一種基于阻抗檢測的儲能控制方法
【專利摘要】發明提供一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，引入了新的儲能控制方法，通過制定合理的控制策略，可實現儲能在主網故障時為系統供電，主網恢復后儲能實現并網，以及儲能故障后的快速切除，通過該儲能控制方法的應用，可提高電網供電可靠性，進一步擴展儲能應用領域，減輕電網負擔。本發明所采用的儲能控制方法運用阻抗檢測的原理，使得儲能系統控制更加有效迅速的進行，有效保障負荷供電可靠性，同時可減少電網建設，平滑功率波動，對保障電網安全起到積極作用。
【專利說明】—種基于阻抗檢測的儲能控制方法
【技術領域】
[0001]本發明創造屬于儲能控制領域，尤其是涉及一種基于阻抗檢測的儲能控制方法。
【背景技術】
[0002]當前能源局勢緊張，環境污染嚴重，進行電網改造、減輕電網供電壓力成為重要課題。隨著負荷量的不斷增長，其對電能質量和供電可靠性提出更高要求。目前儲能技術以其儲存電能，能夠實現削峰填谷，平滑功率波動的特點，越來越受到用戶的青睞。當前儲能主要有兩種利用形式:其一，作為系統備用，單獨使用；其二，與分布式電源共同構成微電網，聯合使用。對于含儲能的微電網，其研究已經很多，部分已經成熟，而儲能單獨使用并沒有受到足夠重視。
[0003]現有技術中有簡單的儲能系統應用方法，主要應用其系統備用、削峰填谷的功能，目前已有和本發明最相近的實現方案有兩個。
[0004]其一，為針對連接至電網向小區負載供電線路上的電池儲能系統，對其并網供電或充電進行控制，首先通過系統自檢，確定儲能系統是否可以并網工作，以及電網是否跳閘:當電網沒有跳閘時，選擇使儲能系統向負載供電；當檢測到電網跳閘、失去對小區負載的供電能力時，則控制儲能系統進入孤島工作模式，以現存的儲量不間斷地向小區負載供電；若儲能系統停止向負載供電后，可以控制所述儲能系統即時進行并網充電或等到用電低谷時再充電儲能。該控制方法簡單，無針對性的快速儲能孤島檢測方法，且無重要負荷的區分；
[0005]其二，為基于阻抗測量的分布式電源孤島檢測方法，該方法利用了分布式電源并網狀態與孤網狀態下，系統等效阻抗將出現極大變化的特點，在并網聯絡點注入高頻電壓信號，通過測量電壓變化，反映阻抗變化，就可以判斷出系統當前是否與大電網相連。
[0006]以上技術方案中沒有快速的儲能孤島狀態檢測方法，常規的電壓電流檢測速度慢，不能及時發現儲能孤島狀態，勢必導致其控制過程放緩，影響供電可靠性。另外，以往的儲能應用不能完成故障恢復后的儲能并網策略，不能主動完成儲能故障時的儲能退出。
【發明內容】
[0007]本發明創造要解決以上問題，提供一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，突破已有的阻抗測量進行分布式電源孤島檢測的方法，公開了一種基于阻抗測量的儲能控制方法，該方法能夠快速有效地檢測儲能孤島狀態，完成控制策略。
[0008]為解決上述技術問題，本發明創造采用的技術方案是:一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，包括如下控制流程:
[0009]步驟1:檢測電路檢測開關檢測點處的阻抗變化，若無，則繼續監控；若有，則轉到步驟2 ;
[0010]步驟2:將監控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷監控信號是否滿足策略I觸發條件，不滿足，則結束；滿足，則轉到步驟3 ；
[0011]步驟3:將開關斷開的觸發信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關斷開，并反饋PCS，將儲能系統的控制方式由VF轉換為PQ ；
[0012]步驟4:測控保護對開關檢測點、負荷開關點、儲能系統并網開關點數據量信號反饋給能量管理系統，能量管理系統判斷數據是否與策略變化相符，若相符，則結束；若不相符，則儲能發生問題，保護動作，儲能開關動作；
[0013]步驟5:檢測電路再度檢測到開關檢測點阻抗變化，則轉到步驟6 ;
[0014]步驟6:將監控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷信號是否滿足策略2觸發條件，不滿足，則結束；滿足，則轉到步驟7 ；
[0015]步驟7:將開關斷開的觸發信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關檢測點開關閉合，并反饋PCS，將儲能系統的控制方式由PQ轉換為VF，電網正常運行。
[0016]進一步，所述策略I表示PQ控制方式，其控制目標是使儲能輸出的有功功率和無功功率等于參考功率，此時電網提供微網電壓與頻率的支撐，當儲能逆變器輸出的功率與參考功率不等時，誤差信號不為零，從而PI調節器進行無靜差跟蹤調節，直至誤差信號為零，即儲能逆變器輸出的功率恢復至參考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目標是儲能輸出電壓的幅值和頻率維持不變，此時儲能系統為微網系統的主電源，通過對有功功率和無功功率參考值的改變確保系統的頻率和分布式電源所接交流母線處的電壓幅值分別等于其參考值。
