本發(fā)明屬于電網(wǎng)教學(xué)實驗裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

隨著電力自動化技術(shù)的迅速發(fā)展，對分布式發(fā)電的調(diào)度自動化技術(shù)不斷的提高，國家在智能電網(wǎng)方面也投入越來越多的資金，特別是我國“十二五”期間，很多復(fù)雜的智能電網(wǎng)項目正在進行中，對相關(guān)人才的缺口是巨大的，相應(yīng)越來越多的高校開始注重到對學(xué)生微電網(wǎng)知識上的培養(yǎng)，以及對智能微電網(wǎng)系統(tǒng)的整體架構(gòu)和各個部分運行情況進行分析，同時要獲取不同的環(huán)境因素對各個單元產(chǎn)生的影響。

如何確保這些信息的準(zhǔn)確性？這些操作和數(shù)據(jù)的獲取，需要硬件的支持，可是在一般情況下真實的智能電網(wǎng)系統(tǒng)是一個復(fù)雜而精密的系統(tǒng)，處在一個平衡穩(wěn)定的工作狀態(tài)，需要的能量輸入很大，儲能單元處也有較大的電壓和電流，操作不當(dāng)極易造成人身和設(shè)備的傷害。所以我們需要建立一套可以模擬智能電網(wǎng)系統(tǒng)的，便于操作和實訓(xùn)學(xué)習(xí)。

專利一種光伏分布式電源的微電網(wǎng)控制裝置(公開號：CN204349462U)公開了一種由儲能控制裝置、最大功率點跟蹤控制裝置、功率測量裝置、參數(shù)預(yù)置裝置、PID運算裝置、PWM調(diào)制裝置、電路、殼體構(gòu)成的實現(xiàn)電網(wǎng)與儲能控制裝置之間的能量雙向流動、及孤島與并網(wǎng)工作模式之間的自動平滑切換的微電網(wǎng)控制裝置。該裝置雖然實現(xiàn)了微電網(wǎng)接入的控制，但分布式電源單一，不宜操作便于教學(xué)和研究。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種微電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)全面模擬智能電網(wǎng)系統(tǒng)功能，且結(jié)構(gòu)合理簡單，便于操作和實訓(xùn)學(xué)習(xí)，適用于教學(xué)、科研等領(lǐng)域。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種微電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，包括連接于一個公共連接點的分布式發(fā)電單元、負(fù)荷設(shè)備單元、儲能設(shè)備單元和控制單元，所述公共連接點與電網(wǎng)相連，所述分布式發(fā)電單元包括分別與所述公共連接點的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)，所述儲能設(shè)備單元包括依次連接的蓄電池組、雙向變流器、濾波器和斷路器，所述斷路器連接所述公共連接點，所述控制單元包括PLC、通訊量測模塊和上機位，所述通訊量測模塊連接所述公共連接點，所述PLC分別連接所述通訊量測模塊、所述上機位、所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、所述光伏發(fā)電系統(tǒng)和所述雙向變流器。

優(yōu)選的，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括永磁同步風(fēng)力模擬發(fā)電單元和雙饋異步風(fēng)力模擬發(fā)電單元，所述永磁同步風(fēng)力模擬發(fā)電單元包括第一變頻器和低速永磁同步發(fā)電機組，通過所述第一變頻器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的大??；所述的雙饋異步風(fēng)力模擬發(fā)電單元包括第二變頻器和繞線式感應(yīng)發(fā)電機組，通過所述第二變頻器來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的大小。

優(yōu)選的，所述光伏發(fā)電系統(tǒng)包括依次連接的太陽能電池板、升壓斬波變換器和逆變裝置，所述逆變裝置連接所述公共連接點，所述太陽能電池板把太陽的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，通過“直流—直流”升壓斬波變換器，對光伏電壓提升到一個合適的水平，然后利用逆變裝置對提供的直流電進行逆變輸出到交流系統(tǒng)中。

優(yōu)選的，所述負(fù)荷設(shè)備單元包括與所述公共連接點連接的若干感性負(fù)載、阻性負(fù)載和容性負(fù)載，可進行單個或多個進行配對模擬，并可以對其添加一定的外接負(fù)載。

優(yōu)選的，所述儲能設(shè)備單元還包括BMS管理系統(tǒng)，所述BMS管理系統(tǒng)連接所述蓄電池組，對儲能電池實時運行信息、報警信息進行全面的監(jiān)視，交直流雙向變流器的運行狀態(tài)、保護信息、告警信息進行監(jiān)測，對電池充放電時間、充放電電流、電池保護電壓進行遙調(diào)，實現(xiàn)遠(yuǎn)端對交直流雙向變流器相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)。

所述一種微電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)的控制方法：

S1：微電網(wǎng)接受上級配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制命令，對分布式發(fā)電功率和負(fù)荷需求進行預(yù)測，制訂運行計劃，根據(jù)采集電流、電壓、功率等信息，對運行計劃實時調(diào)整，控制所述分布式發(fā)電單元、所述負(fù)荷設(shè)備單元和所述儲能設(shè)備單元的啟停，保證微電網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定；

