一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法，该方法针对单相微网接入引起的多微网主动脱离配网时三相电流不平衡的问题，设立单相微网联络线功率调节和三相微网联络线调节两个模块。单相微网联络线功率调节根据三相不平衡度限制单相光伏出力，使多微网离网后保持三相电流平衡。三相微网联络线调节根据联络线功率调节目标调整储能功率，使多微网与配网间的联络线功率调至接近零。本发明简单实用，通过限制光伏出力和协调三相储能系统出力就可以实现对联络线功率的控制。提出了一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换策略，解决了单三相多微网主动并网转离网运行时联络线功率不平衡问题。
【专利说明】
-种基于单Ξ相多微网的主动并网转离网切换控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于微网并离网切换领域，特别设及一种基于单Ξ相多微网的主动并网转 离网切换控制方法。
【背景技术】
[0002] 微网是一种将微电源、负荷和电力电子装置等整合在一起的小型发配电系统。微 电网作为配电网和分布式电源的纽带，使得配电网不必直接面对种类不同、数量庞大、分散 接入甚至间歇性的分布式电源，是分布式能源接入的有效途径。微电网可W工作在并网和 离网两种模式:与常规配电网并网运行的并网模式;不与外部大电网相连接或因某种原因 断开与大电网的连接而转入独立运行的离网模式。
[0003] 微网在并/离网两种运行模式之间的切换将直接影响微电网的安全稳定，因此如 何保证微电网并/离网切换过程的暂态稳定W及满足电能质量要求是微电网运行控制技术 的关键问题。
[0004] 经对现有技术文献的检索发现，微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略 (陈杰，陈新，冯志阳，等.微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略[J].中国电机工 程学报，2014.)提出基于能量守恒定律的改进电压环调节器，缓解微网在并转离过程中因 储能变流器电压环输出的饱和引起的微网母线电压振荡等问题。基于复合储能的微电网运 行模式平滑切换控制巧IJ志文，夏文波，刘明波.基于复合储能的微电网运行模式平滑切换 控制[J].电网技术，2013.)针对微网非计划并转离过程中的功率缺额问题，提出把超级电 容器组和蓄电池组作为复合储能方式，有效减少了微网模式转换瞬间造成的冲击和振荡。 基于多层控制的微电网运行模式无缝切换策略(张雪松，赵波，李鹏，等.基于多层控制的微 电网运行模式无缝切换策略[J].电力系统自动化，2015.)基于多层控制提出微网运行模式 切换的上层控制策略，并通过严格的时序配合，使并网开关动作时刻与微网主电源模式切 换的时刻同步，从而实现微网运行模式的无缝切换。微电网平滑切换控制方法及策略(郑竞 宏，王燕廷，李兴旺，等.微电网平滑切换控制方法及策略[J].电力系统自动化，2011.)针对 并转离时微网功率缺额过大情况下，提出Ξ区域平滑切换策略，通过切除次要负荷的措施 来保证切换过程的平滑过渡。多微网多并网点结构微网设计和模式切换控制策略(李鹏，张 雪松，赵波，等.多微网多并网点结构微网设计和模式切换控制策略[J].电力系统自动化， 2015.)基于Ξ层控制设计含两个微电网的多微网多并网点结构，详细阐述该多微网的24个 运行方式的切换策略及切换流程，并结合鹿西岛微网示范工程进行策略验证。配电网故障 情况下多微网互联能力分析(于雷，陈奇芳，段力铭，等.配电网故障情况下多微网互联能力 分析[J].电网技术，2015.)提出基于频率稳定和备用容量调节能力的两个互联判据，用W 评估配电网故障情况下多微网的互联能力。上述文献均是基于Ξ相供电制式结构的多微网 对并离网切换控制策略进行研究，并未针对含单Ξ相的光储型多微网并离网切换策略展开 相应的理论研究W及实验验证。
[0005] 针对W上不足，本发明针对单相微电网接入引起的多微网主动脱离配网时Ξ相电 流不平衡的问题，设立单相微网联络线功率调节和Ξ相微网联络线调节两个模块。单相微 网联络线功率调节根据Ξ相不平衡度限制单相光伏出力，使多微网离网后保持Ξ相电流平 衡。Ξ相微网联络线调节根据联络线功率调节目标调整储能功率，使多微网与配网间的联 络线功率调至接近零。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供一种基于单Ξ相 多微网的主动并网转离网切换控制方法，能使离网多微网Ξ相电流不平衡度在可接受范围 内，W及切换瞬间配网与多微网的联络线功率接近于零，从而保证多微网主动并网转离网 切换过程的安全稳定。
