一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，包括以下步驟，建立所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的電源配置列表，所有可切負(fù)荷的配置列表；讀取微電網(wǎng)模式切換前并網(wǎng)狀態(tài)下的電源配置列表中各電源的運(yùn)行狀態(tài)，可切負(fù)荷的配置列表中負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)電源優(yōu)先級(jí)選定微電網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行后的主電源，返回主電源在電源配置列表索引號(hào)；建立所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的線性電源索引列表，所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的非線性電源索引列表；列出功率平衡方程組；求解功率平衡方程組，得出最佳方案。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出所有可能的投切方案，并從中篩選出最佳方案，計(jì)算方法清晰，構(gòu)思巧妙，使用方便，通用性、實(shí)用性強(qiáng)，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，屬于微電網(wǎng) 運(yùn)行控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力新能源建設(shè)不斷發(fā)展與壯大，極大的推動(dòng)了微電網(wǎng)建設(shè)的前進(jìn)步伐，對(duì) 于微電網(wǎng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)要求也越來(lái)越高，尤其是在并網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)，當(dāng)大電網(wǎng)故 障時(shí)，微電網(wǎng)需要自動(dòng)實(shí)時(shí)地切換到孤網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行模式，從而保證大電網(wǎng)故障對(duì)微電網(wǎng)用 戶無(wú)影響。
[0003] 微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置 匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，既可以與 外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。
[0004] 當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，如果大電網(wǎng)故障導(dǎo)致并網(wǎng)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作或者人工拉開 并網(wǎng)開關(guān)，微電網(wǎng)需要切換到孤網(wǎng)運(yùn)行模式，此時(shí)，第一步：需要選定某個(gè)儲(chǔ)能電源為主電 源；第二步：根據(jù)微電網(wǎng)中各供電設(shè)備供電范圍以及實(shí)時(shí)負(fù)荷情況，計(jì)算得出各供電設(shè)備 的投切情況，供電設(shè)備中線性電源的輸出功率，負(fù)荷的投切情況；第三步：根據(jù)上面的計(jì)算 結(jié)果調(diào)整電源和負(fù)荷，從而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行。
[0005] 目前，針對(duì)上述微電網(wǎng)并轉(zhuǎn)孤模式切時(shí)第二步的算法實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的算法是根據(jù)實(shí) 際具體項(xiàng)目情況，依據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)編寫控制邏輯方案，根據(jù)方案編寫程序代碼，得到轉(zhuǎn) 為孤網(wǎng)后各電源和負(fù)荷投切情況，這種算法因?yàn)槭且罁?jù)經(jīng)驗(yàn)編寫控制方案特別是微電網(wǎng)中 電源比較多情況靠這種簡(jiǎn)單粗r的邏輯推理方法很難得出最優(yōu)方案，另外，這種算法的通 用性差，只能針對(duì)具體某一個(gè)微電網(wǎng)，不能針對(duì)所有微電網(wǎng)通用，實(shí)用性差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)，計(jì)算得出各供電 設(shè)備的投切情況，供電設(shè)備中線性電源的輸出功率，負(fù)荷的投切情況的方法，很難得出最優(yōu) 方案，通用性、實(shí)用性差的問題。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，其特征在于：包括以下 步驟，