[0017]本發明創造具有的優點和積極效果是:一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，引入了新的儲能控制方法，通過制定合理的控制策略，可實現儲能在主網故障時為系統供電，主網恢復后儲能實現并網，以及儲能故障后的快速切除，通過該儲能控制方法的應用，可提高電網供電可靠性，進一步擴展儲能應用領域，減輕電網負擔。本發明所采用的儲能控制方法運用阻抗檢測的原理，使得儲能系統控制更加有效迅速的進行，有效保障負荷供電可靠性，同時可減少電網建設，平滑功率波動，對保障電網安全起到積極作用在。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是一種基于阻抗檢測的儲能控制方法的控制流程圖；
[0019]圖2是一種基于阻抗檢測的儲能系統控制示意圖；
[0020]圖3是一種基于阻抗檢測的儲能控制方法中采用的阻抗測量原理示意圖；
[0021]圖4為儲能逆變器PQ控制結構圖；
[0022]圖5儲能逆變器VF控制結構圖。
[0023]圖中:1、信號發生器；2、音頻放大器；3、耦合電容；4、主網等值電源；5、主網阻抗；
6、儲能系統等值電源；7、儲能系統阻抗。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本發明創造的具體實施例做詳細說明。
[0025]如圖1-3所示，一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，包括如下控制流程:
[0026]步驟1:檢測電路檢測開關檢測點A處的阻抗變化，若無，則繼續監控；若有，則轉到步驟2 ；
[0027]步驟2:將監控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷監控信號是否滿足策略I觸發條件，不滿足，則結束；滿足，則轉到步驟3 ；
[0028]步驟3:將開關斷開的觸發信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關斷開，并反饋PCS，將儲能系統的控制方式由VF轉換為PQ ；
[0029]步驟4:測控保護對開關檢測點A、負荷開關點C、儲能系統并網開關點B數據量信號反饋給能量管理系統，能量管理系統判斷數據是否與策略變化相符，若相符，則結束；若不相符，則儲能發生問題，保護動作，儲能開關動作；
[0030]步驟5:檢測電路再度檢測到開關檢測點A阻抗變化，則轉到步驟6 ；
[0031 ] 步驟6:將監控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷信號是否滿足策略2觸發條件，不滿足，則結束；滿足，則轉到步驟7 ；
[0032]步驟7:將開關斷開的觸發信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關檢測點A開關閉合，并反饋PCS，將儲能系統的控制方式由PQ轉換為VF，電網正常運行。
[0033]圖1所示的流程圖中的“結束”表示系統當前可處于穩定狀態；如圖4、5所示，所述策略I表示PQ控制方式，其控制目標是使儲能輸出的有功功率和無功功率等于參考功率。此時電網提供微網電壓與頻率的支撐，當儲能逆變器輸出的功率與參考功率不等時，誤差信號不為零，從而PI調節器進行無靜差跟蹤調節，直至誤差信號為零，即儲能逆變器輸出的功率恢復至參考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目標是儲能輸出電壓的幅值和頻率維持不變。此時儲能系統為微網系統的主電源，通過對有功功率和無功功率參考值的改變確保系統的頻率和分布式電源所接交流母線處的電壓幅值分別等于其參考值。
[0034]圖2為本發明的儲能系統控制示意圖，實線為供電線路，虛線為信號線，圖中開關A點處即為開關檢測點，開關B點處為儲能系統并網開關，開關C點處負荷開關。模式控制器控制A開關完成控制策略，將信號反饋給PCS，進行VF與PQ控制的模式切換。儲能系統通過BMS來協調管理，BMS判斷電池狀態，將信號傳遞給PCS進行管理。測控保護裝置采集開關A、儲能系統并網開關B、負荷開關C的數據量，并將數據傳遞給能量管理系統，信號異常時，保護動作。能量管理系統可采集測控保護及PCS的反饋信號進行管理。當阻抗檢測裝置再度檢測到信號變化，通過信號傳遞和模式控制器控制，A點開關閉合，儲能系統控制方式由PQ轉換到VF控制。其中，模式控制器的作用是接受和反饋控制信號，控制開關，實現控制策略；測控保護具有測量、采集和傳輸數的功能，也可保護線路，在線路發生異常時保護動作；能量管理系統(Energy Management System)是以計算機技術和電力系統應用軟件技術為支撐的現代電力系統綜合自動化系統，也是能量系統和信息系統的一體化或集成，一般包括數據收集、能量管理和網絡分析三大功能；PCS, PCS即Process Control System的縮寫，意思是“過程控制系統”，可以實現遠程控制；BMS，電池管理系統(BMS)是電池與用戶之間的紐帶，提高電池的利用率，防止電池出現過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監控電池的狀態；PQ為孤島狀態，VF為并網狀態。