[0007] -种基于单Ξ相多微网的主动并网转离网切换控制方法，包括如下步骤：
[000引 （1)设定多微网中A、Β、C相微网光伏数量分别为Ρ化um\ Ρ化umB、Ρ化umG; A、Β、C相微 网的联络线总功率分别为
按大小排列各相联络线总功率为
，其中X，y，Ze[A，B，C]，Pline,min为各相联络线总功率中的 最小值，令X相微网光伏编号为屯，1《qx《P化unf，qx的初始值为1;
[0009] (2)限制X相微网第qx个光伏的功率，限制值巧
；其 中鸣r.g,.为X相微网第qx个光伏的功率分配因数；
[0010] (3)判断qx是否大于或等于F^nunf;若大于或等于Wnunf，则设定y相微网内光伏编 号为qy，1《qy《PVnumy，qy的初始值为1;若小于PVnumX，则使qx增加1，返回步骤(2)继续限制 X相微网第qx个光伏功率；
[0011] (4)限制y相微网第qy个光伏的功率，限制值关
其 中喊 为y相微网第qy个光伏的功率分配因数；
[0012] (5)判断qy是否大于或等于P化umY;若大于或等于P化umY，则设置Ξ相微网PQ(恒功 率)储能编号为k，k的初始值为1;若小于P化umY，则使qy增加1，返回步骤(4)限制y相微网第 qy个光伏功率；
[OOU] (6)设置Ξ相微网第k个PQ储能功率为PBSset,k =故· Pline,dn，其中故为立相微网第k 个PQ储能功率分配因数，Pline,dn为配网与多微网间的联络线功率;使k加1;
[0014] (7)判断k是否大于Ξ相微网PQ储能的数量及筑前nf ;若k大于货S*舰,-旦Piine,dn 小于设定值Pline,set,则断开多微网与配网间的联络线开关，同时多微网将将预设的Ξ相储 能设置为离网主电源，并切换至VF控制模式，维持多微网离网后电压频率的稳定;若k小于 ，则返回步骤(6)继续设置Ξ相微网第k个PQ储能的出力。
[0015] 进一步地，假定Ξ相微网内负荷Ξ相平衡，取微网向外供电时联络线功率为正，设 各A相微网的联络线功率分别文
内所有储能功率之和
为第iA个A相微网内所有光伏功率之和
'为第iA个A相 微网内所有负荷功率之和;各B相微网的联络线功率分别为巧!,,、与1;、…、巧l,，g，B相微网 联络线总功率3
相微网内所有 光伏功率之和，Σ兮""巧第iB个財目微网内所有负荷功率之和;各C相微网的联络线功率分别 为祐''、心说-麵
拓ice网内 所有储能功率之和
3第ie个C相微 网内所有负荷功率之和。
[0016] 进一步地，步骤(2)中，由于X相微网有多个光伏，把光伏限制值按如下因数分配至 每个光伏，功率分配因数由下式确定：
[0017]
[001引其中，PVnumX为X相微网光伏的数量，墙&为X相微网第qx个光伏调节前的实时功 率。
[0019] 进一步地，步骤(4)中，由于y相微网内有多个光伏，把光伏限制值按如下因数分配 至每个光伏，功率分配因数由下式确定：
[0020]
[002。 其中，P化皿y为y相微网光伏数量，巧.9,为y相微网第qy个光伏调节前的实时功率。
[0022] 进一步地，步骤(6)中，当设置Ξ相微网第k个PQ储能功率时，Ξ相微网第k个PQ储 能功率分配因数由下式确定：
[0023]
[0024] 其中，馳概|[为立相微网PQ储能数量;PBS,k为第k个PQ储能实时功率;PBSnorm,k为第 k个PQ储能的额定功率，若配网向多微网供电，则PBSnDT",k取第k个PQ储能的额定放电功率 巧S,，。，。",；若多微网向配网供电，则该值取第k个PQ储能的额定充电功率巧Ts,,。,。,,;-，PBSset,k上下 限值分别为：钱巧A,。?,*。
[0025] 与现有技术相比，本发明具有W下效果:针对单相微电网接入引起的多微网主动 脱离配网时Ξ相电流不平衡的问题，设立单相微网联络线功率调节和Ξ相微网联络线调节 两个模块。单相微网联络线功率调节根据Ξ相不平衡度限制单相光伏出力，使多微网离网 后保持Ξ相电流平衡。Ξ相微网联络线调节根据联络线功率调节目标调节储能功率，使多 微网与配网间的联络线功率调至接近零。
