專利名稱：不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能電網(wǎng)，特別涉及一種不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法。
背景技術(shù)：
分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，如果電網(wǎng)側(cè)發(fā)生事故或者停電維修時，用戶側(cè)的分布式發(fā)電系統(tǒng)必須脫離用電網(wǎng)絡(luò)，進行電網(wǎng)側(cè)故障處理。對于分布式發(fā)電系統(tǒng)來說， 這時已從并網(wǎng)運行模式轉(zhuǎn)換成孤島運行模式形成孤島效應(yīng)。如果孤島效應(yīng)持續(xù)下去的話， 極易對電網(wǎng)設(shè)備造成損害，對維修人員帶來危害。為了避免孤島效應(yīng)的發(fā)生，分布式發(fā)電系統(tǒng)必須具備孤島檢測功能，在孤島效應(yīng)發(fā)生時斷開并網(wǎng)開關(guān)，在和電網(wǎng)解列的同時，停止分布式發(fā)電系統(tǒng)的運行。這樣產(chǎn)生了以下問題
1、不能連續(xù)給重要負(fù)載供電。如果突然斷電極易給用戶側(cè)的設(shè)備和人員造成危險和損
壞；
2、電網(wǎng)修復(fù)之前、分布式發(fā)電系統(tǒng)運行處于停止?fàn)顟B(tài)；
3、太陽光，燃料電池，風(fēng)力不能繼續(xù)使用，導(dǎo)致可再生能源利用效率降低；
4、災(zāi)害發(fā)生時，分布式發(fā)電系統(tǒng)無法有效發(fā)揮其自身獨立發(fā)電特點，給近用戶端提供電力；
5、如要實施并網(wǎng)運行模式到獨立運行模式的切換，只能通過外部手動控制開關(guān)和雙回路輸出才能實現(xiàn)；
6、滿足以下兩個條件，才能重新啟動，實現(xiàn)運行模式的轉(zhuǎn)換；
分布式發(fā)電系統(tǒng)必須停止較長時間后，才能手動切換外部開關(guān)； 輸出必須從并網(wǎng)輸出接口端子改變到獨立輸出接口端子。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對并網(wǎng)運行形成孤島效應(yīng)帶來的損害的問題，提出了一種不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，在這個系統(tǒng)中，一旦檢測出孤島效應(yīng)，在斷開并網(wǎng)開關(guān)和電網(wǎng)解列的同時，不需要停止和手動控制就可自動切換到獨立運行模式，如果，分布式發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率大于或者等于重要負(fù)載的額定功率，可以連續(xù)給重要負(fù)載供電。這樣重要負(fù)載不僅不需要停電，而且分布式發(fā)電系統(tǒng)也不需要停止。除了以上功能之外，也可以簡單的通過軟件設(shè)定兼容現(xiàn)行要求，實施孤島效應(yīng)檢測和保護。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，包括如下具體步驟
1)、建立不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分布式發(fā)電系統(tǒng)包括直流電源、、升壓直流轉(zhuǎn)換器、并網(wǎng)逆變器和并網(wǎng)開關(guān)，直流電源經(jīng)過并網(wǎng)逆變器進行直交變換后，通過開關(guān)并到電網(wǎng)上給負(fù)載供電，負(fù)載分為重要負(fù)載和常規(guī)負(fù)載。，在重要負(fù)載前端設(shè)有獨立模式運行開關(guān)，重要負(fù)載后端和常規(guī)負(fù)載前端設(shè)有并網(wǎng)模式運行開關(guān)，重要負(fù)載接分布式發(fā)電系統(tǒng)后端，常規(guī)負(fù)載接電網(wǎng)前端，開關(guān)受控制器控制開和閉；
2)、并網(wǎng)時首先檢測公共連接點電網(wǎng)電壓信號，開始自動同步并網(wǎng)動作，在滿足并網(wǎng)條件后，控制器控制指令并網(wǎng)模式運行開關(guān)和獨立模式運行開關(guān)閉合，分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)運行；
3)、并網(wǎng)后孤島保護動作開始有效，電網(wǎng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)同時給常用負(fù)載和重要負(fù)載供電；
4)、電網(wǎng)故障時電網(wǎng)發(fā)生故障時，提案的分布式發(fā)電系統(tǒng)通過開啟孤島保護，檢測孤島效應(yīng)，檢測出的孤島信號送控制器，控制器控制并網(wǎng)模式運行用開關(guān)斷開，電網(wǎng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離；分布式發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)給重要負(fù)載供電，并網(wǎng)逆變器按照控制對象改變控制方式
