變電站交直流混合微網站用電系統的控制方法與流程

本發明涉及電力自動化技術領域，尤其是一種變電站交直流混合微網站用電系統的控制方法。

背景技術：

隨著智能化變電站的普及，站內直流負荷越來越大，需要配置的蓄電池容量也越來越大。站用電系統直流網絡電源形式單一，可靠性不夠。站用電系統整流逆變器及蓄電池等配置齊全，站頂閑置空間足夠，完全滿足引入光伏電源，構建交直流混合微網的要求。

變電站交直流混合微網站用電系統具有交直流混合微網減少電力電子變換環節，控制簡單的優勢。微網的并網和孤島兩種運行狀態下，需要不同的控制策略來滿足不同的控制目標。交直流混合微網應用到變電站站用電系統后，需針對性開發控制策略，滿足變電站的運行要求。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種變電站交直流混合微網站用電系統的控制方法，控制交直流混合微網站用電系統在并網和孤島狀態下的運行狀態，以滿足變電站在正常和事故工況下的運行要求。本發明采用的技術方案是：

一種變電站交直流混合微網站用電系統的控制方法，包括：

在正常情況下，交直流混合微網站用電系統并網運行，交流網絡的電壓、頻率由電網支撐；光伏電池采用最大功率點跟蹤控制；當蓄電池荷電狀態小于設定閾值時，儲能雙向變流器根據光伏電池的光伏出力進行充電控制；交直流雙向變流器以直流母線電壓為控制目標工作于整流模式；

當蓄電池荷電狀態大于設定閾值時，儲能雙向變流器待機以保護蓄電池；交直流雙向變流器根據光伏出力，當光伏出力小于直流網絡負荷時，以直流母線電壓為控制目標工作于整流模式，當光伏出力大于直流網絡負荷時工作于逆變模式，將直流網絡多余的電能逆變到交流網絡；

在事故情況下，控制平臺將交直流雙向變流器切除；光伏電池依舊采用最大功率點跟蹤控制；儲能雙向變流器根據光伏出力，切換為以維持直流母線電壓穩定為目標的放電或充電模式。

進一步地，在正常情況下，所述當蓄電池荷電狀態小于設定閾值時，儲能雙向變流器根據光伏電池的光伏出力進行充電控制，具體是：

儲能雙向變流器的充電功率依據光伏電池的光伏出力變化而相應變化以平抑光伏出力波動。

進一步地，在事故情況下，所述儲能雙向變流器根據光伏出力，切換為以維持直流母線電壓穩定為目標的放電或充電模式，具體是：

光伏出力小于直流網絡負荷時，則儲能雙向變流器工作于放電模式，當光伏出力大于直流網絡負荷，儲能雙向變流器待機或對蓄電池充電。。

進一步地，蓄電池荷電狀態的設定閾值為95%。

本發明的優點在于：變電站交直流混合微網站用電系統的控制策略有效利用了交直流混合微網的優勢，減少能量變換環節，降低能量變換損耗，控制目標無需考慮無功和頻率，只需關注電壓穩定，簡化控制過程。考慮了變電站在正常和事故工況下的運行要求，滿足不同負荷的供電需求，提高站用電系統的可靠性，適應智能變電站直流負荷不斷增大的需要，有利于系統的穩定運行，降低推廣應用難度，保障變電站的安全穩定運行。

附圖說明

圖1為本發明的變電站交直流混合微網站用電系統電原理圖。

圖2為本發明的控制方法流程圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

變電站交直流混合微網站用電系統，如圖1所示，包括直流網絡、交流網絡、光伏電池、蓄電池、光伏變流器、儲能雙向變流器、通信用變流器、ups電源、交直流雙向變流器、信息采集模塊和控制平臺；控制平臺可以是后臺的服務器或電腦；直流網絡中設有直流母線l1，交流網絡中設有交流母線l2；

該站用電系統中存在直流負荷、通信負荷、交流負荷、ups負荷；ups負荷主要是一些在供電異常時需要即刻切換供電的設備負荷，ups負荷接在ups電源上；

交流網絡由站用變壓器供電，滿足交流負荷及正常情況下的ups負荷用電需求；直流網絡在正常情況下由交流電源整流及光伏電池共同供電，滿足直流負荷、通信負荷用電需求，在事故情況下，由光伏電池和蓄電池共同供電，滿足ups電源所接的ups負荷、通信負荷及直流負荷的用電需求。

