技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力系统运行控制领域，尤其涉及一种适应电网需求的微网控制方法及装置。
背景技术
[0002] 随着
能源消耗不断增加，
可再生能源的开发利用成为越来越多国家可持续发展战略的重要部分。但由于分布式电源的间歇性与
波动性，将对传统配网的正常运行造成一定影响，微网技术近年来得到了世界各国的重视。微网技术的兴起主要是为了解决分布式电源并网带来的技术和管理上的问题，是分布式供电技术的重要发展方向。分布式发电供能系统以微网形式接入到大电网并网运行，是发挥分布式发电供能系统效能的最有效方式。
[0003] 目前的微网的研究及工程中，均将微网视为电网的一个负荷，被动的接受电网的调度指令，为微网内负荷供电。因此，目前微网系统的研究重点只针对微网本身的运行控制，以有功功率控制为主要研究对象，提出了微网并网运行和
孤岛运行时的模式控制及切换方法，较少涉及微网与电网之间的协调配合。针对电网本身的无功需求也无相应的改善措施。当电网
电压跌落时，利用无功电压的
支撑作用来提高供电可靠性的研究也相对较少，因此有必要开展针对电网运行的微网控制方式进行改进。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适应电网需求的微网控制方法及装置，能够对微网不同的运行状态下电网的无功需求进行分析，并输出相应的
无功功率，从而实现微网与电网之间的无功的协调配合，提高区域电网的运行
水平。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种适应电网需求的微网控制方法，包括：
[0006] 步骤S1，采集微网并网处的
母线电压；
[0007] 步骤S2，判断采集到的所述母线电压是否低于标幺值0.8p.u.并且
低电压持续时间是否超过40ms，如果是则进入步骤S3，否则进入步骤S4；
[0008] 步骤S3，微网进入紧急电压支撑控
制模式，微网中的双向变流器采用母线电压控制模式，分别以直流侧母线电压Udc和交流侧母线电压Uac为控制目标，向电网输出相应的无功功率；
[0009] 步骤S4，微网进入动态无功优化模式，微网中的双向变流器采用有功和无功功率PQ控制模式，并进一步判断电网是否有无功需求，如果电网没有无功需求，则进入步骤S5，如果电网存在无功需求，则进入步骤S6；
[0010] 步骤S5，设定无功功率控制目标Qref为零，微网将不向电网输送无功功率，只向电网输出有功功率；
[0011] 步骤S6，微网根据电网的无功需求设定无功功率控制目标Qref，并通过双向变流器向电网输出相应的无功功率。
[0012] 其中，所述步骤S3具体包括：
[0013] 设定交流电压参考
信号值Uacref为0.8p.u.；
[0014] 将采集的交流侧母线电压Uac经滤波时间常数为Tr的低通
滤波器滤波后，得到
平均功率值Uacfilt，将所述平均功率值Uacfilt与所述交流电压参考信号值Uacref进行比较，并对误差进行PI控制，经模值限制器后，得到双向变流器的交轴控制量Iqref；
[0015] 微网的双向变流器根据所述交轴控制量Iqref向电网输出相应的无功功率。
[0016] 其中，还包括：
[0017] 设定直流电压参考信号值Udcref为1.0p.u.；
[0018] 将采集的直流侧母线电压Udc经滤波时间常数为Tr的
低通滤波器滤波后，得到平均功率值Udcfilt，将所述平均功率值Udcfilt与所述直流电压参考信号值Udcref进行比较，并对误差进行比例积分PI控制，经模值限制器后，得到双向变流器的直轴控制量Idref；
[0019] 微网的双向变流器根据所述直轴控制量Idref向电网输出相应的有功功率。
[0020] 其中，所述步骤S6具体包括：
[0021] 根据电网无功需求设定无功功率控制目标Qref；
[0022] 将瞬时无功功率Qout经滤波时间常数为Tr的低通滤波器滤波后，得到平均无功功率Qfilt，将所述平均无功功率Qfilt与所述无功功率控制目标Qref进行比较，并对误差进行PI控制，得到双向变流器的交轴控制量Iqref；
[0023] 微网的双向变流器根据所述交轴控制量Iqref向电网输出相应的无功功率。
[0024] 其中，还包括：
[0025] 设定有功功率参考值Pref；
[0026] 将瞬时有功功率Pout经滤波时间常数为Tr的低通滤波器滤波后，得到平均有功功率Pfilt，将所述平均有功功率Pfilt与所述有功功率参考值Pref进行比较，并对误差进行PI控制，得到双向变流器的直轴控制量Idref；
[0027] 微网的双向变流器根据所述直轴控制量Idref向电网输出相应的有功功率。
[0028] 本发明还提供一种适应电网需求的微网控制装置，包括：
[0029] 采集单元，用于采集微网并网处的母线电压；
