本發(fā)明屬于微電網(wǎng)技術(shù)領域，涉及一種微網(wǎng)控制系統(tǒng)，可用于對微網(wǎng)的綜合控制與保護。

背景技術(shù)：

隨著國際社會對能源短缺問題的日益重視，以風電、光伏為代表的分布式發(fā)電技術(shù)得到了迅速發(fā)展，成為目前發(fā)電領域的重要組成部分。風能、太陽能等可再生分布式發(fā)電能源本身具有不穩(wěn)定性、發(fā)電波動性和控制困難等特點，簡單的接入大電網(wǎng)勢必會對現(xiàn)有的電網(wǎng)造成較大的沖擊。為了解決分布式電源與大電網(wǎng)之間的沖突，提出建立微電網(wǎng)。微電網(wǎng)也稱微網(wǎng),是指將分布式電源、儲能裝置、控制和保護裝置結(jié)合在一起，采取相應的控制策略為負載供電。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比,微網(wǎng)具備很大的靈活性和獨特性，但是運行復雜。微網(wǎng)靈活的運行方式與高質(zhì)量的供電服務,離不開完善的控制系統(tǒng)。

目前微網(wǎng)控制系統(tǒng)主要采用對等結(jié)構(gòu)和主從結(jié)構(gòu)。

對等結(jié)構(gòu)，微網(wǎng)中每個分布式電源地位相等，不存在起主要支撐作用的主控制單元。采用對等結(jié)構(gòu)的微網(wǎng)，獨立參與電壓和頻率的調(diào)控，而無需考慮其他分布式電源的運行情況，因而也不需要通信。在能量平衡的基礎上，微網(wǎng)中的任何一個分布式電源接入或退出，不需要改變微網(wǎng)中其它單元。但在孤島運行時，微網(wǎng)的電壓和頻率與其額定值之間總是存在一定程度的偏差，該誤差不易消除，且系統(tǒng)的可靠性不依賴于通信系統(tǒng)或某一臺電源，缺乏統(tǒng)一靈活的調(diào)控手段，協(xié)調(diào)能力差。

主從結(jié)構(gòu)，以一個微電源作為主控制單元,其控制器作為主控制器，其余微電源的控制器作為從控制器。由于主從結(jié)構(gòu)對于主控制單元依賴性太強，一方面是因為主控制單元的調(diào)節(jié)容量有限，另一方面是因為一旦主控制單元出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)在孤島運行時，就不能正常運行。例如授權(quán)公告號為CN 203552029U、名稱為“一種基于分布式控制器的微網(wǎng)控制系統(tǒng)”的中國專利，公開了一種基于分布式控制器的微網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括中央控制器、本地控制器、通信單元和人機交互裝置，實現(xiàn)了對微網(wǎng)節(jié)點的有效的監(jiān)控和優(yōu)化運行，但存在的不足是，對于中央控制單元依賴性太強，微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)協(xié)調(diào)能力差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種微網(wǎng)控制系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的微網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)以及微網(wǎng)與大電網(wǎng)之間存在的協(xié)調(diào)能力差的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種微網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括多個分布式電源、交流配電柜、多個負載和控制器，所述控制器包括中央控制器、多個變流器、多個微電源控制器和多個負載控制器，所述多個分布式電源各通過一個變流器和一個微電源控制器與交流配電柜相連，所述交流配電柜通過母線與中央控制器相連，所述多個負載各通過一個負載控制器與母線相連，當中央控制器出現(xiàn)故障時，其中一個微電源控制器可作為備用主控制器，其中：

所述變流器，用于將分布式電源輸出的交流或直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，并根據(jù)微電源控制器指令，將三相交流電的有功功率和無功功率輸送到交流配電柜，同時發(fā)送三相交流電的電壓、頻率和功率信號；

所述微電源控制器，用于根據(jù)中央控制器下發(fā)的指令，將不同的控制模式指令發(fā)送至與其連接的變流器，對變流器發(fā)送的電壓、頻率和功率信號進行調(diào)整；

所述負載控制器，用于根據(jù)中央控制器下發(fā)的指令，對負載運行狀態(tài)進行控制；

所述中央控制器，用于在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，根據(jù)大電網(wǎng)的需要、本地負載需求和分布式電源的發(fā)電能力，對每個分布式電源的有功功率和無功功率運行點和各個負載的運行狀態(tài)進行選擇，并將選擇的運行點和負載運行狀態(tài)信息發(fā)送至相應的微電源控制器和負載控制器；當檢測到微電網(wǎng)進入孤島運行狀態(tài)時，調(diào)整控制模式，并向各微電源控制器下發(fā)切換控制模式的指令。