[0035]一般主網儲能所接入的電網容量很大，且電網的的等效阻抗很小；另一方面，儲能系統容量相對很小，且等值阻抗相對較大。當一般主網儲能和儲能系統并網運行時，從開關檢測點A處來看，系統等值阻抗為一般主網儲能與儲能系統阻抗的并聯，表現的數值較小；當開關檢測點A處斷開時，儲能系統處于孤島狀態時，從開關檢測點A上來看，系統等值阻抗就等于儲能系統的等值阻抗，數值較大。為保證系統穩定性，串聯負荷電阻R2。因此，檢測開關檢測點A處的電阻值可以發現，儲能處于并網狀態時A處等值阻抗為主網與儲能及負荷并聯下的阻抗，其值通常很小；微電網處于孤島狀態時，A處的等值阻抗通常較大，僅為儲能阻抗與負荷的并聯值。
[0036]圖3為阻抗變化檢測點檢測原理圖，信號源選擇一個電壓源，發出高頻信號，該信號可等比例放大微電網阻抗及主網阻抗。C1作為耦合電容用來隔離工頻分量，阻抗Z1由C1和R1構成，虛線單元與連接電阻R2與串聯，L2和C2構成諧振頻率為工頻的串聯諧振電路。通過測量U3電壓的變化情況來進行孤島狀態判斷。
[0037]—種基于阻抗檢測的儲能控制方法，引入了新的儲能控制方法，通過制定合理的控制策略，可實現儲能在主網故障時為系統供電，主網恢復后儲能實現并網，以及儲能故障后的快速切除，通過該儲能控制方法的應用，可提高電網供電可靠性，進一步擴展儲能應用領域，減輕電網負擔。本發明所采用的儲能控制方法運用阻抗檢測的原理，使得儲能系統控制更加有效迅速的進行，有效保障負荷供電可靠性，同時可減少電網建設，平滑功率波動，對保障電網安全起到積極作用在。
[0038]以上對本發明創造的一個實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本發明創造的較佳實施例，不能被認為用于限定本發明創造的實施范圍。凡依本發明創造申請范圍所作的均等變化與改進等，均應仍歸屬于本發明創造的專利涵蓋范圍之內。
【權利要求】
1.一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，其特征在于:包括如下控制流程: 步驟1:檢測電路檢測開關檢測點處的阻抗變化，若無，則繼續監控；若有，則轉到步驟2 ； 步驟2:將監控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷監控信號是否滿足策略I觸發條件，不滿足，則結束；滿足，則轉到步驟3 ； 步驟3:將開關斷開的觸發信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關斷開，并反饋PCS，將儲能系統的控制方式由VF轉換為PQ ； 步驟4:測控保護對開關檢測點、負荷開關點、儲能系統并網開關點數據量信號反饋給能量管理系統，能量管理系統判斷數據是否與策略變化相符，若相符，則結束；若不相符，則儲能發生問題，保護動作，儲能開關動作； 步驟5:檢測電路再度檢測到開關檢測點阻抗變化，則轉到步驟6 ； 步驟6:將監控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷信號是否滿足策略2觸發條件，不滿足，則結束；滿足，則轉到步驟7 ; 步驟7:將開關斷開的觸發信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關檢測點開關閉合，并反饋PCS，將儲能系統的控制方式由PQ轉換為VF，電網正常運行。
2.根據權利要求1所述的一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，其特征在于:所述策略I表示PQ控制方式，其控制目標是使儲能輸出的有功功率和無功功率等于參考功率，此時電網提供微網電壓與頻率的支撐，當儲能逆變器輸出的功率與參考功率不等時，誤差信號不為零，從而PI調節器進行無靜差跟蹤調節，直至誤差信號為零，即儲能逆變器輸出的功率恢復至參考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目標是儲能輸出電壓的幅值和頻率維持不變，此時儲能系統為微網系統的主電源，通過對有功功率和無功功率參考值的改變確保系統的頻率和分布式電源所接交流母線處的電壓幅值分別等于其參考值。
【文檔編號】H02J3/28GK104242328SQ201410447153
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優先權日:2014年9月3日
【發明者】陸志剛, 郭海峰, 張百華, 黎小林, 許樹楷, 楊柳, 陳滿, 李勇琦, 劉潔 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司, 中國南方電網有限責任公司調峰調頻發電公司, 天津天大求實電力新技術股份有限公司