[0009] 步驟（A)，建立所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的電源配置列表，所有可切負(fù)荷的配置列表，并 按負(fù)荷的優(yōu)先級(jí)排序；
[0010] 步驟（B)，讀取微電網(wǎng)模式切換前并網(wǎng)狀態(tài)下的電源配置列表中各電源的運(yùn)行狀 態(tài)，各電源輸出有功功率、無(wú)功功率，微電網(wǎng)負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率，可切負(fù)荷的配置列 表中負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)、需要切除負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率；
[0011] 步驟（C)，從電源配置列表中處于投運(yùn)狀態(tài)的電源中，根據(jù)主電源優(yōu)先級(jí)選定微電 網(wǎng)轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行后的主電源，返回主電源在電源配置列表的索引號(hào)，并執(zhí)行步驟o);若沒 有合適的主電源，返回?zé)o效的索引號(hào)，則無(wú)法轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行，結(jié)束計(jì)算；
[0012] 步驟（D)，遍歷電源配置列表，建立所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的線性電源索引列表，所有 參與孤網(wǎng)運(yùn)行的非線性電源索引列表，運(yùn)行狀態(tài)為投運(yùn)且線性特性的線性電源，則將索引 號(hào)加到列表中，運(yùn)行狀態(tài)為投運(yùn)且線性特性的非線性電源，則將索引號(hào)加到中；
[0013] 步驟（E)，列出功率平衡方程組
[0014] 根據(jù)步驟（D)的線性電源索引列表、非線性電源索引列表，得到n個(gè)非線性電源， m個(gè)線性電源，組建如方程（1)、（2)的功率平衡方程組，線性電源給出的可調(diào)范圍為視在功 率S，線性電源的約束條件，如公式（3)所示，

【權(quán)利要求】
1. 一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，其特征在于：包括以下步 驟， 步驟（A)，建立所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的電源配置列表，所有可切負(fù)荷的配置列表，并按負(fù) 荷的優(yōu)先級(jí)排序； 步驟（B)，讀取微電網(wǎng)模式切換前并網(wǎng)狀態(tài)下的電源配置列表中各電源的運(yùn)行狀態(tài)，各 電源輸出有功功率、無(wú)功功率，微電網(wǎng)負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率，可切負(fù)荷的配置列表中 負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)、需要切除負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率； 步驟（C)，從電源配置列表中處于投運(yùn)狀態(tài)的電源中，根據(jù)主電源優(yōu)先級(jí)選定微電網(wǎng)轉(zhuǎn) 為孤網(wǎng)運(yùn)行后的主電源，返回主電源在電源配置列表的索引號(hào)，并執(zhí)行步驟（D);若沒有合 適的主電源，返回?zé)o效的索引號(hào)，則無(wú)法轉(zhuǎn)為孤網(wǎng)運(yùn)行，結(jié)束計(jì)算； 步驟（D)，遍歷電源配置列表，建立所有參與孤網(wǎng)運(yùn)行的線性電源索引列表，所有參與 孤網(wǎng)運(yùn)行的非線性電源索引列表，運(yùn)行狀態(tài)為投運(yùn)且線性特性的線性電源，則將索引號(hào)加 到列表中，運(yùn)行狀態(tài)為投運(yùn)且線性特性的非線性電源，則將索引號(hào)加到中； 步驟（E)，列出功率平衡方程組 根據(jù)步驟（D)的線性電源索引列表、非線性電源索引列表，得到η個(gè)非線性電源，m個(gè)線 性電源，組建如方程（1)、（2)的功率平衡方程組，線性電源給出的可調(diào)范圍為視在功率S， 線性電源的約束條件，如公式（3)所示，
約束條件S = +ρ2 (3) 其中，PFH、Qfh為實(shí)時(shí)微電網(wǎng)負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率； Pqfh、Qqfh為需要切除負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率； Pz、Qz為主電源的有功功率、無(wú)功功率，范圍為S zfSZH，SJ = 0,其中Sa為主電源視在 功率的下限值；Szh為主電源視在功率的上限值； Pfxxi、Qfxxi為第i個(gè)非線性電源的有功功率、無(wú)功功率； Kfxxi為第i個(gè)非線性電源是否投運(yùn)，〇表示退出、1表示運(yùn)行； Pxxi、Qxxi第i個(gè)線性電源的輸出有功功率、無(wú)功功率，范圍為S xxU-SxxHi，SxxU> = 0,其中 