A)如并網(wǎng)為電流控制時，需轉(zhuǎn)換為電壓控制；
B)如為電壓控制時，維持不變；
這時，分布式發(fā)電系統(tǒng)就像電網(wǎng)一樣作為交流電壓源繼續(xù)給重要負(fù)載供電；
5)、并網(wǎng)逆變器故障時并網(wǎng)逆變器發(fā)生故障時，控制器控制獨立運行模式用開關(guān)斷開，這時分布式發(fā)電系統(tǒng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離；
如果電網(wǎng)正常狀態(tài)時，常用負(fù)載和重要負(fù)載繼續(xù)由電網(wǎng)供電； 如果電網(wǎng)故障狀態(tài)時，控制器控制并網(wǎng)運行模式用開關(guān)斷開；
6)、再并網(wǎng)時重復(fù)步驟2) 5)。所述獨立模式運行開關(guān)和并網(wǎng)模式運行開關(guān)可以是單刀式的也可以是雙刀式的。所述重要負(fù)載和獨立模式運行開關(guān)串聯(lián)連接，串聯(lián)后接分布式發(fā)電系統(tǒng)后端和并網(wǎng)模式運行開關(guān)前端。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，對重要負(fù)載實施了不間斷供電，雙電源的供電方式提高了分布式發(fā)電系統(tǒng)的整體性能；分布式電源實施了連續(xù)運行；太陽光，燃料電池，風(fēng)力等可再生資源可持續(xù)利用，提高了可再生資源的利用效率；分布式電源的優(yōu)點被充分發(fā)揮，和電網(wǎng)間進行了優(yōu)勢互補；無需設(shè)置外部手動開關(guān)和雙回路輸出接口，簡化了硬件設(shè)計降低了成本；并網(wǎng)模式運行用開關(guān)和獨立模式運行用開關(guān)的串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在開關(guān)發(fā)生故障時提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性；電網(wǎng)或者逆變器任何一方發(fā)生故障停止時，剩下一方可以繼續(xù)提供電力。
圖1為常用型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2為本發(fā)明不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實例1結(jié)構(gòu)圖； 圖3為本發(fā)明不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實例2結(jié)構(gòu)圖； 圖4為本發(fā)明不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實例3結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式如圖1所示常用型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，分布式發(fā)電系統(tǒng)包括直流電源 (可為太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機和燃料電池)、升壓直流轉(zhuǎn)換器、并網(wǎng)逆變器和并網(wǎng)開關(guān)，直流電源經(jīng)過并網(wǎng)逆變器進行直交變換后，通過開關(guān)并到電網(wǎng)上給負(fù)載供電。
如圖2所示不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實例1結(jié)構(gòu)圖，將負(fù)載分為重要負(fù)載Rs和常規(guī)負(fù)載I 。，在重要負(fù)載Rs和常規(guī)負(fù)載I 。前端分別設(shè)有雙刀式獨立模式運行開關(guān) Sa-Sb和并網(wǎng)運行模式用開關(guān)S1-S2,，重要負(fù)載Rs接分布式電源后端，常規(guī)負(fù)載R。接電網(wǎng)前端，并網(wǎng)開關(guān)受控制器控制開和閉。工作方式如下
1)并網(wǎng)時
首先檢測公共連接點電網(wǎng)信號，開始自動同步并網(wǎng)動作。在滿足并網(wǎng)條件后，通過控制指令relay_l和relay_2，閉合并網(wǎng)模式運行開關(guān)和獨立模式運行開關(guān)，開關(guān)的初始狀態(tài)全部設(shè)定為斷開的狀態(tài)，這里，relay_l是S1I2的控制指令，relay_2是SaIb的控制指令， 在relay_l = Urelay_2 = 1的時候，分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)。2)并網(wǎng)后
孤島保護動作開始有效。這時，電網(wǎng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)同時給常用負(fù)載和重要負(fù)載供
H1^ ο3)電網(wǎng)故障時