S2：在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，優(yōu)化微電網(wǎng)運行，實現(xiàn)微電網(wǎng)最優(yōu)運行；在微電網(wǎng)離網(wǎng)運行時，調(diào)節(jié)所述分布式發(fā)電單元出力和所述負(fù)荷設(shè)備單元的用電情況，實現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)壓安全運行；

S3：對內(nèi)部的所述分布式發(fā)電單元、所述儲能設(shè)備單元和所述負(fù)荷設(shè)備單元的能量進行優(yōu)化控制，與本地保護控制、遠(yuǎn)程配電調(diào)度相互協(xié)調(diào)，執(zhí)行微電網(wǎng)各分布式調(diào)節(jié)、儲能充放電控制和負(fù)荷控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，提高微電網(wǎng)的能源利用效率。

本發(fā)明的有益效果是：通過真實存在的分布式發(fā)電、負(fù)荷、儲能裝置、變流器設(shè)備，對微電網(wǎng)的運行控制和能量管理進行現(xiàn)實操作，可以讓學(xué)生在現(xiàn)實中模擬操作其并網(wǎng)或孤島運行、降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來的不利影響，最大限度地利用分布式電源出力，提高供電可靠性和電能質(zhì)量，對學(xué)生的理解和動手能力都有顯著的幫助。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明原理示意圖；

圖2是本發(fā)明原理結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的微電網(wǎng)三層控制方案結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的微電網(wǎng)運行模式的互相轉(zhuǎn)換示意圖；

圖5是微電網(wǎng)并網(wǎng)運行流程圖；

圖6是微電網(wǎng)離網(wǎng)運行流程圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，一種微電網(wǎng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)，要有分分布式發(fā)電單元、負(fù)荷設(shè)備單元、儲能設(shè)備單元和控制單元四部分組成，通過一個公共連接點與電網(wǎng)相連。微電網(wǎng)實時監(jiān)控系統(tǒng)對各個分布式發(fā)電、儲能裝置、負(fù)荷及控制裝置都有獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，方便對獨立設(shè)備進行全面的監(jiān)視，并對其進行多方面的統(tǒng)計和分析，并進行各個單元參數(shù)設(shè)置。分布式發(fā)電單元：以新能源為主的多中能源形勢(如光伏發(fā)電、風(fēng)力放電、沼氣發(fā)電、燃料電池等等)，通過逆變控制系統(tǒng)進行處理，可以就地向用戶提供用電需要或者向電網(wǎng)進行補償供給，提高微電網(wǎng)的利用效率和靈活性。負(fù)荷設(shè)備單元：用于對感性負(fù)載，阻性負(fù)載和容性負(fù)載進行單個或多個進行配對模擬，并可以對其添加一定的外接負(fù)載?？刂茊卧河煽刂圃O(shè)置構(gòu)成控制系統(tǒng)，用于匯總微電網(wǎng)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對分布式發(fā)電控制，儲能設(shè)備單元控制，并離網(wǎng)切換控制，微電網(wǎng)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控，微電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)查詢，微電網(wǎng)能量調(diào)度管理等。模擬風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)：分為永磁同步風(fēng)力模擬發(fā)電單元和雙饋異步風(fēng)力模擬發(fā)電單元，通過變頻器的控制，實現(xiàn)一定范圍內(nèi)不同風(fēng)速的風(fēng)力發(fā)電輸出。光伏發(fā)電系統(tǒng)：利用太陽能電池的光生伏打效應(yīng)，直接把太陽的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，進行輸出。負(fù)荷設(shè)備單元：由感性負(fù)載，阻性負(fù)載和容性負(fù)載進行單個或多個進行配對模擬，并可以添加一定的外接負(fù)載，觀察微電網(wǎng)電能使用情況。儲能設(shè)備單元還包括BMS管理系統(tǒng)，用于克服隨著風(fēng)力或光伏發(fā)電不穩(wěn)定的情況，在高能量區(qū)間儲存能量，低能量區(qū)間釋放能量，提高配電利用效率，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，補償負(fù)荷波動。控制單元：對微電網(wǎng)的各個分布式發(fā)電系統(tǒng)和各類負(fù)荷以及儲能單元進行數(shù)據(jù)的實時和歷史監(jiān)控，通過對微電網(wǎng)的調(diào)度層、控制層、進行綜合管理和控制，實現(xiàn)微電網(wǎng)在各種狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)安全的運行。

如圖3示，本發(fā)明的微電網(wǎng)三層控制方案結(jié)構(gòu)，包括最上層稱作配電網(wǎng)調(diào)度層，從配電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟運行的角度協(xié)調(diào)調(diào)度微電網(wǎng)，微電網(wǎng)接受上級配電網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制命令。中間層稱作集中控制層，對DG發(fā)電功率和負(fù)荷需求進行預(yù)測，制訂運行計劃，根據(jù)采集電流、電壓、功率等信息，對運行計劃實時調(diào)整，控制各DG、負(fù)荷和儲能裝置的啟停，保證微電網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定。在微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，優(yōu)化微電網(wǎng)運行，實現(xiàn)微電網(wǎng)最優(yōu)經(jīng)濟運行；在微電網(wǎng)離網(wǎng)運行時，調(diào)節(jié)分布電源出力和各類負(fù)荷的用電情況，實現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)壓安全運行。下層稱作就地控制層，就地控制層由微電網(wǎng)的就地保護設(shè)備和就地控制器組成，微電網(wǎng)就地控制器完成分布式發(fā)電對頻率和電壓的一次調(diào)節(jié)，就地保護完成微電網(wǎng)的故障快速保護，通過就地控制和保護的配合實現(xiàn)微電網(wǎng)故障的快速“自愈”。分布式發(fā)電接受MGCC調(diào)度控制，并根據(jù)調(diào)度指令調(diào)整其有功、無功出力。

