[发明专利]一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法

说明书

本发明提出一种基于PMU的同步定频微电网的并网/孤岛无缝切换方法。对于瞬间操作、高可靠性切换要求的电力系统来说，现有的微电网并网/孤岛运行模式转换控制方法依然存在一些不足，主要有普遍存在着切换算法复杂、切换速度慢、动态性能不佳、难以有效避免相角跳变和冲击电流等问题。本发明利用PMU的测得的相角参数和同步时钟信号，提高微电网系统各分布式电源工作的一致性，在窄带宽的低速通信配合下，实现并网/孤岛无缝切换技术。基于此，本发明具有快速检测孤岛的产生，并防止在切换过程中造成电流冲击的问题。

技术领域

本发明涉及微电网控制系统领域，具体为一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法。

背景技术

微电网是分布式能源投入运行的方式之一，是现代配电网的重要组成部分，微电网与大电网结合是未来电力系统运行的发展方向。微电网的并网运行占据微电网运行的绝大多数时间，在大电网故障或者微电网脱离大电网时，微电网通过分布式可再生能源的能源输入，以孤岛模式运行，可以保证用户的可靠供电。若大电网故障恢复或需要微电网并入大电网时，微电网需要再次并入大电网。而在微电网的并网运行和孤岛运行两种模式的切换中，受投资与运营成本的限制，往往缺少良好的高速通信条件，也不具备完善的运行监控与能量管理系统，独立运行的微电网无法照搬大电网的并网接入方法。随着同步相量测量装置(PMU)在配电网中的运用和普及，为微电网的并网/孤岛模式切换提供了新思路。利用PMU提供的1PPS信号和电压、电流在同步坐标下的相量，使微电网系统在孤岛模式时以同步定频控制方式运行。并且在孤岛至并网状态的切换过中，利用PMU提供的信息量进行辅助判断。当前微电网研究的一个趋势，就是突破传统大电网的运行控制策略思维，充分利用电力电子器件和相关控制的灵活性，提出适合微电网并网/孤岛运行的双模式的运行控制方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了具有快速检测孤岛状态，保持微电网系统稳定的一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：一种利用PMU辅助的并网/孤岛无缝切换方法，其特征在于包括以下步骤：

微电网并网状态下，检测到产生孤岛或接收到切换为孤岛运行的指令时：

A、微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，切除微电网本地负荷中的次要负荷；

B、保持微电网系统中逆变器的相角统一；

C、通过并网/孤岛双模式切换控制系统抑制在切换过程中产生的电流冲击。

更好的，检测产生孤岛的方法为：

步骤S1、实时采集逆变器输出端电压的频率并对频率偏差进行积分fd；同时，实时采集逆变器输出端电压的相角并对相角偏差进行积分为θd；

步骤S2、将常规频率偏移法对应的阈值检测时间均匀划分为t个区间时段，并对每个时段分别设定相应的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi,其中i＝1,2,…t；

步骤S3、将区间时段内频率偏差积分fd和相角偏差积分θd分别与该区间时段的频率判断阈值fi和相角偏差判断阈值θi进行比较：

如果检测到频率偏差积分fd和相角偏差积分θd都超过了设定的阈值，则判定微电网系统变为孤岛运行状态；

否则微电网系统为并网运行状态，并对下一个区间时段重复步骤S3的操作。

更好的，切除微电网本地负荷中的次要负荷的方法为：

并网运行状态下，实时测量微电网系统和大电网的联络线上的功率，并计算出微电网系统内电源输出的功率和负荷消耗的功率的差额ΔPm；

检测到孤岛运行状态出现后，在微电网中逆变器输出的有功功率小于微电网本地负荷消耗的有功功率时，即ΔPm0时，切除微电网中的与ΔPm相当的负荷；