一種電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于一些用電量較大的生產(chǎn)企業(yè)、具有大容量用電設(shè)備的重型工業(yè)企業(yè)，如鉆油平臺(tái)、煉油廠、水泥廠等等，當(dāng)突然接入或甩掉大容量負(fù)荷時(shí)，會(huì)引起局部電網(wǎng)電壓、頻率等參數(shù)發(fā)生較大變化，使電能質(zhì)量下降，甚至引起跳閘的情況，在某些生產(chǎn)企業(yè)中，這種情況會(huì)經(jīng)常發(fā)生，嚴(yán)重影響工廠的正常生產(chǎn)及用電安全，現(xiàn)有電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)方案的自動(dòng)化程度低、響應(yīng)速度慢，不能實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)響應(yīng)速度和電網(wǎng)容量之間的有效平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，設(shè)計(jì)了一種電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其控制方法，能夠在局部電網(wǎng)輸出功率瞬間變化時(shí)將多余電能快速傳輸?shù)娇焖匐娔艽鎯?chǔ)單元和干式負(fù)載中進(jìn)行緩沖，或者是快速將存儲(chǔ)在快速電能存儲(chǔ)單元中的電能瞬間釋放，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定局部電網(wǎng)的輸出功率和工作狀態(tài)的目的，保障局部電網(wǎng)及電力用戶設(shè)備的安全運(yùn)行，具有節(jié)能、高效、環(huán)保、可靠的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案是:一種電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括局部電網(wǎng)和配電單元，局部電網(wǎng)的輸出端與配電單元的輸入端連接，配電單元的輸出端與電力用戶的輸入端連接，關(guān)鍵是:所述的調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括用電信息采集單元、控制單元、雙向AC/DC變換單元、快速電能存儲(chǔ)單元和干式負(fù)載，用電信息采集單元的輸入端與局部電網(wǎng)的輸出端連接，用電信息采集單元的輸出端同時(shí)與配電單元的輸入端和控制單元的輸入端連接，配電單元的輸出端與干式負(fù)載的輸入端連接，雙向AC/DC變換單元的信號(hào)端與控制單元連接，雙向AC/DC變換單元的交流側(cè)與配電單元連接，雙向AC/DC變換單元的直流側(cè)與快速電能存儲(chǔ)單元連接。
[0005]所述的局部電網(wǎng)包括自建發(fā)電站或經(jīng)過變壓器由大電網(wǎng)引入的電網(wǎng)。
[0006]所述的用電信息采集單元包括電量傳感器、信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路、通信接口，電量傳感器的輸入端與局部電網(wǎng)連接，電量傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路的輸出端與通信接口的輸入端連接，通信接口的輸出端與控制單元的輸入端連接。
[0007]所述的控制單元中設(shè)置有核心計(jì)算和處理單元，核心計(jì)算和處理單元為高速數(shù)字微處理器。
[0008]所述的雙向AC/DC變換單元包括主電路，主電路中設(shè)置有IGBT功率開關(guān)管。
[0009]所述的快速電能存儲(chǔ)單元中設(shè)置有存儲(chǔ)裝置，存儲(chǔ)裝置為大容量超級(jí)電容或高性能蓄電池。
[0010]所述的干式負(fù)載由電阻耗能部分和控制部分組成，控制部分與控制單元連接，電阻耗能部分與控制部分連接。
[0011]—種電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方法，關(guān)鍵是:所述的控制方法包括以下步驟:
[0012]A、信息采集:用電信息采集單元實(shí)時(shí)采集局部電網(wǎng)輸出功率變化量Λ P，并將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給控制單元；
[0013]B、數(shù)據(jù)對(duì)比:控制單元將接收到的I ΛPl與設(shè)定好的限值進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)I ΛPl彡限值時(shí)，則計(jì)算所需調(diào)節(jié)功率PS，當(dāng)I ΛΡ| <限值時(shí)，再次進(jìn)行步驟A;
[0014]C、判斷電能的傳輸方向:當(dāng)ΛΡ > O時(shí)，控制單元輸出信號(hào)使雙向AC/DC變換單元處于交流變直流的方向且使其輸入功率等于步驟B得到的Ps，控制單元根據(jù)檢測(cè)到的信息判斷快速電能存儲(chǔ)單元是否飽和，沒飽和時(shí)切換到快速電能存儲(chǔ)單元并進(jìn)行步驟D，飽和時(shí)將計(jì)算干式負(fù)載投入功率，投入干式負(fù)載進(jìn)行緩沖并進(jìn)行步驟D ;當(dāng)Λ P < O時(shí)，控制單元輸出信號(hào)使雙向AC/DC變換單元處于直流變交流的方向且使其輸出功率等于步驟B得到的Ps并進(jìn)行步驟D ；
