一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，該方法針對被動離網對多微網的影響，設立三相PQ儲能調節，單相微網聯絡線功率調節兩個模塊。被動離網后將預定三相儲能設置為主電源，切換至VF模式。根據三相PQ儲能調節模塊以減少三相主電源功率。基于三相不平衡度約束，根據單相微網聯絡線功率調節模塊限制單相光伏出力，使多微網離網后保持三相電流平衡。本發明簡單實用，通過切換三相主儲能控制模式、協調三相PQ儲能出力和限制單相光伏出力就可實現多微網被動離網的無縫切換。提出了一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，減少被動并網轉離網過程對多微網的沖擊，保證多微網內重要負荷的供電可靠性。
【專利說明】
-種基于單Ξ相多微網的被動并網轉離網切換控制方法
技術領域
[0001] 本發明屬于微網并離網切換領域，特別設及一種基于單Ξ相多微網的被動并網轉 離網切換控制方法。
【背景技術】
[0002] 微網是一種將微電源、負荷和電力電子裝置等整合在一起的小型發配電系統。微 網作為配電網和分布式電源的紐帶，使得配電網不必直接面對種類不同、數量龐大、分散接 入甚至間歇性的分布式電源，是分布式能源接入的有效途徑。微網可W工作在并網和離網 兩種模式:與常規配電網并網運行的并網模式;不與外部大電網相連接或因某種原因斷開 與大電網的連接而轉入獨立運行的離網模式。
[0003] 微網在并/離網兩種運行模式之間的切換將直接影響微網的安全穩定，因此如何 保證微網并/離網切換過程的暫態穩定W及滿足電能質量要求是微網運行控制技術的關鍵 問題。
[0004] 經對現有技術文獻的檢索發現，微網系統并網/孤島運行模式無縫切換控制策略 (陳杰，陳新，馮志陽，等.微網系統并網/孤島運行模式無縫切換控制策略[J].中國電機工 程學報，2014.)提出基于能量守恒定律的改進電壓環調節器，緩解微網在并轉離過程中因 儲能變流器電壓環輸出的飽和引起的微網母線電壓振蕩等問題。基于復合儲能的微網運行 模式平滑切換控制巧IJ志文，夏文波，劉明波.基于復合儲能的微網運行模式平滑切換控制 [J].電網技術，2013.)針對微網非計劃并轉離過程中的功率缺額問題，提出把超級電容器 組和蓄電池組作為復合儲能方式，有效減少了微網模式轉換瞬間造成的沖擊和振蕩。基于 多層控制的微網運行模式無縫切換策略(張雪松，趙波，李鵬，等.基于多層控制的微網運行 模式無縫切換策略[J].電力系統自動化，2015.)基于多層控制提出微網運行模式切換的上 層控制策略，并通過嚴格的時序配合，使并網開關動作時刻與微網主電源模式切換的時刻 同步，從而實現微網運行模式的無縫切換。微網平滑切換控制方法及策略(鄭競宏，王燕廷， 李興旺，等.微網平滑切換控制方法及策略[J].電力系統自動化，2011.)針對并轉離時微網 功率缺額過大情況下，提出Ξ區域平滑切換策略，通過切除次要負荷的措施來保證切換過 程的平滑過渡。多微網多并網點結構微網設計和模式切換控制策略（李鵬，張雪松，趙波， 等.多微網多并網點結構微網設計和模式切換控制策略[J].電力系統自動化，2015.)基于 Ξ層控制設計含兩個微網的多微網多并網點結構，詳細闡述該多微網的24個運行方式的切 換策略及切換流程，并結合鹿西島微網示范工程進行策略驗證。配電網故障情況下多微網 互聯能力分析(于雷，陳奇芳，段力銘，等.配電網故障情況下多微網互聯能力分析[J].電網 技術，2015.)提出基于頻率穩定和備用容量調節能力的兩個互聯判據，用W評估配電網故 障情況下多微網的互聯能力。上述文獻均是基于Ξ相供電制式結構的多微網對并離網切換 控制策略進行研究，并未針對含單Ξ相的多微網被動并網轉離網控制方法展開相應的理論 研究。
[0005] 針對W上不足，本發明針對被動離網對多微網的影響，設立Ξ相PQ儲能調節，單相 微網聯絡線功率調節兩個模塊。被動離網后將預定Ξ相儲能設置為主電源，切換至VF模式。 根據Ξ相PQ儲能調節模塊W減少Ξ相主電源功率。基于Ξ相不平衡度約束，根據單相微網 聯絡線功率調節模塊限制單相光伏出力，使多微網離網后保持Ξ相電流平衡。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是為了解決上述現有技術中存在的不足之處，提供一種基于單Ξ相 多微網的被動并網轉離網切換控制方法，能快速彌補被動離網造成的微網功率缺額，W及 減少主電源的出力，從而保證多微網內重要負荷的供電可靠性。
