本發(fā)明涉及一種基于廣域信息的計劃孤島供電轉(zhuǎn)換功率平衡的快速控制方法，屬于電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
計劃孤島（intentionalislanding）運行是根據(jù)分布式電源（DistributedGenerator，簡稱DG）的容量和本地負荷的大小，事先確定合理的孤島區(qū)域，在與主網(wǎng)斷開后，能夠保證小系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。計劃孤島運行是分布式發(fā)電系統(tǒng)一種非常好的故障處理方式，它既充分利用分布式發(fā)電對提高供電可靠性的積極作用，又通過合理規(guī)劃和有效控制，避免了分布式發(fā)電對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的不利影響，可以使電力系統(tǒng)更加高效、可靠地運行。計劃孤島運行作為一種提高供電可靠性的重要方式，得到了人們越來越多的關(guān)注。新編制的孤島運行標準IEEE1547-2003鼓勵供電方和用戶盡可能通過技術(shù)手段實現(xiàn)孤島運行，并在經(jīng)濟方面達成共識。計劃孤島運行日漸成為滿足負荷增長需求、減少環(huán)境污染、提高能源綜合利用效率和供電可靠性的一種有效途徑。并網(wǎng)和孤島雙模式運行能力是計劃孤島實現(xiàn)其技術(shù)、經(jīng)濟性優(yōu)勢的關(guān)鍵。當計劃孤島根據(jù)情況需要獨立運行或主網(wǎng)發(fā)生故障時，應(yīng)迅速斷開與主網(wǎng)的連接，轉(zhuǎn)入孤島運行模式；當主網(wǎng)供電恢復(fù)正常時，或根據(jù)情況需要計劃孤島并網(wǎng)運行時，將處于孤島運行模式的計劃孤島重新聯(lián)入公共電網(wǎng)。平滑投切是保證計劃孤島在兩種運行模式間平穩(wěn)過渡的關(guān)鍵技術(shù)。在供電轉(zhuǎn)換過程中，需要采用相應(yīng)的運行控制策略，以保證投切過程的平穩(wěn)性?，F(xiàn)有的孤島供電轉(zhuǎn)換采用不同的控制策略，如并網(wǎng)運行采用PQ電流控制、獨立運行采用V-f控制，符合計劃孤島運行的需要，但電壓控制與電流控制之間切換難度大，有切換失敗的風險，采用下垂控制，孤島和并網(wǎng)兩種模式下微電源控制策略不變，符合即插即用的特點，但沒有考慮下垂控制對并網(wǎng)運行的適應(yīng)性以及并網(wǎng)過程的沖擊電流抑制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服分布式電源對電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、頻率控制等帶來的影響，提出基于廣域信息的計劃孤島供電轉(zhuǎn)換功率平衡的快速控制方法，使得計劃孤島內(nèi)發(fā)電與本地負載間的功率平衡，使計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率達到最優(yōu)匹配，滿足計劃孤島運行與調(diào)節(jié)的要求，使得計劃孤島能可靠地轉(zhuǎn)為孤島運行。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于廣域信息的計劃孤島供電轉(zhuǎn)換功率平衡的快速控制方法，當計劃孤島時，如圖1，基于廣域信息監(jiān)測PCC節(jié)點處的功率差額，綜合利用功率差額、儲能的大小、分布式電源的出力和本地負荷的重要等級和粒度以及對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，并將監(jiān)測到的信息傳入主控單元存儲起來。計劃孤島功率缺額時，即，根據(jù)負荷的重要級別和粒度逐級快速切除可切負荷；為了使最終孤島運行功率差額更小，可以配合切機，然后再根據(jù)切機切負荷的情況投入相應(yīng)儲能進行調(diào)整。功率過剩時，即<0，且，根據(jù)功率差額快速調(diào)節(jié)分布式電源的出力，為了使最終孤島運行功率平衡最優(yōu)，可以配合切負荷，然后再根據(jù)切機切負荷的情況投入相應(yīng)儲能進行調(diào)整。通過以上策略，主控單元先命令斷開PCC節(jié)點開關(guān)，然后快速控制計劃孤島內(nèi)DG出口處的開關(guān)和負荷開關(guān)動作，使計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率達到最優(yōu)匹配，滿足計劃孤島運行與調(diào)節(jié)的要求，使得計劃孤島能可靠地轉(zhuǎn)為孤島運行。