一种多功能自适应微电网控制装置及方法与流程

本发明属于微电网控制，尤其涉及一种多功能自适应微电网控制装置及方法。

背景技术：

1、随着新能源行业的迅猛发展，微电网建设数量也越来越多。所谓微电网是指包括并网点快速开关（断路器）、低压母线、光伏发电/风力发电、储能系统、柴油发电机、一般负荷、重要负荷、微电网控制装置以及ems能量管理等组成的用户侧智能配电网络。

2、由于微电网在使用过程中存在并离与孤岛相互切换，以及风光储资源优化利用和孤岛电能质量控制等问题，整个微电网的自适应控制策略和响应速度尤为重要 。

3、如何设计一种响应速度快且具备自适应控制功能的多功能智能微电网控制装置成为本领域技术人员研究的课题。

技术实现思路

1、本技术方案要解决的问题是提供一种多功能自适应微电网控制装置及方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能自适应微电网控制装置，包括：电源模块、led显示模块、mcu控制模块、通信及人机交互模块、di采样模块、do控制和存储模块；所述的电源模块将外部ac220v或dc 24v转换成内部电路所需的dc12v、dc5v和dc3.3v给内部电路供电；所述led 显示模块用于显示控制模块运行状态以及di、do状态；所述mcu控制模块通过spi总线连接通信及人机交互模块、采样模块、控制模块和存储模块；所述通信及人机交互模块包括ethernet接口、rs485接口、can接口以及autbus/lonworks通信模块，其中1路rs485接口外接触控显示屏实现人机交互功能；所述采样模块包括dsp电量计量模块、di采样模块和do控制模块；所述的存储模块用于存储运行参数和临时存储数据；所述的mcu控制模块采用stm32h723系列mcu。

3、优选的，所述的dsp电量计量模块采用基于spi的炬力att7022系列电能计量芯片。

4、优选的，所述的di采样模块包括8路干接点采样电路。

5、优选的，所述的do控制模块包括8路12v控制电路。

6、一种多功能自适应微电网控制装置的控制方法，其所述的一种多功能自适应微电网控制装置实现，包括:非计划并网转孤岛平滑切换控制、计划性并网转孤岛平滑切换控制、孤岛准同期并网调控与并网控制、并网运行时光储资源经济运行控制以及孤岛运行时光储柴运行控制。

7、优选的，所述的非计划并网转孤岛平滑切换控制的步骤如下：

8、s1、微电网并网运行时，mcu通过dsp电量计量模块监测市电状态；

9、s2、当mcu判断发生市电故障断电后，通过do控制模块切断储能pcs市电采样线路，同时控制并网点快速开关分闸；

10、s3、储能pcs检测到市电采样信号断电后自动切换至孤岛运行状态，微电网孤岛运行；

11、s4、mcu通过dsp电量计量模块监测孤岛运行微电网电能平衡情况，若监测到电量过剩则通过通信接口控制光伏限功率发电，若监测到电量不足则通过通信接口控制启动柴油发电机补电或按优先级切除非重要负荷。

12、优选的，所述的计划性并网转孤岛平滑切换控制的步骤如下：

13、s1、微电网并网运行时，mcu通过通信接口监听ems系统指令；

14、s2、当mcu接收到ems计划性并网转孤岛切换指令后，通过do控制模块切断储能pcs市电采样线路，同时控制并网点快速开关分闸；

15、s3、储能pcs检测到市电采样信号断电后自动切换至孤岛运行状态，微电网孤岛运行；

16、s4、mcu通过dsp电量计量模块监测孤岛运行微电网电能平衡情况，若监测到电量过剩则通过通信接口控制光伏限功率发电，若监测到电量不足则通过通信接口控制启动柴油发电机补电或按优先级切除非重要负荷。

17、优选的，所述的孤岛准同期并网调控与并网控制的步骤如下：

18、s1、微电网孤岛运行时，mcu通过通信接口监听ems系统指令；

19、s2、当监听到ems下发同期并网指令时，mcu通过dsp电量计量模块监测市电是否恢复，如果市电恢复，mcu通过do控制模块接通储能pcs市电采样线路；

20、s3、当储能pcs支持vsg遥调同期并网时，mcu通过通信接口遥调有功进行频率、相位准同期调节，通过遥调无功进行电压准同期调节，否则通过通信模块监测储能pcs是否自动停机或者自动锁相同步；

21、s4、支持vsg遥调同期并网时，mcu通过dsp电量计量模块监测微电网是否具备并网条件，如果满足并网条件则控制并网点快速开关合闸，完成同期并网调节，微电网并网运行。

22、优选的，所述的并网运行时光储资源经济运行控制的步骤如下：

23、s1、微电网孤岛运行时，mcu通过dsp电量计量模块监测市电反向功率；

24、s2、当mcu监测到微电网未出现反向功率时，mcu根据设定参数和监测到的微电网用电功率判断是否达到储能放电条件，如果达到储能放电条件且储能电池未禁放则控制储能放电，当达到储能禁放条件时且储能电池未禁放，则控制储能停止放电；

25、s3、当mcu检测到出现反向功率时且储能电池未充满时，mcu通过通信模块控制储能电池充电；

26、s4、当mcu监测到出现反向功率时且储能电池已充满时，如果余电允许上网则mcu通过dsp电量计量模块计量余电上网电量，否则通过通信模块控制光发限功率发电。

27、优选的，所述的孤岛运行时光储柴运行控制的步骤如下：

28、s1、微电网孤岛运行时，mcu通过dsp电量计量模块监测微电网频率；

29、s2、当监测到微电网频率大于50.1hz或者小于49.9hz时，mcu判断进行电量异常判断：当频率大于50.1hz时判定为电量过剩，否则判定为电量不足；

30、s3、当mcu判定微电网电量过剩时，通过通信接口控制光伏限功率发电，当判定监测到电量不足则通过通信接口控制启动柴油发电机补电或按优先级切除非重要负荷。

31、本发明的有益效果：本发明实现了微电网在并网和孤岛模式下的平滑切换控制，确保了微电网在市电故障或计划性切换时的稳定运行，提高了微电网的可靠性和连续性。

32、本发明通过孤岛准同期并网调控与并网控制，实现了微电网与市电间的同步并网，减少了并网过程中的冲击和波动，保护了微电网和市电设备的安全。

33、在并网运行时，本发明通过光储资源的经济运行控制，优化了微电网中可再生能源和储能系统的运行策略，提高了能源利用效率，减少了电能浪费，实现了经济高效运行。

34、在孤岛运行时，本发明通过光储柴协调控制，根据负荷需求和电量平衡情况，优先使用可再生能源，必要时启动柴油发电机或切除非重要负荷，保证了微电网的供电质量和稳定性。

35、本发明采用模块化设计，包括电源模块、led显示模块、mcu控制模块、通信及人机交互模块、di采样模块、do控制和存储模块，功能完备，易于扩展和维护。

36、本发明通过dsp电量计量模块实现了微电网的实时监测，通过通信接口实现了与ems系统的信息交互，提高了微电网的智能化水平和可管理性。

37、本发明使用stm32h723系列mcu和炬力att7022系列电能计量芯片，采样精度高，控制性能好，满足了微电网控制的实时性和可靠性要求。