[0007] -種基于單Ξ相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，包括如下步驟：
[0008] (1)判斷配網是否停電或故障;若配網停電或故障，則斷開多微網與配網之間的聯 絡線開關，將預定的多微網主電源從恒功率控制(PQ控審IJ)模式切換至恒壓恒頻控審|J(VF控 審IJ)模式;同時切除多微網的次要負荷，Ξ相微網的PQ儲能編號為k，k的初始值為1;
[0009] (2)設置Ξ相微網第k個PQ儲能出力為
其中，
為多微網內所有Ξ相重要負荷功率和
對多微網內所有Ξ相光伏功率 和，故Ξ相微網第k個PQ儲能功率分配因數;使k加1;
[0010] (3)判斷k是否大于；相微網PQ儲能的數量;若大于撤騰wf，貝峨入步驟 (4);若不大于盛額《巧T，則返回步驟(2)繼續設置S相微網第k個PQ儲能出力；
[0011] (4)設定多微網A、B、C相微網光伏的數量分別為P化um\p化ιιπΛρ化皿^4、8、(：相微 網的聯絡線總功率分別為
按大小排列各相聯絡線總功率為
，其中X，y，zE[A，B，C]，Pline,min為各相聯絡線總功率中的最 小值，令X相微網光伏編號為qx，l《qx《P化unf，qx的初始值為1;
[001^ (5)限制X相微網第qx個光伏的功率，限制值為
其 中。為X相微網第qx個光伏的功率分配因數；
[0013] (6)判斷qx是否大于或等于F^nunf;若大于或等于Wnunf，則令y相微網內光伏編號 qy，1《qy《P VnumY，qy的初始值為1;若小于P化unf，則使qx增加1，返回步驟(5)繼續限制X相 微網第qx個光伏功率；
[0014] (7)限制y相微網第qy光伏的功率，限制值3
巧中 0心,9,為y相微網第qy個光伏的功率分配因數；
[0015] (8)判斷qy是否大于或等于P化umY;若大于或等于PVnumy，則被動并網轉離網切換 結束;若小于P化皿y，則使qy增加1，返回步驟(7)繼續限制y相微網第qy個光伏功率。
[0016] 進一步地，步驟(2)中，當設置Ξ相微網第k個PQ儲能功率時，Ξ相微網第k個PQ儲 能功率分配因數由下式確定：
[0017
[001引其中，及激攤》1^為立相微網PQ儲能數量;PBS,k為第k個PQ儲能實時功率;PBSnorm,k為第 k個PQ儲能的額定功率，老
|貝化65。。^,孤第1^個?9儲能的額定放電功 率巧SU0WA ;若
，則該值取第k個PQ儲能的額定充電功率fss。。，?，*， PBSset,止下限值分別為：巧Snwm.A、^BS,,orm.k °
[0019] 進一步地，步驟(4)中，假定Ξ相微網內負荷Ξ相平衡，取微網向外供電時聯絡線功 率為正，設各A相微網的聯絡線功率分別；
內所有儲能功率之和
^第1&個A相微網內所有光伏功率之租
為第iA個A相 微網內所有負荷功率之和;各B相微網的聯絡線功率分別為巧1.,、巧ff.;、…、端6%，:B相微網 聯絡線總功率^
微網內所有光伏 功率之和，Xifw''為第iB個B相微網內所有負荷功率之和;各C相微網的聯絡線功率分別為
內所有儲能功率之和
封第^個C相微網內所有光伏功率之和
為第ic個C相 微網內所有負荷功率之和。
[0020] 進一步地，步驟(5)中，由于X相微網內有多個光伏，把光伏限制值按如下因數分配 至每個光伏，功率分配因數由下式確定：
[0021]
[002^ 其中，P化皿X為X相微網光伏的數量，靖，9,為X相微網第qx個光伏調節前的出力。
[0023] 進一步地，步驟(7)中，由于y相微網內有多個光伏，把光伏限制值按如下因數分配 至每個光伏，功率分配因數由下式確定：
[0024]
[0025] 其中，PVnumY為參與聯絡線功率調節的光伏數量，幫，為y相微網第qy個光伏調節 前的出力。
[0026] 與現有技術相比，本發明具有W下效果:針對被動離網對多微網的影響，設立Ξ相 PQ儲能調節，單相微網聯絡線功率調節兩個模塊。被動離網后將預定Ξ相儲能設置為主電 源，切換至VF模式。根據Ξ相PQ儲能調節模塊W減少Ξ相主電源功率。基于Ξ相不平衡度約 束，根據單相微網聯絡線功率調節模塊限制單相光伏出力，使多微網離網后保持Ξ相電流 平衡。
【附圖說明】
[0027] 圖1是被動并網轉離網控制流程圖；
[0028] 圖2是多微網實驗平臺拓撲圖；
