CN105245002A - 微电网无缝切换控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，所述就地控制层包括微源控制器（MC）、负荷控制器（LC）、并网开关控制器（SC）和运行模式控制器（MSC），所述协调控制层包括微电网系统控制器（MGCC），所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统（EMS）。本发明即可以并网发电又可以脱网为用户提供高质量的电力供应。由于采用该控制策略,低压微电网系统可能使得储能装置和电能利用达到最优化。
Description
技术领域
本发明涉及电网领域，具体为微电网无缝切换控制系统。
背景技术
目前，微电网是由分布式电源、储能、能量转换装置、负荷及控制保护系统等基本单元构成的小型供电系统，既可以与配电网并联运行，实现联络线交换功率可控，也可以在孤网形式下向重要负荷供电。因此，微电网可以显著降低间歇性分布式电源给配电网带来的不利影响，最大限度地利用分布式电源出力，提高供电可靠性和电能质量。以微电网形式将分布式电源接入配电网，已经得到国内外学者的广泛关注。
微电网系统协调控制是微电网研究的核心内容，其主要控制目标为：一、在并网运行时，实现并网点潮流可控和分布式电源利用最大化；二、在孤网运行时，实现系统的稳定运行；三、在外电网故障或计划孤岛时，实现并网与离网运行模式的快速平滑切换。其中，微电网运行模式的平滑切换是协调控制系统功能实现的重点和难点。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种微电网无缝切换控制系统，以解决上述背景技术中的缺点。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，
所述就地控制层包括微源控制器（MC）、负荷控制器（LC）、并网开关控制器（SC）和运行模式控制器（MSC），通过所述微源控制器（MC）和负荷控制器（LC）实现对分布式电源、储能系统及负荷的一体化监视与控制；所述并网开关控制器（SC）实现快速开关的测控，并与所述运行模式控制器（MSC）完成微电网运行模式切换过程中的快速时序控制；
所述协调控制层包括微电网系统控制器（MGCC），所述微电网系统控制器（MGCC）与运行模式控制器（MSC）共同完成微电网运行模式切换功能；所述微电网系统控制器（MGCC）通过对各微源的控制模式及控制参数进行设置与调节，实现并网时的功率与电能质量控制及离网时的系统稳定运行；
所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统（EMS），可实现实时信息监测、历史信息存储、系统控制、经济优化运行及报表统计等功能。
本发明中，进一步的，所述微源控制器（MC）中控制的分布式电源包括配电网能源、光伏能源、风力能源、蓄电池能源和企业自发电能源。
本发明中，进一步的，所述微电网中配置3套500kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。
本发明中，进一步的，在所述微电网中还包括10kV母线和用于连接母线与各分布式电源之间的AD/DC开关。
本发明中，进一步的，在所述微电网系统控制器（MGCC）中采用永磁真空断路器。
本发明的有益效果：即可以并网发电又可以脱网为用户提供高质量的电力供应。由于采用该控制策略,低压微电网系统可能使得储能装置和电能利用达到最优化。
附图说明
图1为微电网无缝切换控制系统结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，所述就地控制层包括微源控制器（MC）、负荷控制器（LC）、并网开关控制器（SC）和运行模式控制器（MSC），通过所述微源控制器（MC）和负荷控制器（LC）实现对分布式电源、储能系统及负荷的一体化监视与控制；所述并网开关控制器（SC）实现快速开关的测控，并与所述运行模式控制器（MSC）完成微电网运行模式切换过程中的快速时序控制；所述协调控制层包括微电网系统控制器（MGCC），所述微电网系统控制器（MGCC）与运行模式控制器（MSC）共同完成微电网运行模式切换功能；所述微电网系统控制器（MGCC）通过对各微源的控制模式及控制参数进行设置与调节，实现并网时的功率与电能质量控制及离网时的系统稳定运行；所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统（EMS），可实现实时信息监测、历史信息存储、系统控制、经济优化运行及报表统计等功能。
本发明中，进一步的，所述微源控制器（MC）中控制的分布式电源包括配电网能源、光伏能源、风力能源、蓄电池能源和企业自发电能源。所述微电网中配置3套500kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。在所述微电网中还包括10kV母线和用于连接母线与各分布式电源之间的AD/DC开关。在所述微电网系统控制器（MGCC）中采用永磁真空断路器。
微电网并网点选用的l0kV高压快速开关为永磁真空断路器。为满足微电网运行模式切换的要求，开关操作机构在原来永磁结构的基础上，增加大电流快速分闸斥力机构，使开关分闸整组时间小于20ms，且动作时间游离度很小，有效减少了电压暂态过程，有利于系统运行模式的无缝切换。
在储能系统方面，根据系统功能及负荷需求，微电网中配置3套500kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。系统并网运行时，3台储能变流器(PCS)都采用PQ控制，参与功率调节。孤网运行时，一台PCS作为主机，采用VF控制模式，提供系统的电压频率支撑；另外2台PCS为从机，仍以PQ方式运行，参与系统功率平衡。PCS通过外部控制命令选择运行模式。此外，为满足主PCS在微电网并网运行到孤网运行模式无缝切换的要求，在VF控制中加入初相角逻辑，即在PCS由PQ运行转为VF运行的初始时刻，以当前时刻锁相环测量值作为初始电压相角，使切换过程中电压波形连续，有效减少了暂态过程，有利于系统运行模式的平滑过渡。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.微电网无缝切换控制系统，包括就地控制层、协调控制层和系统监控与优化控制层，其特征是：
所述就地控制层包括微源控制器（MC）、负荷控制器（LC）、并网开关控制器（SC）和运行模式控制器（MSC），通过所述微源控制器（MC）和负荷控制器（LC）实现对分布式电源、储能系统及负荷的一体化监视与控制；所述并网开关控制器（SC）实现快速开关的测控，并与所述运行模式控制器（MSC）完成微电网运行模式切换过程中的快速时序控制；
所述协调控制层包括微电网系统控制器（MGCC），所述微电网系统控制器（MGCC）与运行模式控制器（MSC）共同完成微电网运行模式切换功能；所述微电网系统控制器（MGCC）通过对各微源的控制模式及控制参数进行设置与调节，实现并网时的功率与电能质量控制及离网时的系统稳定运行；
所述系统监控与优化控制层包括微电网能量管理系统（EMS），可实现实时信息监测、历史信息存储、系统控制、经济优化运行及报表统计等功能。
2.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是：所述微源控制器（MC）中控制的分布式电源包括配电网能源、光伏能源、风力能源、蓄电池能源和企业自发电能源。
3.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是：所述微电网中配置3套500kW铅酸电池储能系统，作为微电网运行的核心部件。
4.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是：在所述微电网中还包括10kV母线和用于连接母线与各分布式电源之间的AD/DC开关。
5.根据权利要求1所述的微电网无缝切换控制系统，其特征是：在所述微电网系统控制器（MGCC）中采用永磁真空断路器。
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