[0030] 第一判断单元，用于判断采集到的所述母线电压是否低于标幺值0.8p.u.并且低电压持续时间是否超过40ms；
[0031] 控制单元，用于当所述第一判断单元的判断结果为“是”时，控制微网进入紧急电压支撑控制模式，微网中的双向变流器采用母线电压控制模式，分别以直流侧母线电压Udc和交流侧母线电压Uac为控制目标，向电网输出相应的无功功率；或者用于当所述第一判断单元的判断结果为“否”时，控制微网进入动态无功优化模式，微网中的双向变流器采用有功和无功功率PQ控制模式；
[0032] 第二判断单元，用于当微网进入动态无功优化模式时，进一步判断电网是否有无功需求；
[0033] 输出控制单元，用于当电网没有无功需求时，设定无功功率控制目标Qref为零，控制微网不向电网输送无功功率，只向电网输出有功功率；当电网存在无功需求时，控制微网根据电网的无功需求设定无功功率控制目标Qref，并通过双向变流器向所述电网输出相应的无功功率。
[0034] 本发明所提供的适应电网需求的微网控制方法及装置，在微网系统并网时实施紧急电压支撑控制模式，通过微网中双向逆变器满功率输出无功功率，实现了电网电压故障幅跌落时的稳定运行能力，提高了电网的供电可靠性。在微网系统并网时采用动态无功优化控制模式，可以通过微网向电网输出无功功率以改善电网的电压分布，提高电网整体的
电能质量。微网将参与电网动态无功调节的控制过程，实现微网与电网调节的主动配合，为实现
能量及信息交互的
智能电网建设提供必要条件。仅利用微网便可实现电网的无功补偿，从而降低了电网中无功补偿设备的投入
费用。
附图说明
[0035] 为了更清楚地说明本发明
实施例或
现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036] 图1是本发明实施例一一种适应电网需求的微网控制方法的流程示意图。
[0037] 图2是本发明实施例一的微网控制方法中紧急电压支撑控制模式的控制流程及原理示意图。
[0038] 图3是本发明实施例一的微网控制方法中动态无功优化模式的控制流程及原理示意图。
[0039] 图4是本发明实施例二适应电网需求的微网控制装置的结构
框图。
具体实施方式
[0040] 下面参考附图对本发明的优选实施例进行描述。
[0041] 请参照图1所示，本发明实施例一提供一种适应电网需求的微网控制方法，包括：
[0042] 步骤S1，采集微网并网处的母线电压（简称为微网母线电压）。此微网母线电压将作为本发明实施例微网控制的
基础。
[0043] 步骤S2，判断采集到的微网母线电压是否低于0.8p.u.（标幺值，后同）并且低电压持续时间是否超过40ms，如果是则进入步骤S3，否则进入步骤S4。
[0044] 步骤S3，微网进入紧急电压支撑控制模式，微网中的双向变流器采用母线电压控制模式，分别以直流侧母线电压Udc和交流侧母线电压Uac为控制目标，输出相应的无功功率。
[0045] 步骤S4，微网进入动态无功优化模式，微网中的双向变流器采用有功和无功功率（PQ）控制模式，进一步判断电网是否有无功需求，如果电网无特殊无功需求，则进入步骤S5，如果电网存在无功需求，则进入步骤S6。
[0046] 步骤S5，此时由于电网没有无功需求，因此设定无功控制目标Qref为零，微网将不向电网输送无功功率（Qout）而只向电网输出有功功率（Pout）。
[0047] 步骤S6，如果电网存在无功需求，微网根据电网的无功需求设定无功功率控制目标Qref，并通过双向变流器输出相应的无功功率（Qout），同时满足相应的有功功率（Pout）。
[0048] 再请参照图2所示，为本发明实施例一微网控制方法中紧急电压支撑控制模式的控制流程及原理示意图。
[0049] 当微网进入到紧急电压支撑模式时，微网中的双向变流器采用母线电压控制模式，设定直流电压参考信号值Udcref为1.0p.u.，交流电压参考信号Uacref值为0.8p.u.，分别以这两个电压参考信号为目标进行无功功率计算，微网中双向变流器向电网输出无功功率。其中：
[0050] 采集的瞬时交流电压Uac经滤波时间常数为Tr的低通滤波器滤波后，得到平均功率值Uacfilt，将该平均功率值Uacfilt与设定的交流电压参考信号值Uacref进行比较，并对误差进行PI控制，经模值限制器后，得到双向变流器的直轴控制量Idref和交轴控制量Iqref。微网的双向变流器根据交轴控制量Iqref向电网输出相应的无功功率。模值限制器用于为防止调节过程中控制量过大而进行
限幅。
[0051] 图2中KPU为电压控制的比例系数，KIU为电压控制的积分系数。此外，引入电压下垂变量Udroop的
负反馈，可以减小交流电压的输出误差。
[0052] 在紧急电压支撑模式下，由于采集到的微网母线电压低于0.8p.u.，处于低电压状态，相当于电网此时存在无功需求，因此需要调节交轴控制量Iqref，控制输出无功功率以进行补偿。