Sxxu為第i個(gè)線性電源輸出視在功率的下限值，Sxxm為第i個(gè)線性電源輸出視在功率的上 限值； Kxxi第i個(gè)線性電源是否投運(yùn)0表示退出、1表示運(yùn)行，P為有功功率；Q為無(wú)功功率；S 為視在功率； 步驟（F)求解步驟（E)的功率平衡方程組 (Fl)不切除負(fù)荷的求解 令Pqfh、Qqfh均等于零，求解功率平衡方程組，若存在解再選擇最優(yōu)解，返回最優(yōu)解；若不 存在解，執(zhí)行（F2); (F2)切除的負(fù)荷的求解 在可切負(fù)荷的配置列表中投運(yùn)的負(fù)荷按優(yōu)先級(jí)順序，逐次切除負(fù)荷，每次嘗試切除負(fù) 荷得到新的Pqfh、Qqfh，帶入功率平衡方程組，求解功率平衡方程組，若有解，則選擇最優(yōu)解， 返回最優(yōu)解；若無(wú)解，則繼續(xù)切除下一個(gè)負(fù)荷，直到切除所有可切的負(fù)荷，若還無(wú)解，則功率 平衡方程組無(wú)解。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，其 特征在于：步驟（F)中求解功率平衡方程組的方法，包括以下步驟， (1) 判斷運(yùn)行的非線性電源η和線性電源m的數(shù)目，是否都為零，若m+n = 0,則執(zhí)行 ⑵；否則執(zhí)行⑶； (2) 判斷根據(jù)微電網(wǎng)的有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷的視在功率是否在步驟（C)所選主電源的 可調(diào)范圍之內(nèi)，若在可調(diào)范圍之內(nèi)，則功率平衡方程組只有唯一解，主電源運(yùn)行，主電源的 輸出功率其的有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷之和；若不在可調(diào)范圍，則功率平衡方程組無(wú)解； (3) 列出運(yùn)行的非線性電源η和線性電源m的2(ηι+η)種投切方案，并選取可執(zhí)行的方案， 并添加到方案列表中； (4) 根據(jù)各電源的清潔能源標(biāo)志，從方案列表中選擇清潔能源電源的輸出功率最大的 為最優(yōu)方案，輸出最優(yōu)方案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，其 特征在于：(3)列出運(yùn)行的非線性電源η和線性電源m的2 (m+n)種投切方案，并選取可執(zhí)行 的方案的方法，包括以下步驟， (31) 統(tǒng)計(jì)每個(gè)投切方案內(nèi)，非線性電源有功功率總和、無(wú)功總功功率總和、最大有功 功率、最小有功功率，最大無(wú)功功率和最小無(wú)功功率；投用的線性電源包括主電源的索引列 表、切除的線性電源索引列表； (32) 判斷微電網(wǎng)的有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷，是否分別在最大有功功率、最小有功功率，最 大無(wú)功功率和最小無(wú)功功率的范圍之內(nèi)，若都在，則該投切方案可行，并對(duì)投用的線性電源 索引列表中的線性電源的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，直到輸出功率與負(fù)荷平衡，將該投切方案添 加到方案列表中；若不在，則該投切方案無(wú)效。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種微電網(wǎng)并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)運(yùn)行切換時(shí)的功率平衡計(jì)算方法，其 特征在于：（32)對(duì)投用的線性電源索引列表中的線性電源的輸出功率進(jìn)行調(diào)整，直到輸出 功率與負(fù)荷平衡的方法，具體包括以下步驟， (321) 計(jì)算線性電源輸出的有功值總和、無(wú)功值總和，線性電源輸出的有功值總和為有 功負(fù)荷減去非線性電源輸出有功總和，線性電源輸出的無(wú)功值總和為無(wú)功負(fù)荷減去非線性 電源輸出無(wú)功總和； (322) 根據(jù)線性電源輸出的有功值總和，對(duì)線性電源的有功調(diào)整，保證有功值總和不 變，調(diào)整的原則是清潔能源電源優(yōu)先運(yùn)行，主電源調(diào)整保證主電源的輸出有功為其可調(diào)范 圍的中間值； (323) 根據(jù)線性電源輸出的無(wú)功值總和，對(duì)線性電源的無(wú)功調(diào)整，保證無(wú)功值總和不 變，調(diào)整的原則是在滿足約束條件公式（3); (334)調(diào)整完畢，記錄此時(shí)的所有線性電源的輸出有功和輸出無(wú)功，以及各電源的投切 情況，形成電源的投切方案加載到方案列表中。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104518521SQ201410775507
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2014年12月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月15日
【發(fā)明者】萬(wàn)玉建, 蔣成杰, 孫建華, 薛建中, 朱峰, 聶煒 申請(qǐng)人:南京磐能電力科技股份有限公司