[0029] 圖3是被動并網轉離網Ξ相微網聯絡線處電壓及電流波形；
[0030] 圖4是被動并網轉離網Ξ相微網儲能電壓及電流波形；
[0031] 圖5是被動并網轉離網單相微網波形。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步詳細的說明，但本發明的實施方式不 限于此。
[0033] 第一步:本實例的被動并網轉離網控制流程圖如圖1所示。當配電網發生停電事故 或較為嚴重的故障時，則斷開多微網與配網之間的聯絡線開關，將預定的多微網主電源從 恒功率控制(PQ控制）模式切換至恒壓恒頻控制(VF控制）模式，同時切除多微網的次要負 荷；
[0034] 第二步:為減小Ξ相主電源的功率，對其余Ξ相PQ儲能進行出力調節。設置Ξ相微 網各個PQ儲能出力，設置值為&
為多微網內所有 Ξ相重要負荷功率巧
為多微網內所有Ξ相光伏功率和，化Ξ相微網第k個PQ儲能分 配因數由下式確定：
[0035]
[0036] 其中，相微網PQ儲能數量;PBs,k為從第k個PQ儲能當前運行狀態的功 率;PBSnDrm,k為第k個PQ儲能的額定功率，若
則該值取第k個PQ儲能 放電額定功率巧若
I則該值取第k個PQ儲能充電額定功率 尸貼'PBSset,止下限值分別為：巧、fsiWmJ ;
[0037] 第Ξ步:假定Ξ相微網內的負荷Ξ相平衡，取微網向外供電時聯絡線功率為正，設 各A相微網的聯絡線功率分別為巧!,,、巧;U、…、巧;L。，，Α相微網聯絡線總功率為
!</,<".,，各財目微網的聯絡 線功率分別為蠟。.1、巧f。、…、Gt,，g，B相微網聯絡線總功率呆
其中，
，C 相微網聯絡線總功率戈
1S/； </?(, 設定多微網的A、B、C相微網光伏的數量分別為P化umA、P化umB、PVnumG; A、B、C相微網的聯絡 線總功率分別3
I按大小排列各相聯絡線總功率呆
其中X，y，Ze[A，B，C]，Pline,min為各相聯絡線總功率中的最小值；
[003引第四步:調節X相的微網的聯絡線功率至Pline,min。限制X相微網各個光伏功率，限制 值為
相微網光伏功率分配因數，由下式確定：
[0039]
[0040] 其中，P化皿X為X相微網的光伏數量，幫A為X相微網第qx個光伏調節前的出力；
[0041] 第五步:調節y相的微網的聯絡線功率至Pline,min。限制y相微網各個光伏功率，限制 值另
其中為y相微網第qy個光伏功率分配因數由下式 確定：
[0042]
[00創其中，PVnumY為y相微網的光伏數量，巧為y相微網第qy個光伏調節前的出力。當 X，y相微網的聯絡線功率均為Pline,"in時，被動并網轉離網切換結束。
[0044] 基于多微網實驗平臺對所提出的一種基于單Ξ相多微網被動并網轉離網切換控 制方法進行驗證，該實驗平臺拓撲如圖2所示。配網故障發生前，配網向多微網輸送4kW功 率，Ξ相光伏功率2kW，Ξ相儲能充電功率為0.5kW，Ξ相負荷功率為6kW。單相微網向Ξ相微 網母線注入功率0.5kW。本次工況故障設置為配網電壓降落至180V。
[0045] 由圖3可知：77.4s時，配網發生故障，微網中央控制器檢測到配網故障后，立即發 送斷開聯絡線并離網切換態開關的指令。從控制器反應到并離網切換開關完全斷開時的時 間為 29.948ms。
[0046] 由圖4可知:選擇預定的Ξ相微網儲能作為主電源并切換至VF控制模式，快速響應 被動離網導致的微網內功率缺額，為整個多微網提供電壓和頻率的支持。
[0047] 由圖5可知:通過單相微網源荷調整，使之與Ξ相微網間聯絡線功率為零。
[004引實現微網間聯絡線功率調節目標時，被動并網轉離網切換結束。由圖3、4可知被動 切換過程對多微網的電壓頻率沖擊較小。
[0049] 仿真結果證實所提方法能解決單Ξ相多微網被動并網轉離網過程對多微網所造 成的沖擊問題。
[0050] W上對本發明所提供的一種基于單Ξ相多微網的被動并網轉離網切換控制方法 進行了詳細介紹，本發明中應用了具體個例對原理及實施方式進行了闡述，W上實施例的 說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核屯、思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依 據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容 不應理解為對本發明的限制。