交流母線l2從站用變壓器取電；圖1中，1#站用變壓器和2#站用變壓器的輸出分別接自動切換器ats的兩個輸入端，自動切換器ats的輸出端接交流母線l2；兩個能自動切換的站用變壓器可提供更好的交流供電安全性；

ups電源的交流輸入端通過斷路器jk1接交流母線l2，直流輸入端通過斷路器jk2接直流母線l1，ups電源的供電端用于連接ups負荷（圖1中由于空間有限未標出ups負荷）；

交流母線l2接斷路器jk3的一端，斷路器jk3的另一端用于連接交流負荷；圖1中僅畫了一個交流負荷的斷路器jk3，實際存在一個或多個交流負荷的斷路器；

交直流雙向變流器的一端連接直流母線l1，另一端連接交流母線l2；

光伏電池通過斷路器dk1連接光伏變流器的輸入端，光伏變流器的輸出端通過斷路器dk4連接直流母線l1；光伏變流器將光伏電池的輸出電壓轉換為直流母線l1上的直流電壓220vdc，并具有一定的穩壓能力；光伏電池可利用變電站站頂閑置空間，在夏季可遮擋陽光，降低站內高低壓室溫度；

蓄電池通過斷路器dk2連接儲能雙向變流器的一端，儲能雙向變流器的另一端通過斷路器dk5連接直流母線l1；

直流母線l1連接斷路器dk3的一端，斷路器dk3的另一端用于連接直流負荷；圖1中僅畫了一個直流負荷的斷路器dk3，實際存在一個或多個直流負荷的斷路器；

直流母線l1連接通信用變流器的輸入端，通信用變流器的輸出端用于連接通信負荷；通信用變流器可將220vdc轉換為48vdc電壓；

信息采集模塊連接光伏電池、蓄電池和直流母線l1，負責采集光伏電池出力、直流母線電壓及蓄電池相關參數，并將采集的參數發送至控制平臺；

控制平臺連接并控制光伏變流器、儲能雙向變流器、通信用變流器和交直流雙向變流器；

交直流混合微網站用電系統由控制平臺綜合控制；控制策略如下：

在正常情況下，交直流混合微網站用電系統并網運行，交流網絡的電壓、頻率由大電網支撐；光伏電池采用最大功率點跟蹤控制（mttp），最大化利用清潔能源；當蓄電池荷電狀態（soc）小于95%時，儲能雙向變流器根據光伏電池的光伏出力進行充電控制，平滑直流網絡功率曲線，比如光伏出力越大則儲能雙向變流器相應充電功率就越大，可以平抑光伏出力波動；交直流雙向變流器以直流母線電壓為控制目標工作于整流模式；當蓄電池荷電狀態（soc）大于95%時，儲能雙向變流器待機以保護蓄電池；交直流雙向變流器根據光伏出力，當光伏出力小于直流網絡負荷時，以直流母線電壓為控制目標工作于整流模式（即將交流網絡的交流電進行整流供給給直流網絡），當光伏出力大于直流網絡負荷時工作于逆變模式，將直流網絡多余的電能逆變到交流網絡，給交流網絡負荷供電。

在事故情況下，變電站需保證1h～2h的事故停電時間內ups負荷、直流負荷和通信負荷的供電；微網控制平臺將交直流雙向變流器切除；光伏電池依舊采用最大功率點跟蹤控制，最大化利用清潔能源；儲能雙向變流器根據光伏出力，切換為以維持直流母線電壓穩定為目標的放電或充電模式，也就是說，光伏出力小于直流網絡負荷時，則儲能雙向變流器工作于放電模式，當光伏出力大于直流網絡負荷，儲能雙向變流器待機或對蓄電池充電（不過后一種情形幾乎不出現，因為配置的光伏電池的光伏出力較難超過所有的直流網絡負荷。）在事故情況下，直流網絡的負荷為直流負荷、通信負荷、ups負荷。