【附图说明】
[0026] 图1是主动并网转离网控制流程图；
[0027] 图2是多微网实验平台拓扑图；
[0028] 图3是主动并网转离网单相微网波形；
[0029] 图4是主动并网转离网Ξ相微网联络线处电压及电流波形；
[0030] 图5是主动并网转离网Ξ相微网储能电压及电流波形。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例及附图，对本发明作进一步详细的说明，但本发明的实施方式不 限于此。
[0032] 第一步:本实例的主动并网转离网控制流程图如图1所示。假定Ξ相微网内的负荷 Ξ相平衡，取微网向外供电时联络线功率为正，设各A相微网的联络线功率分别为 吃,、也C1,, .A相微网联络线总功率关
，1 《iA《ru，各B相微网的联络线功率分别为巧t、,、钱U、···、读，B相微网联络线总功率为
|;1《16《邮，各讨目微网的联 络线功率分别为巧W,,、端…、攫。％ ;，C相微网联络线总功率关
，其中，
设定多微网单相微网的A、B、C相微网光伏 的数量分别为PVnum\PVnumB、PVnumSA、B、C相微网的联络线总功率分别为
其中X，y，Ze[A，B，C]，Pline,min为各相联络线总功率中的最小值；
[0033] 第二步:调节X相的微网的联络线功率至Pline,"in。限制X相微网各个光伏功率，限制 值为
为X相微网光伏功率分配因数，由下式确定：
[0034]
[003引其中，P化皿X为X相微网光伏数量，塔,,,为X相微网第qx个光伏调节前的实时功率；
[0036] 第立步:调节y相微网的联络线功率至Pline,min。限制y相微网各个光伏功率，限制值 为巧心W
?中《心为y相微网第qy个光伏功率分配因数由下式 确定：
[0037]
[003引其中，P化皿y为y相微网光伏数量，靖，巾为y相微网第qy个光伏调节前的实时功率； [0039]第四步:将多微网与配网间的联络线功率调至接近零。设置Ξ相微网第k个PQ储能 出力为PBSset,k =化· Pline,dn，其中化为Ξ相储能功率分配因数，由下式确定：
[0040]
[OOW 其中，/城?:"<为；相微网PQ储能数量;PBS,k为第k个PQ储能实时功率;PBSnorm.k为第 k个PQ储能的额定功率，若配网向多微网供电，则PBSnDrm,k取第k个PQ储能的额定放电功率 靖"。《^ ;若多微网向配网供电，则该值取第k个PQ储能的额定充电功率墙,,。，。咕，时Sset,止下 限值分别为：巧Snwm.t、.路
[0042] 第五步：当联络线功率调节使多微网与配网联络线功率小于设定值Pline,set时，迅 速断开多微网与配网间的并离网切换开关，同时多微网预定的Ξ相储能设定为主电源，切 换至VF控制模式，支撑孤岛多微网的电压频率稳定。
[0043] 基于多微网实验平台对所提出的一种基于单Ξ相多微网主动并网转离网切换控 制方法进行验证。主动离网前，配网向多微网输送功率2kW，S相光伏功率7kW，S相储能充 电功率5kW，S相负荷功率6kW。单相微网向Ξ相微网母线输送功率2kW。
[0044] 由图3可知:通过限制单相光伏功率W调节单相微网联络线功率为零。
[0045] 由图4、5可知:通过设置Ξ相储能充电功率为IkW，使Ξ相微网与配网间的联络线 功率接近于零。
[0046] 当Ξ相微网与配网的联络线功率小于设定值时，微电网中央控制器发送分闽指 令，同时向预设的Ξ相储能发送模式转换指令，切换至VF控制模式。由图4、5可知主动切换 过程对多微网的电压频率冲击较小。
[0047] 仿真结果证实所提方法能解决单Ξ相多微网主动并网转离网联络线功率不平衡 问题。
[0〇4引 W上对本发明所提供的一种基于单Ξ相多微网的主动并网转离网切换控制方法 进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，W上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核屯、思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说 明书内容不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1. 