[0053] 采集的瞬时直流电压Udc经滤波时间常数为Tr的低通滤波器滤波后，得到平均功率值Udcfilt，将该平均功率值Udcfilt与设定的直流电压参考信号值Udcref进行比较，并对误差进行比例积分PI（Proportion Integration）控制，经模值限制器后，得到双向变流器的直轴控制量Idref。微网的双向变流器根据直轴控制量Iqref向电网输出相应的有功功率。
[0054] 通过上述步骤，将直流侧母线电压Udc的控制目标转化为直轴控制量Idref，交流侧母线电压Uac转化为交轴控制量Iqref，分别调节直轴控制量Idref和交轴控制量Iqref，使采集的直流电压Udc和交流电压Uac调节至分别与直流电压参考信号值Udcref和交流电压参考信号值Uacref一致。
[0055] 请参照图3所示，是本发明实施例一微网控制方法中动态无功优化模式的控制流程及原理示意图。
[0056] 当电网进入到动态无功优化模式时，微网中的双向变流器采用PQ控制模式，此时需要再次判断电网有无特殊无功需求，并进行无功功率计算。
[0057] 当电网无特殊无功需求时，微网中的双向变流器采用恒功率因数控制模式，设定无功功率Qref=0，微网中双向变流器不输出无功功率。
[0058] 当电网有特殊无功功率需求时，微网中的双向变流器接收微网能量管理系统下达的电网无功功率需求，设定无功功率控制目标——无功功率参考值Qref，微网中双向变流器输出相应的无功功率。具体过程为：瞬时有功功率Pout与无功功率Qout分别经滤波时间常数为Tr的低通滤波器滤波后得到平均有功功率Pfilt与平均无功功率Qfilt，将平均有功功率Pfilt与设定的有功功率参考值Pref进行比较，将平均无功功率Qfilt与设定的无功功率参考值Qref（即电网的无功功率需求）进行比较，并对误差进行PI控制，从而分别得到双向变流器的直轴控制量Iqref和交轴控制量Iqref，实现有功功率和无功功率的输出。
[0059] 图3中，KPP为有功控制的比例系数，KIP为有功控制的积分系数，Pmax和Pmin为有功功率的最大和最小输出限值；KPQ为无功控制的比例系数，KIQ为无功控制的积分系数，Qmax和Qmin为无功功率的最大和最小输出限值。
[0060] 通过对图1-3所示流程的描述可知，本发明实施例一的适应电网需求的微网控制方法，可根据电网的不同情况，控制微网无功功率，实现微网与电网之间的无功功率交换。当电网正常运行时，微网只向电网提供有功功率，而不提供无功功率；当电网无功功率需求较高时，微网在向电网提供有功功率的同时，可向电网提供一定的无功功率，达到无功补偿的目的；当电网故障电压跌落时，微网以向电网提供无功功率为主，通过电网的无功电压特性，帮助电网电压恢复。
[0061] 相应于本发明实施例一的适应电网需求的微网控制方法，本发明实施例二提供一种适应电网需求的微网控制装置，如图4所示，包括：
[0062] 采集单元1，用于采集微网并网处的母线电压；
[0063] 第一判断单元2，用于判断采集到的所述微网母线电压是否低于标幺值0.8p.u.并且低电压持续时间是否超过40ms；
[0064] 控制单元3，用于当所述第一判断单元2的判断结果为“是”时，控制微网进入紧急电压支撑控制模式，微网中的双向变流器采用母线电压控制模式，分别以直流侧母线电压Udc和交流侧母线电压Uac为控制目标，向电网输出相应的无功功率；或者用于当所述第一判断单元2的判断结果为“否”时，控制微网进入动态无功优化模式，微网中的双向变流器采用有功和无功功率PQ控制模式；
[0065] 第二判断单元4，用于当微网进入动态无功优化模式时，进一步判断电网是否有无功需求；
[0066] 输出控制单元5，用于当电网没有无功需求时，设定无功控制目标Qref为零，控制微网不向电网输送无功功率，只向电网输出有功功率；当电网存在无功需求时，控制微网根据电网的无功需求设定无功功率控制目标Qref，并通过双向变流器向所述电网输出相应的无功功率。
[0067] 通过上述描述可以得知，本发明具有如下有益效果：
[0068] 1、本发明在微网系统并网时实施紧急电压支撑控制模式，通过微网中双向逆变器满功率输出无功功率，实现了电网电压故障幅跌落时的稳定运行能力，提高了电网的供电可靠性。
[0069] 2、本发明在微网系统并网时采用动态无功优化控制模式，可以通过微网向电网输出无功功率以改善电网的电压分布，提高电网整体的电能质量。
[0070] 3、本发明中微网将参与电网动态无功调节的控制过程，实现微网与电网调节的主动配合，为实现能量及信息交互的智能电网建设提供必要条件。
[0071] 4、本发明中仅利用微网便可实现电网的无功补偿，从而降低了电网中无功补偿设备的投入费用。
[0072] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明
权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