[0015]D、進(jìn)行平衡調(diào)節(jié):按規(guī)定的功率變化速率將功率Ps減小至零，然后進(jìn)行步驟Α。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:將干式負(fù)載與快速電能存儲(chǔ)單元相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)負(fù)荷調(diào)節(jié)響應(yīng)速度和局部電網(wǎng)容量之間的有效平衡，在發(fā)生較大的負(fù)荷功率變化時(shí)利用快速電能存儲(chǔ)單元和干式負(fù)載作為緩沖設(shè)備，快速調(diào)節(jié)局部電網(wǎng)的負(fù)荷狀態(tài)，從而減輕負(fù)荷功率波動(dòng)對(duì)局部電網(wǎng)的影響。本系統(tǒng)可以在穩(wěn)定局部電網(wǎng)、提高用電安全性的同時(shí)，通過提高電能質(zhì)量實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果，有效降低成本。本發(fā)明具有響應(yīng)速度快、靈活性好、實(shí)用性高、節(jié)能效果好等特點(diǎn)，能夠克服現(xiàn)有電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)方案的自動(dòng)化程度低、響應(yīng)速度慢的問題，可以有效提高局部電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)的集成化程度，為局部電網(wǎng)的設(shè)計(jì)者和使用者提供一種高效、智能的解決方案。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的流程圖。
[0019]附圖中，I代表局部電網(wǎng)，2代表用電信息采集單元，3代表配電單元，4代表控制單元，5代表雙向AC/DC變換單元，6代表快速電能存儲(chǔ)單元，7代表干式負(fù)載，8代表電力用戶。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明:
[0021]具體實(shí)施例，如圖1、圖2所示，一種電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括局部電網(wǎng)I和配電單元3，局部電網(wǎng)I的輸出端與配電單元3的輸入端連接，配電單元3的輸出端與電力用戶8的輸入端連接，調(diào)節(jié)系統(tǒng)還包括用電信息采集單元2、控制單元4、雙向AC/DC變換單元5、快速電能存儲(chǔ)單元6和干式負(fù)載7，用電信息采集單元2的輸入端與局部電網(wǎng)I的輸出端連接，用電信息采集單元2的輸出端同時(shí)與配電單元3的輸入端和控制單元4的輸入端連接，配電單元3的輸出端與干式負(fù)載7的輸入端連接，雙向AC/DC變換單元5的信號(hào)端與控制單元4連接，雙向AC/DC變換單元5的交流側(cè)與配電單元3連接，雙向AC/DC變換單元5的直流側(cè)與快速電能存儲(chǔ)單元6連接。
[0022]局部電網(wǎng)I包括自建發(fā)電站或經(jīng)過變壓器由大電網(wǎng)引入的電網(wǎng)，為電力用戶8負(fù)荷提供電能，其中，自建發(fā)電站是通過汽輪機(jī)、柴油機(jī)或燃?xì)鈾C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。
[0023]配電單元3用于將局部電網(wǎng)I分配輸出的電能依據(jù)一定的電氣規(guī)范連接到雙向AC/DC變換單元5、電力用戶8及干式負(fù)載7。
[0024]用電信息采集單元2包括電量傳感器、信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路、通信接口，電量傳感器的輸入端與局部電網(wǎng)I連接，用于實(shí)時(shí)采集局部電網(wǎng)I的電壓、電流、輸出功率、頻率等電量信息，電量傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路的輸出端與通信接口的輸入端連接，通信接口的輸出端與控制單元4的輸入端連接，電量信息通過信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)通信接口將電量信息發(fā)送至控制單元4。
[0025]控制單元4用于控制電能傳輸方向及電能分配，控制單元4中設(shè)置有核心計(jì)算和處理單元，核心計(jì)算和處理單元為高速數(shù)字微處理器TMS320F2000系列DSP或STM32系列ARM芯片，高速數(shù)字微處理器中包含有根據(jù)電網(wǎng)負(fù)荷快速平衡調(diào)節(jié)控制方法所編寫的控制程序，且能夠根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果發(fā)出控制雙向AC/DC變換單元5的電能傳輸方向及控制干式負(fù)載7的投切。
[0026]雙向AC/DC變換單元5包括主電路，主電路中設(shè)置有IGBT功率開關(guān)管，其功率可達(dá)數(shù)千瓦至