[发明专利]一种基于广域信息的计划孤岛供电转换功率平衡的快速控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于广域信息的计划孤岛供电转换功率平衡的快速控制方法，属于电力系统继电保护技术领域。

背景技术

计划孤岛（intentional islanding）运行是根据分布式电源（Distributed Generator，简称DG）的容量和本地负荷的大小，事先确定合理的孤岛区域，在与主网断开后，能够保证小系统的稳定运行。计划孤岛运行是分布式发电系统一种非常好的故障处理方式，它既充分利用分布式发电对提高供电可靠性的积极作用，又通过合理规划和有效控制，避免了分布式发电对电力系统安全稳定的不利影响，可以使电力系统更加高效、可靠地运行。计划孤岛运行作为一种提高供电可靠性的重要方式，得到了人们越来越多的关注。新编制的孤岛运行标准IEEE 1547-2003鼓励供电方和用户尽可能通过技术手段实现孤岛运行，并在经济方面达成共识。计划孤岛运行日渐成为满足负荷增长需求、减少环境污染、提高能源综合利用效率和供电可靠性的一种有效途径。

并网和孤岛双模式运行能力是计划孤岛实现其技术、经济性优势的关键。当计划孤岛根据情况需要独立运行或主网发生故障时，应迅速断开与主网的连接，转入孤岛运行模式；当主网供电恢复正常时，或根据情况需要计划孤岛并网运行时，将处于孤岛运行模式的计划孤岛重新联入公共电网。平滑投切是保证计划孤岛在两种运行模式间平稳过渡的关键技术。在供电转换过程中，需要采用相应的运行控制策略，以保证投切过程的平稳性。

现有的孤岛供电转换采用不同的控制策略，如并网运行采用PQ电流控制、独立运行采用V-f控制，符合计划孤岛运行的需要，但电压控制与电流控制之间切换难度大，有切换失败的风险，采用下垂控制，孤岛和并网两种模式下微电源控制策略不变，符合即插即用的特点，但没有考虑下垂控制对并网运行的适应性以及并网过程的冲击电流抑制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服分布式电源对电网的暂态稳定、电压稳定、频率控制等带来的影响，提出基于广域信息的计划孤岛供电转换功率平衡的快速控制方法，使得计划孤岛内发电与本地负载间的功率平衡，使计划孤岛内的DG输出总功率和负载总功率达到最优匹配，满足计划孤岛运行与调节的要求，使得计划孤岛能可靠地转为孤岛运行。

本发明的技术方案是：一种基于广域信息的计划孤岛供电转换功率平衡的快速控制方法，当计划孤岛时，如图1，基于广域信息监测PCC节点处的功率差额，综合利用功率差额、储能的大小、分布式电源的出力和本地负荷的重要等级和粒度以及对应的开关状态，并将监测到的信息传入主控单元存储起来。计划孤岛功率缺额时，即，根据负荷的重要级别和粒度逐级快速切除可切负荷；为了使最终孤岛运行功率差额更小，可以配合切机，然后再根据切机切负荷的情况投入相应储能进行调整。功率过剩时，即<0，且，根据功率差额快速调节分布式电源的出力，为了使最终孤岛运行功率平衡最优，可以配合切负荷，然后再根据切机切负荷的情况投入相应储能进行调整。通过以上策略，主控单元先命令断开PCC节点开关，然后快速控制计划孤岛内DG出口处的开关和负荷开关动作，使计划孤岛内的DG输出总功率和负载总功率达到最优匹配，满足计划孤岛运行与调节的要求，使得计划孤岛能可靠地转为孤岛运行。

该基于广域信息的计划孤岛供电转换功率平衡的快速控制方法的具体步骤是：

（1）判别阈值的设定

DG总额定有功功率为：

上式中为第i个DG的额定有功功率，不包含储能；

设定判别阈值：

=

其中c%为可靠系数，其设定应满足计划孤岛孤岛运行时电网对电压和频率的要求。

（2）正常并网运行时，主控单元——PCC节点处的FTU₁（馈线自动化终端，Feeder Terminal Unit简称FTU）在监测功率缺额的同时，并与其直接相连的FTU通信，获取各DG的出力和各支线负载以及对应的开关状态，并将其信息存储起来。当检测到计划孤岛内某个开关动作时，或监测到的值与上次存储值相比变化达到5%时，主控单元FTU₁重新扫描一次，并把扫描到的信息存储起来，以替换上次存储的信息。

（3）根据步骤（2）中所监测到的的值和设定好的阈值进行比较，判断计划孤岛内的功率差额情况：

若时，功率差额在设定的判别阈值内，计划孤岛内的DG输出总功率和负载总功率已达到切换为孤岛运行条件，不需要调整；