一種微網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括多個分布式電源、交流配電柜、多個負載和控制器，還包括保護電路和相互連接的監(jiān)控單元和無線傳輸模塊，所述控制器包括中央控制器、多個變流器、多個微電源控制器和多個負載控制器，所述多個分布式電源各通過一個變流器和一個微電源控制器與交流配電柜相連，所述保護電路連接在交流配電柜和中央控制器之間的母線上，所述多個負載各通過一個負載控制器與母線相連，所述監(jiān)控單元和無線傳輸模塊與交流配電柜相連，當中央控制器出現(xiàn)故障時，其中一個微電源控制器可作為備用主控制器，其中：

所述變流器，用于將分布式電源輸出的交流或直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，并根據(jù)微電源控制器指令，將三相交流電的有功功率和無功功率輸送到交流配電柜，同時發(fā)送三相交流電的電壓、頻率和功率信號；

所述微電源控制器，用于根據(jù)中央控制器下發(fā)的指令，將不同的控制模式指令發(fā)送至與其連接的變流器，對變流器發(fā)送的電壓、頻率和功率信號進行調(diào)整；

所述負載控制器，用于根據(jù)中央控制器下發(fā)的指令，對負載運行狀態(tài)進行控制；

所述中央控制器，用于在微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，根據(jù)大電網(wǎng)的需要、本地負載需求和分布式電源的發(fā)電能力，對每個分布式電源的有功功率和無功功率運行點和各個負載的運行狀態(tài)進行選擇，并將選擇的運行點和負載運行狀態(tài)信息發(fā)送至相應的微電源控制器和負載控制器；當檢測到微電網(wǎng)進入孤島運行狀態(tài)時，調(diào)整控制模式，并向各微電源控制器下發(fā)切換控制模式的指令；

所述監(jiān)控單元，用于對交流配電柜的工作狀態(tài)和配電參數(shù)進行實時監(jiān)控，并將故障信息發(fā)送至監(jiān)控中心；

所述無線傳輸模塊，用于將監(jiān)控單元監(jiān)控到的監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送至監(jiān)控中心；

所述保護電路，用于在故障發(fā)生時，實時地對負載進行保護。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明由于多個分布式電源各通過一個變流器和一個微電源控制器與交流配電柜相連，交流配電柜通過母線與中央控制器相連，多個負載各通過一個負載控制器與母線相連，在并網(wǎng)運行時，根據(jù)大電網(wǎng)的需要、本地負載需求和分布式電源的發(fā)電能力，中央控制器將控制信息發(fā)送至相應的微電源控制器和負載控制器，通過微電源控制器調(diào)整各分布式電源的輸出功率和負載的運行狀態(tài)，實現(xiàn)了微網(wǎng)內(nèi)的功率平衡；在微網(wǎng)進入孤島運行狀態(tài)時，調(diào)整控制模式，并向各微電源控制器下發(fā)切換控制模式的指令，調(diào)整微網(wǎng)電壓和頻率達到穩(wěn)定，實現(xiàn)了電壓平衡和功率平衡，當中央控制器出現(xiàn)故障時，其中一個微電源控制器可作為備用主控制器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效地提高了系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明可以隨著分布式電源的增加，只需要給新增分布式電源配備新的變流器和微電源控制器，具有良好的開放性和兼容性，實用性強，便于推廣使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明第二實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

實施例1

參照圖1，一種微網(wǎng)控制系統(tǒng)，包括多個分布式電源、多個變流器、多個微電源控制器、交流配電柜、多個負載、多個負載控制器，和中央控制器。本實施例中多個分布式電源由光伏發(fā)電機組、風力發(fā)電機組、水電機組、柴油機組和蓄電池組成。

光伏發(fā)電機組通過一個變流器與微電源控制器的輸入端相連，微電源控制器的輸出端與交流配電柜的一個輸入端相連。風力發(fā)電機組通過一個變流器與微電源控制器的輸入端相連，微電源控制器的輸出端與交流配電柜的一個輸入端相連；水電機組通過一個變流器與微電源控制器的輸入端相連，微電源控制器的輸出端與交流配電柜的一個輸入端相連。柴油機組通過一個變流器與微電源控制器的輸入端相連，微電源控制器的輸出端與交流配電柜的一個輸入端相連。蓄電池通過一個變流器與微電源控制器的輸入端相連，微電源控制器的輸出端與交流配電柜的一個輸入端相連。交流配電柜的輸出端連接有母線，母線連接中央控制器。母線上連接有多個負載控制器，每一個負載控制器連接有對應的負載。

本實施例所采用的分層控制結(jié)構(gòu)，第一層為微網(wǎng)本地控制層，該層主要由微電源控制器和變流器構(gòu)成。第二層為協(xié)調(diào)控制層，也就是中央控制器，是整個微網(wǎng)控制系統(tǒng)的核心部分。根據(jù)整個微網(wǎng)的運行情況，實時優(yōu)化控制策略，實現(xiàn)微網(wǎng)各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)穩(wěn)定運行，滿足負載的用電需求。本地控制層主要負責微網(wǎng)的暫態(tài)控制，協(xié)調(diào)控制層負責微網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)控制和協(xié)調(diào)運行分析。當中央控制器出現(xiàn)故障時，其中一個微電源控制器可作為備用主控制器。

