化装置实时检测并分析出***中存在的负序及零序电流，控制第二变流器在完成储能功能的同时，可以将第二变流器的剩余容量用于补偿***的不平衡，可充分提高装置的利用率，当不需要充放电时，可以全容量用于三相不平衡校正。
具体的，通过实时检测负载侧电压和电流，通过瞬时无功理论进行分析，提取一个周波内负载中的电流谐波、三相不平衡功率和无功功率，同时在优先满足储能充放电容量的前提下，根据剩余容量进行电能质量治理。
无功功率是通过三相电压、电流采样后，对于无功功率，根据电压U、电流I及相位角φ计算出视在功率S= UI，有功功率P=UI cosφ ,无功功率Q= UI sinφ ，然后补偿反向的无功功率-Q进行抵消。
主控***的指令电流运算电路实时监视负载电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器DSP对信号进行处理，将基波无功电流和谐波电流提取，得到指令电流，并通过电流跟踪控制电路和驱动电路，以脉宽调制PWM信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动第二变流器中的IGBT功率模块生成反向等值补偿电流注入电网，从而实现对负载无功电流和谐波电流的动态、快速、彻底治理。通过设备中三相共用的直流储能***对三相电路中的有功功率进行相间调节，从而对三相不平衡负载进行平衡校正。
在本实施例中，如图2所示，本地控制器由主控制板+通信扩展板+接口扩展模块+显示屏组成。主从控制板负责整机***逻辑控制、从机指令产生、电量计算，通过高速光纤接口将指令下发到各单元；采用多DSP协同控制，控制精度高、动态响应速度快，满足储能与电能质量治理的多种控制功能；与单元之间采用光纤隔离驱动，抗干扰能力强；通信扩展板承上启下，将主控制器下发的通讯、指令信号复制下发到各单元，方便***扩展；将从控制器和接口扩展模块回送的数据汇总后回送给主控制器；接口扩展模块负责开入开出接口扩展；显示屏负责与主控制器通讯，采集显示所有电量、设备工作信息状态、参数设定与修改、历史记录等信息，同时接受远程运维及电力调度。
本实施例还包括：远程运维监控***，远程运维监控***基于5G平台与本地装置进行无线互联，实现远程数据监控、指令调控、对于可参与快速功率控制的设备，采用GOOSE协议通信，实现ms级协控，将本地所有设备抽象为发、储、荷，建立数学模型，进行潮流仿真分析，优化算法逻辑，实现群内功率平衡、能量平衡，降低互济损耗，提升***总体经济效益。
本实施例还包括快速切换装置STS实现电网的快速通断，具备孤网运行功能。电网正常情况下快速切换装置STS导通，装置工作于并网状态。当电网停电后，主控快速检测电网断电，快速断开快速切换装置STS，台区转换为微电网供电方式，第二变流器通过储能电池迅速转换为电压源，为新能源发电设备提供电压支撑，保证发电设备正常发电，为区域负荷提供不间断电力，保证区域不间断供电。当快速切换装置STS故障时主控***控制接触器KM1将STS主动旁路切除，装置维护检修时通过旁路开关QF1将其切除脱离电网。
在本实施例中，如图3所示，还设计了时空分段法的控制逻辑，实现对***内储能电池的充放电逻辑管控。根据发电功率函数f1、时间函数f2和负载功率函数f3进行判定。
具体的，若发电功率＞发电上限阈值，则：f1=1；
若发电上限阈值≥发电功率≥发电下限阈值，则：f1=0；
若发电功率＜发电下限阈值，则：f1= -1；
若时间在9:00-17:00，则：f2=1；
若时间在8:00-9:00、17:00-18:00、20:00-5:00，则：f2=0；
若时间在5:00-8:00、18:00-20:00，则：f2= -1；
若负载功率＞重负载阈值，则：f3= -1；
若重负载阈值≥负载功率≥轻负载阈值，则：f3=0；
若负载功率＜轻负载阈值，则：f3=1。
通过人机界面进行自动或手动的运行机制设定，通过控制变流器对储能电池进行充放电管理。
自动运行时通过判定电池SOC＜100%而且时间到15：00时，按照（100%-此时电池SOC）×总容量/2的电流充电，充电至100%截止。
如若不是判定是否f2=0，是的时候不充电不放电；如若不是通过计算f1+f2+f3进行充放电判定，具体的：
若f1+f2+f3=3，装置以第二变流器额定功率为电池充电；
若f1+f2+f3=2，装置以第二变流器额定功率50%为电池充电；
若f1+f2+f3=-1/0/1，电池不充电不放电；
若f1+f2+f3=-2/-3，装置以第二变流器额定功率对电池恒功率放电；
直至充电100%或者放电至5%结束。
实施例二
本实施例的目的是提供一种微网电能质量优化与储能一体化控制方法，可以应用于实施例一提出的一种微网电能质量优化与储能一体化控制装置中，包括：
根据电网侧电压，第一变流器输出对应的电压差进行电压波动补偿；
根据负载实时电压电流控制第二变流器进行电能质量治理，以及根据充放电逻辑控制第二变流器对储能电池的充放电。
第二变流器的优先级第一级为接收电网的调度，根据电网的调度要求进行调峰、调频，按照需求功率进行功率的输出；第二变流器的优先级第二级为结合电价激励策略的时空分段法进行充放电管理；在满足优先级第一级和优先级第二级上，第二变流器将剩余容量进行电能质量治理。
本领域技术人员应该明白，上述本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种微网电能质量优化与储能一体化装置，其特征在于，包括：控制器、变压器、第一变流器和第二变流器；
所述变压器的原边串联在微电网***中，所述变压器的副边与所述第一变流器的交流侧连接；所述第一变流器的直流侧与所述第二变流器的直流侧连接；
所述第二变流器的直流侧与储能电池连接，所述第二变流器的交流侧与微电网***连接；