一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法，其特征在于包括如下步 骤： (1) 设定多微网中A、B、C相微网光伏数量分别为PVnumA、PVnumB、PVnume; A、B、C相微网的 联络线总功率分别为，按大小排列各相联络线总功率为 ΣΙ 其中x，y，ze[A，B，C]，Pline,min为各相联络线总功率中的 最小值，令X相微网光伏编号为qx，1 < qx彡PVnunf，qx的初始值为1; (2) 限制X相微网第如个光伏的功率，限制值为其中 为X相微网第qx个光伏的功率分配因数； (3) 判断qx是否大于或等于PVnumx;若大于或等于PVnumx，则令y相微网内光伏编号q y，l 彡qy彡P Vnumy，qy的初始值为1;若小于P Vnumx，则使qx增加1，返回步骤⑵继续限制X相微网 第qx个光伏功率； (4) 限制y相微网第qy个光伏的功率，限制值为其中 为y相微网第qy个光伏的功率分配因数； (5) 判断qy是否大于或等于PVnumy;若大于或等于PVnumy，则设置三相微网PQ储能编号 为k，k的初始值为1;若小于PVnum y，则使qy增加1，返回步骤(4)继续限制y相微网第qy个光伏 功率； (6) 设置三相微网第k个PQ储能功率为PBSset,k = & · Pline.dn，其中&为三相微网第k个PQ 储能功率分配因数，pline,dn为配网与多微网间的联络线功率;使k加1; (7) 判断k是否大于三相微网PQ储能的数量;若k大于SSmwnf，一旦Piine,dn小于 设定值Pune,set，则断开多微网与配网间的联络线开关，同时多微网将预设的三相储能作为 离网主电源，切换至VF控制模式，维持多微网离网后电压频率的稳定;若k小于双&?/<，则 返回步骤(6)继续设置三相微网第k个PQ储能的功率。2. 根据权利要求1所述的一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法，其 特征在于:步骤(1)中，假定三相微网内负荷三相平衡，取微网向外供电时联络线功率为正， 设各A相微网的联络线功率分别为/tu、…、，A相微网联络线总功率为 么'其中，心Σ^，说⑷雛网内所有 ΣΚΡ为第t个』相微网内所有储能功率之和，为第g个乂 光伏功率之和，%为第iA个Α相微网内所有负荷功率之和;各Β相微网的联络线功率分别为 4 .《Vis，B 相微内所有储能功率之和，Σ校％为第iB个B相微网内所有光伏功率之和，为第iB个B相 微网内所有负荷功率之和;各c相微网的联络线功率分别为乃;L、fu、···、Si%，C相微网微网内所有光伏功率之和，为第ic个C相微网内所有负荷功率之和。3. 根据权利要求1所述的一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法，其 特征在于：步骤(2)中，由于X相微网有多个光伏，把光伏限制值按如下因数分配至每个光 伏，功率分配因数由下式确定：其中，PVnunf为X相微网光伏的数量，^为1相微网第qx个光伏调节前的实时功率。4. 根据权利要求1所述的一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法，其 特征在于:步骤(4)中，由于y相微网内有多个光伏，把光伏限制值按如下因数分配至每个光 伏，功率分配因数由下式确定：其中，PVnumy为y相微网光伏数量，6丨、,,为y相微网第qy个光伏调节前的实时功率。5. 根据权利要求1所述的一种基于单三相多微网的主动并网转离网切换控制方法，其 特征在于：步骤(6)中，当设置三相微网第k个PQ储能功率时，三相微网第k个PQ储能功率分 配因数由下式确定：其中，SSm叫z为三相微网PQ储能数量;PBS,k为第k个PQ储能实时功率;PBSn_, k为第k个PQ 储能的额定功率，若配网向多微网供电，则PBSn_,k取第k个PQ储能的额定放电功率; 若多微网向配网供电，则该值取第k个PQ储能的额定充电功率i^"_』，PBSset,k上下限值分别 ^ />+ 、 P- 〇 yj l x BSnurmJc χ BSnorm,k
【文档编号】H02J3/00GK106058915SQ201610372969
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】杨苹, 许志荣, 彭嘉俊, 何婷, 张育嘉, 曾智基, 陈燿圣
【申请人】华南理工大学