由于不同分布式電源有著截然不同運行特性，輸出電能可能為交流或者直流電。為了向負載穩(wěn)定供電，變流器用于將分布式電源輸出的交流或直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電。根據(jù)微電源控制器指令，變流器將三相交流電的有功功率和無功功率輸送到交流配電柜，同時發(fā)送三相交流電的電壓、頻率和功率信號；

微電源控制器，用于根據(jù)中央控制器下發(fā)的指令，將不同的控制模式指令發(fā)送至與其連接的變流器，對變流器發(fā)送的電壓、頻率和功率信號進行調(diào)整。在并網(wǎng)的運行狀態(tài)下,微電網(wǎng)內(nèi)頻率和電壓直接采用大電網(wǎng)頻率和電壓作為支撐，各微電源控制器采取恒功率控制模式，實現(xiàn)分布式電源向輸電線路輸出指定的有功功率和無功功率。在微網(wǎng)孤島運行時，采用電壓/頻率控制模式，使各個分布式電源輸出的電壓和頻率穩(wěn)定在給定值。

負載控制器，用于根據(jù)中央控制器下發(fā)的指令，對負載運行狀態(tài)進行控制。在微網(wǎng)孤島運行時，用于保證敏感負載的正常供電。

中央控制器，用于微網(wǎng)與大電網(wǎng)的同步運行，減少對系統(tǒng)的沖擊。在并網(wǎng)運行時，微網(wǎng)能夠得到來自大電網(wǎng)的電壓和頻率支撐，僅需參與功率調(diào)節(jié)，根據(jù)大電網(wǎng)的需要、本地負載需求和分布式電源的發(fā)電能力，中央控制器對每個分布式電源的有功功率和無功功率運行點和各個負載的運行狀態(tài)進行選擇，并將選擇的運行點和負載運行狀態(tài)信息發(fā)送至相應的微電源控制器和負載控制器。在孤島運行時，調(diào)整控制模式，并向各微電源控制器下發(fā)切換控制模式的指令。通過控制各微電源控制器，既能保證微電網(wǎng)內(nèi)各分布式電源輸出無功功率和有功功率的分配，又能向輸電線路輸出電壓和頻率穩(wěn)定的電能，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行。

分布式電源和負載一般較分散，因此需要一個可靠的通信網(wǎng)絡在中央控制器和各微電源控制器之間傳遞數(shù)據(jù)，以基于IEC 61850通信協(xié)議/通用面向?qū)ο笞冸娬臼录?GOOSE)高速通信網(wǎng)為載體。各微電源控制器、各負載控制器與中央控制器之間例如可以采用485通信電纜或光纖進行通信。

實施例2

參照圖2，本實施例是在實施例1的基本結(jié)構(gòu)中，在交流配電柜上依次連接有監(jiān)控單元和無線傳輸模塊，交流配電柜和中央控制器之間的母線上連有保護電路。

其中，監(jiān)控單元，用于實時監(jiān)控交流配電柜的工作狀態(tài)和配電參數(shù)，當交流配電柜的工作狀態(tài)、配電參數(shù)或工作狀態(tài)和配電參數(shù)出現(xiàn)故障時，無線傳輸模塊將故障信息發(fā)送給監(jiān)控中心。

作為本實施例的一種改進，在實施例1的基本結(jié)構(gòu)中，在交流配電柜上只連接監(jiān)控單元，當交流配電柜的工作狀態(tài)、配電參數(shù)或工作狀態(tài)和配電參數(shù)出現(xiàn)故障時，監(jiān)控單元將故障信息通過有線傳輸方式傳輸給監(jiān)控中心。

保護電路，用于當電路中出現(xiàn)電壓波動超過限定范圍時，對負載進行保護。

以上僅是本發(fā)明的兩個實施例，本技術(shù)領域內(nèi)的技術(shù)人員明白，在由此描述的本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以設想其它實施例。此外，應當注意，本說明書中使用的語言主要是為了可讀性和教導的目的而選擇的，而不是為了解釋或者限定本發(fā)明的主題而選擇的。因此，在不偏離所附權(quán)利要求書的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。對于本發(fā)明的范圍，對本發(fā)明所做的公開是說明性的，而非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。

本領域技術(shù)人員應當理解，附圖中的元件僅僅是為了簡單和清楚起見而示出的，而且不一定是按比例繪制的。例如，附圖中某些元件的尺寸可能相對于其他元件放大了，以便有助于提高對本發(fā)明實施例的理解。

為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應該了解，在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外，還應該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復雜和費時的，但對得益于本公開內(nèi)容的本領域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務。

在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細節(jié)。