所述控制器与所述第一变流器连接，所述控制器根据检测的电网电压和负载电压，在电压发生波动时，通过控制第一变流器进行脉宽调制产生电压差，将所产生的电压差通过所述变压器的副边叠加到微电网***中，用于线路电压补偿；
所述控制器还与所述第二变流器连接，用于控制所述第二变流器对储能电池的充放电，以及根据负载实时电压电流控制第二变流器用于电能质量治理；
所述第二变流器的优先级第一级为接收电网的调度，根据电网的调度要求进行调峰、调频，按照需求功率进行功率的输出；所述第二变流器的优先级第二级为结合电价激励策略的时空分段法进行充放电管理；在满足优先级第一级和优先级第二级上，所述第二变流器将剩余容量进行电能质量治理；
所述控制器根据检测负载的电压和电流对***内的电能质量中的无功功率、谐波电流、三相不平衡功率进行分别计算，对消***中的无功功率、谐波电流；所述控制器根据实时检测的负序及零序电流进行计算，控制所述第二变流器在完成储能功能的同时，将所述第二变流器的剩余容量用于补偿***的不平衡，当不需要充放电时，将所述第二变流器全容量用于三相不平衡校正；
所述第二变流器的优先级第二级为结合电价激励策略的时空分段法进行充放电管理具体包括：设计时空分段法的控制逻辑，实现对***内储能电池的充放电逻辑管控，根据发电功率函数f1、时间函数f2和负载功率函数f3进行判定；
具体的，若发电功率＞发电上限阈值，则：f1=1；
若发电上限阈值≥发电功率≥发电下限阈值，则：f1=0；
若发电功率＜发电下限阈值，则：f1= -1；
若时间在9:00-17:00，则：f2=1；
若时间在8:00-9:00、17:00-18:00、20:00-5:00，则：f2=0；
若时间在5:00-8:00、18:00-20:00，则：f2= -1；
若负载功率＞重负载阈值，则：f3= -1；
若重负载阈值≥负载功率≥轻负载阈值，则：f3=0；
若负载功率＜轻负载阈值，则：f3=1；
通过人机界面进行自动或手动的运行机制设定，通过控制变流器对储能电池进行充放电管理；
自动运行时，通过判定电池SOC＜100%而且时间到15：00时，按照（100%-此时电池SOC）×总容量/2的电流充电，充电至100%截止；
如若电池SOC＜100%且时间到15：00判定结果为否，则继续判定是否f2=0，若判定结果为是则不充电不放电；若判定结果为否，则通过计算f1+f2+f3进行充放电判定，具体的：
若f1+f2+f3=3，装置以第二变流器额定功率为电池充电；
若f1+f2+f3=2，装置以第二变流器额定功率50%为电池充电；
若f1+f2+f3=-1/0/1，电池不充电不放电；
若f1+f2+f3=-2/-3，装置以第二变流器额定功率对电池恒功率放电；
直至充电100%或者放电至5%结束。
2.如权利要求1所述的一种微网电能质量优化与储能一体化装置，其特征在于，还包括快速切换装置，所述快速切换装置进行并离网的快速切换。
3.如权利要求1所述的一种微网电能质量优化与储能一体化装置，其特征在于，所述控制器根据负载电压以及电流，分离出负载的无功电流、谐波电流、不平衡电流和谐波电压，得到相对应的电能质量优化指令电流，根据所述电能质量优化指令电流控制所述第二变流器产生电能质量优化的补偿电流，用于滤除谐波、无功支撑和三相不平衡治理。
4.如权利要求1所述的一种微网电能质量优化与储能一体化装置，其特征在于，所述控制器控制所述第一变流器与第二变流器之间的能量流动，基于所述储能电池确定所述第一变流器与第二变流器之间的母线电压。
5.如权利要求2所述的一种微网电能质量优化与储能一体化装置，其特征在于，在所述快速切换装置切断的情况下，第二变流器通过储能电池转换为电压源，为新能源发电设备进行供电。
6.一种微网电能质量优化与储能一体化控制方法，应用于如权利要求1-5任一项所述的一种微网电能质量优化与储能一体化装置，其特征在于，包括：
根据电网侧电压，第一变流器输出对应的电压差进行电压波动补偿；
根据负载实时电压电流控制第二变流器进行电能质量治理，以及根据充放电逻辑控制第二变流器对储能电池的充放电。
7.如权利要求6所述的一种微网电能质量优化与储能一体化控制方法，其特征在于，所述第二变流器的优先级第一级为接收电网的调度，根据电网的调度要求进行调峰、调频，按照需求功率进行功率的输出；所述第二变流器的优先级第二级为结合电价激励策略的时空分段法进行充放电管理；在满足优先级第一级和优先级第二级上，所述第二变流器将剩余容量进行电能质量治理。
8.如权利要求7所述的一种微网电能质量优化与储能一体化控制方法，其特征在于，所述时空分段法为：
根据实际发电功率与发电功率上下限确定发电功率函数；
结合电价激励策略确定不同时间段的时间函数；
根据负载功率以及轻重负载阈值确定负载功率函数；
根据发电功率函数、时间函数和负载功率函数确定第二变流器的充放电。
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Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117553A (zh) * 2012-09-17 2013-05-22 湖南工业大学 一种微电网背景下的新型电能质量调节器
CN103986136A (zh) * 2014-04-24 2014-08-13 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种基于光储技术的新型多功能故障限流***及其控制方法
CN106505560A (zh) * 2016-11-28 2017-03-15 无锡智合电力技术有限公司 一种基于响应优先级的多策略协调的电网优化运行方法
CN206379726U (zh) * 2016-12-02 2017-08-04 上海致达智能科技股份有限公司 电能质量综合治理装置