電網(wǎng)發(fā)生故障時，提案的分布式發(fā)電系統(tǒng)通過開啟孤島保護，檢測孤島效應(yīng)。利用檢測出的孤島信號作為控制指令，斷開并網(wǎng)模式運行用開關(guān)S1-S215控制器發(fā)出relay_l = 0的指令，斷開并網(wǎng)運行模式用開關(guān)S1-S215這時，電網(wǎng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離。電網(wǎng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離的同時，分布式發(fā)電系統(tǒng)不需要停止仍然運行。但是逆變器控制方式可能需要改變。按照控制對象可分為以下兩種情況
1、如并網(wǎng)為電流控制時，需轉(zhuǎn)換為電壓控制；
2、如為電壓控制時，維持不變；
這時，分布式發(fā)電系統(tǒng)就像電網(wǎng)一樣作為交流電壓源繼續(xù)給重要負(fù)載供電。如果想讓分布式發(fā)電系統(tǒng)也停止，只需簡單的通過控制器中發(fā)出relay_l和 relay_2 指令，讓 relay_l=0 禾口 relay_2=0。4)并網(wǎng)逆變器故障時
并網(wǎng)逆變器發(fā)生故障時，控制器發(fā)出relay_2 = 0的指令，斷開獨立運行模式用開關(guān) Sa^b，這時分布式發(fā)電系統(tǒng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離。
如果電網(wǎng)正常狀態(tài)時，常用負(fù)載和重要負(fù)載繼續(xù)由電網(wǎng)供電。如果電網(wǎng)故障狀態(tài)時，控制器發(fā)出relay_l = 0的指令，斷開并網(wǎng)運行模式用開關(guān)
Sl-S2 ο5)再并網(wǎng)時重復(fù)前面的步驟。如圖3、4所示不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)實例2、3結(jié)構(gòu)圖，將負(fù)載分為重要負(fù)載Rs和常規(guī)負(fù)載R0,在重要負(fù)載Rs和常規(guī)負(fù)載I 。前端分別設(shè)有單刀式獨立模式運行開關(guān)&和并網(wǎng)運行模式用開關(guān)S1,重要負(fù)載Rs接分布式發(fā)電系統(tǒng)后端，常規(guī)負(fù)載R。接電網(wǎng)前端端，并網(wǎng)開關(guān)受控制器控制開和閉，其中常規(guī)負(fù)載R。的并網(wǎng)運行模式用開關(guān)S1連接在主回路中，如圖3和4，重要負(fù)載Rs的獨立模式運行開關(guān)&可連接在主回路上，也可與重要負(fù)載Rs串聯(lián)后并聯(lián)到分布式發(fā)電系統(tǒng)兩端。1)并網(wǎng)時
首先檢測公共連接點電網(wǎng)信號，開始自動同步并網(wǎng)動作。在滿足并網(wǎng)條件后，通過控
5制指令relay_l和relay_2，閉合并網(wǎng)模式運行開關(guān)和獨立模式運行開關(guān)，開關(guān)的初始狀態(tài)全部設(shè)定為斷開的狀態(tài)。這里，1^1對_1是31的控制信號，1^1對_2是&的控制信號。在 relay_l = Urelay_2 = 1的時候，分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)。2)并網(wǎng)后
孤島保護動作開始有效。這時，電網(wǎng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)同時給常用負(fù)載和重要負(fù)載供
H1^ ο3)電網(wǎng)故障時
電網(wǎng)發(fā)生故障時，提案的分布式發(fā)電系統(tǒng)通過開啟孤島保護，檢測孤島效應(yīng)。利用檢測出的孤島信號作為控制指令，斷開并網(wǎng)模式運行用開關(guān)Sp控制器發(fā)出relay_l = 0的指令，斷開并網(wǎng)運行模式用開關(guān)Sp這時，電網(wǎng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離。電網(wǎng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離的同時，分布式發(fā)電系統(tǒng)不需要停止仍然運行。但是逆變器控制方式可能需要改變。按照控制對象可分為以下兩種情況
如并網(wǎng)為電流控制時，需轉(zhuǎn)換為電壓控制； 如為電壓控制時，維持不變；
這時，分布式發(fā)電系統(tǒng)就象電網(wǎng)一樣作為交流電壓源繼續(xù)給重要負(fù)載供電。如果想讓分布式發(fā)電系統(tǒng)也停止，只需簡單的通過控制器中發(fā)出relay_l和 relay_2 指令，讓 relay_l=0 禾口 relay_2=0。4)并網(wǎng)逆變器故障時
并網(wǎng)逆變器發(fā)生故障時，控制器發(fā)出relay_l = 0和relay_2 = 0的指令，斷開并網(wǎng)模式運行用開關(guān)S1和獨立運行模式用開關(guān)&，這時分布式發(fā)電系統(tǒng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離并切離重要負(fù)載。5)再并網(wǎng)時重復(fù)前面的步驟。
權(quán)利要求
