本發(fā)明涉及電力自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)的控制方法。

背景技術(shù)：

隨著智能化變電站的普及，站內(nèi)直流負(fù)荷越來越大，需要配置的蓄電池容量也越來越大。站用電系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)電源形式單一，可靠性不夠。站用電系統(tǒng)整流逆變器及蓄電池等配置齊全，站頂閑置空間足夠，完全滿足引入光伏電源，構(gòu)建交直流混合微網(wǎng)的要求。

變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)具有交直流混合微網(wǎng)減少電力電子變換環(huán)節(jié)，控制簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。微網(wǎng)的并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行狀態(tài)下，需要不同的控制策略來滿足不同的控制目標(biāo)。交直流混合微網(wǎng)應(yīng)用到變電站站用電系統(tǒng)后，需針對(duì)性開發(fā)控制策略，滿足變電站的運(yùn)行要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)的控制方法，控制交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)在并網(wǎng)和孤島狀態(tài)下的運(yùn)行狀態(tài)，以滿足變電站在正常和事故工況下的運(yùn)行要求。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)的控制方法，包括：

在正常情況下，交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，交流網(wǎng)絡(luò)的電壓、頻率由電網(wǎng)支撐；光伏電池采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制；當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)小于設(shè)定閾值時(shí)，儲(chǔ)能雙向變流器根據(jù)光伏電池的光伏出力進(jìn)行充電控制；交直流雙向變流器以直流母線電壓為控制目標(biāo)工作于整流模式；

當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)大于設(shè)定閾值時(shí)，儲(chǔ)能雙向變流器待機(jī)以保護(hù)蓄電池；交直流雙向變流器根據(jù)光伏出力，當(dāng)光伏出力小于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷時(shí)，以直流母線電壓為控制目標(biāo)工作于整流模式，當(dāng)光伏出力大于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷時(shí)工作于逆變模式，將直流網(wǎng)絡(luò)多余的電能逆變到交流網(wǎng)絡(luò)；

在事故情況下，控制平臺(tái)將交直流雙向變流器切除；光伏電池依舊采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制；儲(chǔ)能雙向變流器根據(jù)光伏出力，切換為以維持直流母線電壓穩(wěn)定為目標(biāo)的放電或充電模式。

進(jìn)一步地，在正常情況下，所述當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)小于設(shè)定閾值時(shí)，儲(chǔ)能雙向變流器根據(jù)光伏電池的光伏出力進(jìn)行充電控制，具體是：

儲(chǔ)能雙向變流器的充電功率依據(jù)光伏電池的光伏出力變化而相應(yīng)變化以平抑光伏出力波動(dòng)。

進(jìn)一步地，在事故情況下，所述儲(chǔ)能雙向變流器根據(jù)光伏出力，切換為以維持直流母線電壓穩(wěn)定為目標(biāo)的放電或充電模式，具體是：

光伏出力小于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷時(shí)，則儲(chǔ)能雙向變流器工作于放電模式，當(dāng)光伏出力大于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，儲(chǔ)能雙向變流器待機(jī)或?qū)π铍姵爻潆??！?/p>

進(jìn)一步地，蓄電池荷電狀態(tài)的設(shè)定閾值為95%。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)的控制策略有效利用了交直流混合微網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，減少能量變換環(huán)節(jié)，降低能量變換損耗，控制目標(biāo)無需考慮無功和頻率，只需關(guān)注電壓穩(wěn)定，簡(jiǎn)化控制過程。考慮了變電站在正常和事故工況下的運(yùn)行要求，滿足不同負(fù)荷的供電需求，提高站用電系統(tǒng)的可靠性，適應(yīng)智能變電站直流負(fù)荷不斷增大的需要，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，降低推廣應(yīng)用難度，保障變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)電原理圖。

圖2為本發(fā)明的控制方法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

變電站交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)，如圖1所示，包括直流網(wǎng)絡(luò)、交流網(wǎng)絡(luò)、光伏電池、蓄電池、光伏變流器、儲(chǔ)能雙向變流器、通信用變流器、ups電源、交直流雙向變流器、信息采集模塊和控制平臺(tái)；控制平臺(tái)可以是后臺(tái)的服務(wù)器或電腦；直流網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有直流母線l1，交流網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有交流母線l2；

該站用電系統(tǒng)中存在直流負(fù)荷、通信負(fù)荷、交流負(fù)荷、ups負(fù)荷；ups負(fù)荷主要是一些在供電異常時(shí)需要即刻切換供電的設(shè)備負(fù)荷，ups負(fù)荷接在ups電源上；

交流網(wǎng)絡(luò)由站用變壓器供電，滿足交流負(fù)荷及正常情況下的ups負(fù)荷用電需求；直流網(wǎng)絡(luò)在正常情況下由交流電源整流及光伏電池共同供電，滿足直流負(fù)荷、通信負(fù)荷用電需求，在事故情況下，由光伏電池和蓄電池共同供電，滿足ups電源所接的ups負(fù)荷、通信負(fù)荷及直流負(fù)荷的用電需求。