【主權項】
1. 一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，其特征在于包括如下步 驟： (1) 判斷配網是否停電或故障;若配網停電或故障，則斷開多微網與配網之間的聯絡線 開關，將預定的三相儲能設置為主電源，從恒功率控制即PQ控制模式切換至恒壓恒頻控制 即VF控制模式;同時切除多微網的次要負荷，三相微網的PQ儲能編號為k，k的初始值為1; (2) 設置三相微網第k個PQ儲能出力為-Σ#)，其中，Σ 為 多微網內所有三相重要負荷功率和，Σ 為多微網內所有三相光伏功率和，&三相微網 第k個PQ儲能功率分配因數;使k加1; (3) 判斷k是否大于三相微網PQ儲能的數量仍/7脳丨''；若大于55/?訓丨'，則進入步驟(4);若 不大于aS>n"< ,則返回步驟(2)繼續設置三相微網第k個PQ儲能功率參考值； (4) 設定多微網中A、B、C相微網光伏數量分別為PVnumA、PVnumB、PVnume; A、B、C相微網的 聯絡線總功率分別為按大小排列各相聯絡線總功率為 其中X，y，Ze[A，B，C]，Pline,min為各相聯絡線總功率中的最小值，令 X相微網光伏編號為qx，l 彡qx彡PVnumx，qx的初始值為1; (5) 限制X相微網第qx個光伏的功率，限制值為;其中 為x相微網第qx個光伏的功率分配因數； (6) 判斷9\是否大于或等于PVnumx;若大于或等于PVnumx，則令y相微網內光伏編號q y，l 彡qy彡P Vnumy，qy的初始值為1;若小于P Vnumx，則使qx增加1，返回步驟(5)繼續限制X相微網 第qx個光伏功率； (7) 限制y相微網第qy個光伏的功率，限制值為；其中 為y相微網第qy個光伏的功率分配因數； (8) 判斷qy是否大于或等于PVnumy;若大于或等于PVnunf，則被動并網轉離網切換結束； 若小于PVnum y，則使qy增加1，返回步驟(7)繼續限制y相微網第qy個光伏功率。2. 根據權利要求1所述的一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，其 特征在于：步驟(2)中，當設置三相微網第k個PQ儲能功率時，三相微網第k個PQ儲能功率分 配因數由下式確定：其中，/說腦丨為三相微網PQ儲能數量;PBS,k為第k個PQ儲能實時功率;PBSn_, k為第k個PQ 儲能的額定功率，若> 0，則P^_,k取第k個PQ儲能的額定放電功率 .4 ?若Σ戶=_, - Σ < 〇，則該值取第k個P Q儲能的額定充電功率， PBSset，k上下限值力丨J為：尸、尸。3. 根據權利要求1所述的一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，其 特征在于:步驟(4)中，假定三相微網內負荷三相平衡，取微網向外供電時聯絡線功率為正， 設各A相微網的聯絡線功率分別為、巧 、…、，A相微網聯絡線總功率為和，為第i 4個4相微網內所有負荷功率之和；各B相微網的聯絡線功率分別為內所有儲能功率之和，Σ^Β為第"個B相微網內所有光伏功率之和為第"個B相 微網內所有負荷功率之和;各C相微網的聯絡線功率分別為/^4、/丨 1.2、…、，C相微網微網內所有光伏功率之和，KiSt'為第ic個C相微網內所有負荷功率之和。4. 根據權利要求1所述的一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，其 特征在于:步驟(5)中，由于X相微網內有多個光伏，把光伏限制值按如下因數分配至每個光 伏，功率分配因數由下式確定：其中，PVnunf為X相微網光伏的數量，相微網第qxf光伏調節前的出力。5. 根據權利要求1所述的一種基于單三相多微網的被動并網轉離網切換控制方法，其 特征在于:步驟(7)中，由于y相微網內有多個光伏，把光伏限制值按如下因數分配至每個光 伏，功率分配因數由下式確定：其中，PVnumy為參與聯絡線功率調節的光伏數量，@^為7相微網第qy個光伏調節前的 出力。
【文檔編號】H02J3/00GK106058916SQ201610372970
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】楊蘋, 許志榮, 何婷, 彭嘉俊, 曾智基, 張育嘉, 陳燿圣
【申請人】華南理工大學