該基于廣域信息的計劃孤島供電轉(zhuǎn)換功率平衡的快速控制方法的具體步驟是：（1）判別閾值的設(shè)定DG總額定有功功率為：上式中為第i個DG的額定有功功率，不包含儲能；設(shè)定判別閾值：=其中c%為可靠系數(shù)，其設(shè)定應(yīng)滿足計劃孤島孤島運行時電網(wǎng)對電壓和頻率的要求。（2）正常并網(wǎng)運行時，主控單元——PCC節(jié)點處的FTU1（饋線自動化終端，F(xiàn)eederTerminalUnit簡稱FTU）在監(jiān)測功率缺額的同時，并與其直接相連的FTU通信，獲取各DG的出力和各支線負載以及對應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，并將其信息存儲起來。當檢測到計劃孤島內(nèi)某個開關(guān)動作時，或監(jiān)測到的值與上次存儲值相比變化達到5%時，主控單元FTU1重新掃描一次，并把掃描到的信息存儲起來，以替換上次存儲的信息。（3）根據(jù)步驟（2）中所監(jiān)測到的的值和設(shè)定好的閾值進行比較，判斷計劃孤島內(nèi)的功率差額情況：若時，功率差額在設(shè)定的判別閾值內(nèi)，計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率已達到切換為孤島運行條件，不需要調(diào)整；若>0，且時，計劃孤島有功缺額，所需切負荷的范圍為。根據(jù)本地負荷的重要性對本地負荷進行分級，本發(fā)明將其分為3個等級，編號為Load1、Load2、Load3，第一級負荷Load1為不能間斷供電負荷，第二級Load2為部分可切負荷，Load3為完全可切負荷。以PCC節(jié)點定值為優(yōu)化目標，根據(jù)負荷的重要級別和可切負荷分支的負荷粒度，形成切負荷的優(yōu)化整定方案。有功缺額時，依照預(yù)定的優(yōu)化整定方案，切除相應(yīng)的負荷；為了使最終孤島運行功率差額更小，可配合切除部分DG，然后再根據(jù)切機切負荷的情況投入相應(yīng)儲能進行調(diào)整。若<0，且時，計劃孤島有功過剩，所需切機的功率范圍為。根據(jù)DG出力穩(wěn)定性，對本地DG進行分級。本發(fā)明將其分為4個等級，編號為DG1、DG2、DG3、DG4，其中DG1為出力最穩(wěn)定分布式電源，DG2為出力較穩(wěn)定分布式電源，DG3為出力不穩(wěn)定分布式電源，DG4為儲能電源。以PCC節(jié)點定值為優(yōu)化目標，根據(jù)DG出力的穩(wěn)定性，形成切機的優(yōu)化整定方案。有功過剩時，依照預(yù)定的切機優(yōu)化整定方案，切除相應(yīng)的分布式電源；為了使最終孤島運行功率平衡最優(yōu)，可配合切除部分負荷，然后再根據(jù)切機切負荷的情況投入相應(yīng)儲能進行調(diào)整。本發(fā)明的原理是：計劃孤島運行是根據(jù)分布式電源的容量和本地負荷的大小，事先確定合理的孤島區(qū)域和孤島運行控制方法。計劃孤島能運行，首先必須保證計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率達到平衡。在切換為孤島運行之前，基于廣域信息監(jiān)測PCC節(jié)點處的功率差額、各DG的出力和各支線負載以及相應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)，并將監(jiān)測到的信息傳入主控單元存儲起來。計劃孤島功率缺額時，即，根據(jù)負荷的重要級別和粒度逐級快速切除可切負荷；為了使最終孤島運行功率差額更小，可以配合切機，然后再根據(jù)切機切負荷的情況投入相應(yīng)儲能進行微調(diào)。功率過剩時，即<0，且，根據(jù)功率差額快速調(diào)節(jié)分布式電源的出力，為了使最終孤島運行功率平衡最優(yōu)，可以配合切負荷，然后再根據(jù)切機切負荷的情況投入相應(yīng)儲能進行微調(diào)。通過以上策略，主控單元先命令斷開PCC節(jié)點開關(guān)，然后快速控制計劃孤島內(nèi)DG出口處的開關(guān)和負荷開關(guān)動作，使計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率達到最優(yōu)匹配，滿足計劃孤島運行與調(diào)節(jié)的要求，使得計劃孤島能可靠地轉(zhuǎn)為孤島運行。本發(fā)明的有益效果是：（1）本方法基于廣域信息測量PCC節(jié)點處的功率差額，只需統(tǒng)計分布式電源，本地負荷和儲能以及對應(yīng)的開關(guān)編號和開關(guān)狀態(tài)等信息，再根據(jù)策略控制投切，而不需要改變并網(wǎng)和孤島控制方式。