一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法与流程

本发明属于电力，尤其是公开了一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法。

背景技术：

1、偏远弱电网因线路长、线损大，末端用户常受到低电压和电压波动的困扰。微储能技术可以在不改变原有线路的情况下治理末端用户电压问题，成本低、效果好。但传统的微储能放电下垂控制方法仅从有功补偿或无功补偿的角度支撑电压，没有考虑到负载功率因数变化的影响，未能充分的利用微储能放电带来的电压治理能力。本发明可动态跟踪负载功率因数，充分发挥微储能电池的电压治理能力。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明的目的是揭示一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，它是采用以下技术方案实现的。

2、一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于包括如下步骤：

3、第一步：分析偏远弱电网用户用电特性；

4、第二步：设计基于双向变流器与蓄电池组成的微储能并网方法；

5、第三步：提出基于双向变流器与蓄电池组成的微储能的电流跟踪控制方法：以电池电量soc、环境温度以及电池放电倍率为约束条件，控制电池放电的过程；以电池soc、环境温度以及电池充电特性为约束条件，控制电池充电的过程；

6、第四步：利用带电池约束条件的电流跟踪方式对双向变流器与蓄电池组成的微储能进行控制进而实现偏远弱电网的电压治理。

7、上述所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第一步具体包括：从偏远弱电网用户用电特征入手，采用聚类的方法，分析其用电功率因数、用电时段与用电量，确定微储能电池的容量等相关参数。

8、上述所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第二步为：由于线路阻抗z较大，当用户用电电流上升时，i1增大进而导致线路上的压降δu增大，末端用户电压减小；当用户电流增大时，通过蓄电池放电提供电流i2来减小用户电流中i1的分量，进而提升末端用户电压并保持稳定；通过控制器中的锁相环跟踪电网频率与相位，采用蓄电池通与双向变流器并联于电网的方式进行偏远弱电网用户电压治理。

9、上述所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第三步具体包括：根据现场年温度变化情况与电池特性等，对充电电量上限socc，放电下限socd，放电倍率b等参数进行整定。

10、上述所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第四步具体包括：通过检测并网端电压以及主线路电流的幅值与相角，将电压幅有效值u，电压电流相角差δθ作为控制器输入，通过控制方程对双向变流器与蓄电池组成的微储能进行控制进而实现偏远弱电网的电压治理，所述控制方程为：

11、第一控制方程：

12、第二控制方程：

13、其中，k为控制系数，为并网段电压相量，为微储能单元输出电流相量，thd为低电压放电阈值，thc为充电阈值；当检测到u＜thd时，以及u＝thd作为电压控制命令，根据第一控制方程进行电池放电，放电电流受到放电倍率与电池soc约束；当检测到u＞thc时，根据第二控制方程进行电池充电，充电电流受soc约束；其他情况，变流器截止，电池既不充电也不放电。

14、本发明具有以下显著的优点：

15、1、采用微储能并联的形式进行偏远弱电网电压治理，不改变原有线路结构，储能变流装置的安装与维护对原有电网没有影响；

16、2、采用了一种新的电流跟踪函数对电压补偿进行控制，微储能输出电流相角跟随电网电流，因此，不需要像下垂控制那样根据线路参数设计下垂系统，也不需要外界干预，能够自动进行电压治理与补偿。

技术特征：

1.一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第一步具体包括：从偏远弱电网用户用电特征入手，采用聚类的方法，分析其用电功率因数、用电时段与用电量，确定微储能电池的容量相关参数。

3.根据权利要求1所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第二步为：由于线路阻抗z较大，当用户用电电流上升时，i1增大进而导致线路上的压降δu增大，末端用户电压减小；当用户电流增大时，通过蓄电池放电提供电流i2来减小用户电流中i1的分量，进而提升末端用户电压并保持稳定；通过控制器中的锁相环跟踪电网频率与相位，采用蓄电池通与双向变流器并联于电网的方式进行偏远弱电网用户电压治理。

4.根据权利要求1所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第三步具体包括：根据现场年温度变化情况与电池特性，对充电电量上限socc，放电下限socd，放电倍率参数进行整定。

5.根据权利要求1所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第四步具体包括：通过检测并网端电压以及主线路电流的幅值与相角，将电压幅有效值u，电压电流相角差δθ作为控制器输入，通过控制方程对双向变流器与蓄电池组成的微储能进行控制进而实现偏远弱电网的电压治理，所述控制方程为：

6.根据权利要求1所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第三步中的放电，放电过程具体为：

7.根据权利要求1所述的一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，其特征在于：第三步中的充电，充电过程具体为：

技术总结
本发明属于电力技术领域，公开了一种基于电流跟踪控制的微储能偏远弱电网电压治理方法，包含变流器模块、控制模块、储能电池模块。当偏远弱电网用户用电量增大，配电网线路上电流增大导电线路压降增大时，用户端电压将减小，此时微储能变流器工作在逆变模式，电池放电，提高用户电压；当偏远弱电网用户用电量较小，电流较低时，微储能变流器可工作在整流模式对电池单元进行充电。最终，通过电流跟踪控制微储能单元充放电来解决偏远弱电网用户电压波动问题。本发明具有以下有益技术效果：采用微储能并联的形式进行偏远弱电网电压治理，不改变原有线路结构，储能变流装置的安装与维护对原有电网没有影响；不需要外界干预，能够自动进行电压治理与补偿。

技术研发人员：王艳阳,黎肖,朱锦峰,凌在汛,成诚,刘天慈,李巍威,金家桢,冯震,易承冬,邓旭,杨博,何顺帆,邓桂平,吴笑民
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司随州供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15