1.一種不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，包括如下具體步驟1)、建立不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)分布式發(fā)電系統(tǒng)包括直流電源、、升壓直流轉(zhuǎn)換器、并網(wǎng)逆變器和并網(wǎng)開關(guān)，直流電源經(jīng)過并網(wǎng)逆變器進行直交變換后，通過開關(guān)并到電網(wǎng)上給負(fù)載供電，負(fù)載分為重要負(fù)載和常規(guī)負(fù)載。，在重要負(fù)載前端設(shè)有獨立模式運行開關(guān)，重要負(fù)載后端和常規(guī)負(fù)載前端設(shè)有并網(wǎng)模式運行開關(guān)，重要負(fù)載接分布式發(fā)電系統(tǒng)后端，常規(guī)負(fù)載接電網(wǎng)前端，開關(guān)受控制器控制開和閉；2)、并網(wǎng)時首先檢測公共連接點電網(wǎng)電壓信號，開始自動同步并網(wǎng)動作，在滿足并網(wǎng)條件后，控制器控制指令并網(wǎng)模式運行開關(guān)和獨立模式運行開關(guān)閉合，分布式發(fā)電系統(tǒng)和電網(wǎng)實現(xiàn)并網(wǎng)運行；3)、并網(wǎng)后孤島保護動作開始有效，電網(wǎng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)同時給常用負(fù)載和重要負(fù)載供電；4)、電網(wǎng)故障時電網(wǎng)發(fā)生故障時，提案的分布式發(fā)電系統(tǒng)通過開啟孤島保護，檢測孤島效應(yīng)，檢測出的孤島信號送控制器，控制器控制并網(wǎng)模式運行用開關(guān)斷開，電網(wǎng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離；分布式發(fā)電系統(tǒng)繼續(xù)給重要負(fù)載供電，并網(wǎng)逆變器按照控制對象改變控制方式A)如并網(wǎng)為電流控制時，需轉(zhuǎn)換為電壓控制；B)如為電壓控制時，維持不變；這時，分布式發(fā)電系統(tǒng)就像電網(wǎng)一樣作為交流電壓源繼續(xù)給重要負(fù)載供電；5)、并網(wǎng)逆變器故障時并網(wǎng)逆變器發(fā)生故障時，控制器控制獨立運行模式用開關(guān)斷開，這時分布式發(fā)電系統(tǒng)從分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中脫離；如果電網(wǎng)正常狀態(tài)時，常用負(fù)載和重要負(fù)載繼續(xù)由電網(wǎng)供電；如果電網(wǎng)故障狀態(tài)時，控制器控制并網(wǎng)運行模式用開關(guān)斷開；6)、再并網(wǎng)時重復(fù)步驟2) 5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述獨立模式運行開關(guān)和并網(wǎng)模式運行開關(guān)可以是單刀式的也可以是雙刀式的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，其特征在于，所述重要負(fù)載和獨立模式運行開關(guān)串聯(lián)連接，串聯(lián)后接分布式發(fā)電系統(tǒng)后端和并網(wǎng)模式運行開關(guān)前端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種不間斷電源型分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)控制方法，在這個系統(tǒng)中，將負(fù)載分為重要負(fù)載和常規(guī)負(fù)載，并且在負(fù)載前各加可由控制器控制的開關(guān)，一旦控制器檢測出孤島效應(yīng)，在斷開并網(wǎng)開關(guān)和電網(wǎng)解列的同時，不需要停止和手動控制就可自動切換到獨立運行模式，保證連續(xù)給重要負(fù)載供電；分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的整體性能被提高；分布式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)點被充分發(fā)揮，和電網(wǎng)間進行了優(yōu)勢互補；無需設(shè)置外部手動開關(guān)和雙回路輸出接口，簡化了硬件設(shè)計降低了成本；并網(wǎng)模式運行用開關(guān)和獨立模式運行用開關(guān)的串聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在開關(guān)發(fā)生故障時提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全性；電網(wǎng)或者逆變器任何一方發(fā)生故障停止時，剩下一方可以繼續(xù)提供電力。
文檔編號H02J9/00GK102403730SQ20111033281
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者趙晉斌 申請人:上海電力學(xué)院