（2）本方法充分利用廣域信息，能獲取計劃孤島內(nèi)的運行情況，可以快速根據(jù)預(yù)定策略控制DG和負荷的投切，使得計劃孤島能平穩(wěn)過渡到計劃孤島運行。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例1和實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，為功率差額，DG1、DG2、DG3、DG4為分布式電源，其中為儲能裝置；A、B、C、D、E分別為PCC、DG1、DG2、DG3、DG4出口處的斷路器；FTU1、FTU2、FTU3、FTU4、FTU5、FTU6、FTU7、FTU8、FTU9、FTU10為智能控制終端；Load1、Load2、Load3，分別為本地的不能間斷供電的負荷，部分可切負荷，完全可切負荷；圖2中，為功率差額，DG11、DG12、DG13、DG14、DG21、DG22、DG31、DG32、DG4為分布式電源，其中為儲能裝置；A、B1、B2、B3、B4、C1、C2、D1、D2、E分別為PCC、DG11、DG12、DG13、DG14、DG21、DG22、DG31、DG32、DG4出口處的斷路器；FTU1、FTU2、FTU3、FTU4、FTU5、FTU6、FTU7、FTU8、FTU9、FTU10、FTU11、FTU12、FTU13、FTU14、FTU15為智能控制終端；、、，分別為本地的不能間斷供電的負荷，部分可切負荷，完全可切負荷。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明作進一步說明。實施方式一：系統(tǒng)圖如圖1所示，各分布式電源及負荷的大小如下表所示。表格1分布式電源設(shè)計容量單位：kW燃氣輪機20風機12太陽能10儲能12表格2分布式電源實時監(jiān)測容量單位：kW燃氣輪機20風機8.1太陽能6.5儲能12表格3本地負荷最大容量單位：kW103+2+4+2.6=11.61+1+1+2+2+2+5+6+12=32表格4本地負荷實時監(jiān)測容量單位：kW10101+1+1+2+2+2+5=14=42kW=34.6kW（先不含儲能)=34kW功率差額=34-34.6=-0.6kW閾值=3.46kW（此處c%=10%）由上面的計算可知，功率差額在設(shè)定的判別閾值內(nèi)，計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率已達到切換為孤島運行條件，不需要調(diào)整。實施方式二：系統(tǒng)圖如圖1所示，各分布式電源及負荷的大小如下表所示。表格5分布式電源設(shè)計容量單位：kW燃氣輪機20風機12太陽能10儲能12表格6分布式電源實時監(jiān)測容量單位：kW燃氣輪機20風機8.1太陽能6.5儲能12表格7本地負荷最大容量單位：kW103+2+4+2.6=11.61+1+1+2+2+2+5+6+12=32表格8本地負荷實時監(jiān)測容量單位：kW10101+1+1+2+2+2+5+12=26=42kW=34.6kW（先不含儲能)=46kW功率差額=11.4kW閾值=3.46kW（此處c%=10%）>0，且，計劃孤島有功缺額，所需切負荷的范圍為：，即為，可優(yōu)先切除第三級負荷中的分支，按照最優(yōu)組合使得計劃孤島內(nèi)的DG輸出總功率和負載總功率最優(yōu)匹配，完成切負荷，使得切除負荷后，功率差額值的范圍為。算法：1、判別>，只需切除第三級負荷里的分支即可把第三級負荷按從小到大排列。2、找出第三級負荷中最接近于的負荷分支或分支組合（其中n=1，2，3，4，5，6，7，8，9），使，并將其切除。本實例中切除12kW負荷分支組合，切負荷之后，功率差額=0.6kW<，滿足計劃孤島運行的要求。實施方式三：系統(tǒng)圖如圖2所示，各分布式電源及負荷的大小如下表所示。表格9分布式電源設(shè)計容量單位：kW表格10分布式電源實時監(jiān)測容量單位：kW表格11本地負荷最大容量單位：kW82+2+2+4=101+1+1+2+2+2+5=14表格12本地負荷實時監(jiān)測容量單位：kW82+2+4=81+1+1+2+2+5=12=58kW=46kW=28kW功率差額=-18kW閾值=4.6kW<0，且，計劃孤島有功過剩，需要進行切機，根據(jù)分布式電源的出力情況，進行優(yōu)化調(diào)節(jié)和形成切機方案，使得功率快速最優(yōu)匹配。優(yōu)先切風機和太陽能，所需切機的功率范圍為：，使得切機后，功率差額在范圍之內(nèi)。本例，切除全部風機和光伏，=1.5kW<，滿足計劃孤島運行的要求。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。