CN107425529A (zh) * 2017-04-11 2017-12-01 许继集团有限公司 一种基于功率协调分配的upqc控制方法及装置
CN108123465A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 赵志刚 一种孤岛模式下光储直流微电网变功率控制方法
CN108242813A (zh) * 2018-02-02 2018-07-03 山东电力设备有限公司 电能质量综合治理和功率优化的能量路由器及其控制方法
CN108376262A (zh) * 2018-02-23 2018-08-07 新疆大学 一种风电出力典型特性的分析模型构建方法
CN109390960A (zh) * 2018-10-25 2019-02-26 南京赫曦电气有限公司 一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置及其方法
CN110323771A (zh) * 2019-07-18 2019-10-11 中冶赛迪电气技术有限公司 一种在线互动式ups电路
CN113541207A (zh) * 2021-09-16 2021-10-22 深圳市聚能优电科技有限公司 双电源切换方法、***、设备及存储介质
CN114400670A (zh) * 2022-02-21 2022-04-26 广东电网有限责任公司广州供电局 一种电压暂降治理装置及实现方法
CN114884058A (zh) * 2021-08-18 2022-08-09 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑与电能质量治理的综合控制方法
CN115085191A (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 基于用户侧储能***的电压暂降控制方法及相关装置
CN116388213A (zh) * 2023-05-22 2023-07-04 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 含新能源和充电站的主动配电网动态无功优化方法及***

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103117553A (zh) * 2012-09-17 2013-05-22 湖南工业大学 一种微电网背景下的新型电能质量调节器
CN103986136A (zh) * 2014-04-24 2014-08-13 云南电力试验研究院（集团）有限公司电力研究院 一种基于光储技术的新型多功能故障限流***及其控制方法
CN106505560A (zh) * 2016-11-28 2017-03-15 无锡智合电力技术有限公司 一种基于响应优先级的多策略协调的电网优化运行方法
CN108123465A (zh) * 2016-11-29 2018-06-05 赵志刚 一种孤岛模式下光储直流微电网变功率控制方法
CN206379726U (zh) * 2016-12-02 2017-08-04 上海致达智能科技股份有限公司 电能质量综合治理装置
CN107425529A (zh) * 2017-04-11 2017-12-01 许继集团有限公司 一种基于功率协调分配的upqc控制方法及装置
CN108242813A (zh) * 2018-02-02 2018-07-03 山东电力设备有限公司 电能质量综合治理和功率优化的能量路由器及其控制方法
CN108376262A (zh) * 2018-02-23 2018-08-07 新疆大学 一种风电出力典型特性的分析模型构建方法
CN109390960A (zh) * 2018-10-25 2019-02-26 南京赫曦电气有限公司 一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置及其方法
CN110323771A (zh) * 2019-07-18 2019-10-11 中冶赛迪电气技术有限公司 一种在线互动式ups电路
CN114884058A (zh) * 2021-08-18 2022-08-09 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种基于储能变流器的微电网功率波动平抑与电能质量治理的综合控制方法
CN113541207A (zh) * 2021-09-16 2021-10-22 深圳市聚能优电科技有限公司 双电源切换方法、***、设备及存储介质
CN114400670A (zh) * 2022-02-21 2022-04-26 广东电网有限责任公司广州供电局 一种电压暂降治理装置及实现方法
CN115085191A (zh) * 2022-06-27 2022-09-20 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 基于用户侧储能***的电压暂降控制方法及相关装置
CN116388213A (zh) * 2023-05-22 2023-07-04 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 含新能源和充电站的主动配电网动态无功优化方法及***

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微网运行条件下储能并网VSC多目标控制策略;李彦林;王明彦;郑载满;;电网技术;20130705(第07期);全文 *

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