如圖4所示，微電網(wǎng)運行模式分為并網(wǎng)運行和離網(wǎng)(孤島)運行兩種狀態(tài)。當(dāng)微電網(wǎng)與公用大電網(wǎng)相連(PCC閉合)，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)進行電能交換處于并網(wǎng)模式；當(dāng)電網(wǎng)故障或計劃需要時，與主網(wǎng)配電系統(tǒng)斷開(即PCC斷開)，由DG、儲能裝置和負(fù)荷構(gòu)成的運行方式即為離網(wǎng)模式。離網(wǎng)模式運行時由于自身提供的能量一般較小，不足以滿足所有負(fù)荷的電能需求，因此依據(jù)負(fù)荷供電重要程度的不同而進行分級，以保證重要負(fù)荷供電。微電網(wǎng)在停運時，通過并網(wǎng)控制可以直接轉(zhuǎn)換到并網(wǎng)運行模式，并網(wǎng)運行時通過離網(wǎng)控制可轉(zhuǎn)換到離網(wǎng)運行模式；微電網(wǎng)在停運時，通過離網(wǎng)控制可以直接轉(zhuǎn)換到離網(wǎng)運行模式，離網(wǎng)運行時通過并網(wǎng)控制可轉(zhuǎn)換到并網(wǎng)運行模式。并網(wǎng)或離網(wǎng)運行時可通過停運控制使微電網(wǎng)停運。

如圖5所示，微電網(wǎng)并網(wǎng)運行主要從以下幾個方面實現(xiàn)調(diào)度：經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度：微電網(wǎng)在并網(wǎng)運行時，在保證微電網(wǎng)安全運行的前提下，以全系統(tǒng)能量利用效率最大為目標(biāo)(最大限度利用可再生能源)，同時結(jié)合儲能的充放電、分時電價等實現(xiàn)用電負(fù)荷的削峰真谷，提高整個配電網(wǎng)設(shè)備利用率及配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。自動電壓無功控制：微電網(wǎng)對于大電網(wǎng)表現(xiàn)為一個可控的負(fù)荷，在并網(wǎng)模式下微電網(wǎng)不允許進行電網(wǎng)電壓管理，需要微電網(wǎng)運行在統(tǒng)一的功率因數(shù)下進行功率因數(shù)管理，通過調(diào)度無功補償裝置、各分布式發(fā)電無功出力來實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)對微電網(wǎng)內(nèi)部的母線電壓的管理。負(fù)荷預(yù)測、發(fā)電預(yù)測、交換功率預(yù)測：預(yù)測預(yù)測短期內(nèi)的分布式發(fā)電量，各種負(fù)荷(包括總負(fù)荷、敏感負(fù)荷、可控負(fù)荷、可切除負(fù)荷)的用電情況，公共連接支路上交換功率的大小。

如圖6所示，微電網(wǎng)離網(wǎng)運行主要從以下幾個方面實現(xiàn)調(diào)度：低頻低壓減載：負(fù)荷波動、分布式發(fā)電出力波動，如果超出了儲能設(shè)備的補償能力，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)頻率和電壓的跌落。當(dāng)?shù)涑^定值時，切除不重要或次重要負(fù)荷，以保證系統(tǒng)不出現(xiàn)頻率崩潰和電壓崩潰。過頻過壓切機：如果負(fù)荷波動、分布式發(fā)電出力波動超出儲能設(shè)備的補償能力導(dǎo)致系統(tǒng)頻率和電壓的上升，當(dāng)上升超過定值時，限制部分分布式發(fā)電出力，以保證系統(tǒng)頻率和電壓恢復(fù)到正常范圍。分布式發(fā)電較大控制：分布式發(fā)電出力較大時可恢復(fù)部分已切負(fù)荷的供電，恢復(fù)與DG多余電力匹配的負(fù)荷供電。分布式發(fā)電過大控制：如果分布式發(fā)電過大，此時所有的負(fù)荷均未斷電、儲能也充滿，但系統(tǒng)頻率、電壓仍過高，分布式發(fā)電退出，由儲能來供電，儲能供電到一定程度后，再恢復(fù)分布式發(fā)電投入。發(fā)電容量不足控制：如果發(fā)電出力可調(diào)的分布式發(fā)電已最大化出力，儲能當(dāng)前剩余容量小于可放電容量時，切除次重要負(fù)荷，以保證重要負(fù)荷有更長時間的供電。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。