交流母線l2從站用變壓器取電；圖1中，1#站用變壓器和2#站用變壓器的輸出分別接自動(dòng)切換器ats的兩個(gè)輸入端，自動(dòng)切換器ats的輸出端接交流母線l2；兩個(gè)能自動(dòng)切換的站用變壓器可提供更好的交流供電安全性；

ups電源的交流輸入端通過斷路器jk1接交流母線l2，直流輸入端通過斷路器jk2接直流母線l1，ups電源的供電端用于連接ups負(fù)荷（圖1中由于空間有限未標(biāo)出ups負(fù)荷）；

交流母線l2接斷路器jk3的一端，斷路器jk3的另一端用于連接交流負(fù)荷；圖1中僅畫了一個(gè)交流負(fù)荷的斷路器jk3，實(shí)際存在一個(gè)或多個(gè)交流負(fù)荷的斷路器；

交直流雙向變流器的一端連接直流母線l1，另一端連接交流母線l2；

光伏電池通過斷路器dk1連接光伏變流器的輸入端，光伏變流器的輸出端通過斷路器dk4連接直流母線l1；光伏變流器將光伏電池的輸出電壓轉(zhuǎn)換為直流母線l1上的直流電壓220vdc，并具有一定的穩(wěn)壓能力；光伏電池可利用變電站站頂閑置空間，在夏季可遮擋陽光，降低站內(nèi)高低壓室溫度；

蓄電池通過斷路器dk2連接儲(chǔ)能雙向變流器的一端，儲(chǔ)能雙向變流器的另一端通過斷路器dk5連接直流母線l1；

直流母線l1連接斷路器dk3的一端，斷路器dk3的另一端用于連接直流負(fù)荷；圖1中僅畫了一個(gè)直流負(fù)荷的斷路器dk3，實(shí)際存在一個(gè)或多個(gè)直流負(fù)荷的斷路器；

直流母線l1連接通信用變流器的輸入端，通信用變流器的輸出端用于連接通信負(fù)荷；通信用變流器可將220vdc轉(zhuǎn)換為48vdc電壓；

信息采集模塊連接光伏電池、蓄電池和直流母線l1，負(fù)責(zé)采集光伏電池出力、直流母線電壓及蓄電池相關(guān)參數(shù)，并將采集的參數(shù)發(fā)送至控制平臺(tái)；

控制平臺(tái)連接并控制光伏變流器、儲(chǔ)能雙向變流器、通信用變流器和交直流雙向變流器；

交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)由控制平臺(tái)綜合控制；控制策略如下：

在正常情況下，交直流混合微網(wǎng)站用電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，交流網(wǎng)絡(luò)的電壓、頻率由大電網(wǎng)支撐；光伏電池采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制（mttp），最大化利用清潔能源；當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)（soc）小于95%時(shí)，儲(chǔ)能雙向變流器根據(jù)光伏電池的光伏出力進(jìn)行充電控制，平滑直流網(wǎng)絡(luò)功率曲線，比如光伏出力越大則儲(chǔ)能雙向變流器相應(yīng)充電功率就越大，可以平抑光伏出力波動(dòng)；交直流雙向變流器以直流母線電壓為控制目標(biāo)工作于整流模式；當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)（soc）大于95%時(shí)，儲(chǔ)能雙向變流器待機(jī)以保護(hù)蓄電池；交直流雙向變流器根據(jù)光伏出力，當(dāng)光伏出力小于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷時(shí)，以直流母線電壓為控制目標(biāo)工作于整流模式（即將交流網(wǎng)絡(luò)的交流電進(jìn)行整流供給給直流網(wǎng)絡(luò)），當(dāng)光伏出力大于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷時(shí)工作于逆變模式，將直流網(wǎng)絡(luò)多余的電能逆變到交流網(wǎng)絡(luò)，給交流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷供電。

在事故情況下，變電站需保證1h～2h的事故停電時(shí)間內(nèi)ups負(fù)荷、直流負(fù)荷和通信負(fù)荷的供電；微網(wǎng)控制平臺(tái)將交直流雙向變流器切除；光伏電池依舊采用最大功率點(diǎn)跟蹤控制，最大化利用清潔能源；儲(chǔ)能雙向變流器根據(jù)光伏出力，切換為以維持直流母線電壓穩(wěn)定為目標(biāo)的放電或充電模式，也就是說，光伏出力小于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷時(shí)，則儲(chǔ)能雙向變流器工作于放電模式，當(dāng)光伏出力大于直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，儲(chǔ)能雙向變流器待機(jī)或?qū)π铍姵爻潆姡ú贿^后一種情形幾乎不出現(xiàn)，因?yàn)榕渲玫墓夥姵氐墓夥隽^難超過所有的直流網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。）在事故情況下，直流網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷為直流負(fù)荷、通信負(fù)荷、ups負(fù)荷。