一種基于阻抗檢測的儲能控制方法
【專利摘要】發(fā)明提供一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，引入了新的儲能控制方法，通過制定合理的控制策略，可實現(xiàn)儲能在主網(wǎng)故障時為系統(tǒng)供電，主網(wǎng)恢復(fù)后儲能實現(xiàn)并網(wǎng)，以及儲能故障后的快速切除，通過該儲能控制方法的應(yīng)用，可提高電網(wǎng)供電可靠性，進一步擴展儲能應(yīng)用領(lǐng)域，減輕電網(wǎng)負擔。本發(fā)明所采用的儲能控制方法運用阻抗檢測的原理，使得儲能系統(tǒng)控制更加有效迅速的進行，有效保障負荷供電可靠性，同時可減少電網(wǎng)建設(shè)，平滑功率波動，對保障電網(wǎng)安全起到積極作用。
【專利說明】—種基于阻抗檢測的儲能控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造屬于儲能控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于阻抗檢測的儲能控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]當前能源局勢緊張，環(huán)境污染嚴重，進行電網(wǎng)改造、減輕電網(wǎng)供電壓力成為重要課題。隨著負荷量的不斷增長，其對電能質(zhì)量和供電可靠性提出更高要求。目前儲能技術(shù)以其儲存電能，能夠?qū)崿F(xiàn)削峰填谷，平滑功率波動的特點，越來越受到用戶的青睞。當前儲能主要有兩種利用形式:其一，作為系統(tǒng)備用，單獨使用；其二，與分布式電源共同構(gòu)成微電網(wǎng)，聯(lián)合使用。對于含儲能的微電網(wǎng)，其研究已經(jīng)很多，部分已經(jīng)成熟，而儲能單獨使用并沒有受到足夠重視。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中有簡單的儲能系統(tǒng)應(yīng)用方法，主要應(yīng)用其系統(tǒng)備用、削峰填谷的功能，目前已有和本發(fā)明最相近的實現(xiàn)方案有兩個。
[0004]其一，為針對連接至電網(wǎng)向小區(qū)負載供電線路上的電池儲能系統(tǒng)，對其并網(wǎng)供電或充電進行控制，首先通過系統(tǒng)自檢，確定儲能系統(tǒng)是否可以并網(wǎng)工作，以及電網(wǎng)是否跳閘:當電網(wǎng)沒有跳閘時，選擇使儲能系統(tǒng)向負載供電；當檢測到電網(wǎng)跳閘、失去對小區(qū)負載的供電能力時，則控制儲能系統(tǒng)進入孤島工作模式，以現(xiàn)存的儲量不間斷地向小區(qū)負載供電；若儲能系統(tǒng)停止向負載供電后，可以控制所述儲能系統(tǒng)即時進行并網(wǎng)充電或等到用電低谷時再充電儲能。該控制方法簡單，無針對性的快速儲能孤島檢測方法，且無重要負荷的區(qū)分；
[0005]其二，為基于阻抗測量的分布式電源孤島檢測方法，該方法利用了分布式電源并網(wǎng)狀態(tài)與孤網(wǎng)狀態(tài)下，系統(tǒng)等效阻抗將出現(xiàn)極大變化的特點，在并網(wǎng)聯(lián)絡(luò)點注入高頻電壓信號，通過測量電壓變化，反映阻抗變化，就可以判斷出系統(tǒng)當前是否與大電網(wǎng)相連。
[0006]以上技術(shù)方案中沒有快速的儲能孤島狀態(tài)檢測方法，常規(guī)的電壓電流檢測速度慢，不能及時發(fā)現(xiàn)儲能孤島狀態(tài)，勢必導致其控制過程放緩，影響供電可靠性。另外，以往的儲能應(yīng)用不能完成故障恢復(fù)后的儲能并網(wǎng)策略，不能主動完成儲能故障時的儲能退出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明創(chuàng)造要解決以上問題，提供一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，突破已有的阻抗測量進行分布式電源孤島檢測的方法，公開了一種基于阻抗測量的儲能控制方法，該方法能夠快速有效地檢測儲能孤島狀態(tài)，完成控制策略。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，包括如下控制流程:
[0009]步驟1:檢測電路檢測開關(guān)檢測點處的阻抗變化，若無，則繼續(xù)監(jiān)控；若有，則轉(zhuǎn)到步驟2 ;
[0010]步驟2:將監(jiān)控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監(jiān)控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷監(jiān)控信號是否滿足策略I觸發(fā)條件，不滿足，則結(jié)束；滿足，則轉(zhuǎn)到步驟3 ；
[0011]步驟3:將開關(guān)斷開的觸發(fā)信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關(guān)斷開，并反饋PCS，將儲能系統(tǒng)的控制方式由VF轉(zhuǎn)換為PQ ；
[0012]步驟4:測控保護對開關(guān)檢測點、負荷開關(guān)點、儲能系統(tǒng)并網(wǎng)開關(guān)點數(shù)據(jù)量信號反饋給能量管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)判斷數(shù)據(jù)是否與策略變化相符，若相符，則結(jié)束；若不相符，則儲能發(fā)生問題，保護動作，儲能開關(guān)動作；
[0013]步驟5:檢測電路再度檢測到開關(guān)檢測點阻抗變化，則轉(zhuǎn)到步驟6 ;
[0014]步驟6:將監(jiān)控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監(jiān)控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷信號是否滿足策略2觸發(fā)條件，不滿足，則結(jié)束；滿足，則轉(zhuǎn)到步驟7 ；
[0015]步驟7:將開關(guān)斷開的觸發(fā)信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關(guān)檢測點開關(guān)閉合，并反饋PCS，將儲能系統(tǒng)的控制方式由PQ轉(zhuǎn)換為VF，電網(wǎng)正常運行。
[0016]進一步，所述策略I表示PQ控制方式，其控制目標是使儲能輸出的有功功率和無功功率等于參考功率，此時電網(wǎng)提供微網(wǎng)電壓與頻率的支撐，當儲能逆變器輸出的功率與參考功率不等時，誤差信號不為零，從而PI調(diào)節(jié)器進行無靜差跟蹤調(diào)節(jié)，直至誤差信號為零，即儲能逆變器輸出的功率恢復(fù)至參考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目標是儲能輸出電壓的幅值和頻率維持不變，此時儲能系統(tǒng)為微網(wǎng)系統(tǒng)的主電源，通過對有功功率和無功功率參考值的改變確保系統(tǒng)的頻率和分布式電源所接交流母線處的電壓幅值分別等于其參考值。
[0017]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點和積極效果是:一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，引入了新的儲能控制方法，通過制定合理的控制策略，可實現(xiàn)儲能在主網(wǎng)故障時為系統(tǒng)供電，主網(wǎng)恢復(fù)后儲能實現(xiàn)并網(wǎng)，以及儲能故障后的快速切除，通過該儲能控制方法的應(yīng)用，可提高電網(wǎng)供電可靠性，進一步擴展儲能應(yīng)用領(lǐng)域，減輕電網(wǎng)負擔。本發(fā)明所采用的儲能控制方法運用阻抗檢測的原理，使得儲能系統(tǒng)控制更加有效迅速的進行，有效保障負荷供電可靠性，同時可減少電網(wǎng)建設(shè)，平滑功率波動，對保障電網(wǎng)安全起到積極作用在。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是一種基于阻抗檢測的儲能控制方法的控制流程圖；
[0019]圖2是一種基于阻抗檢測的儲能系統(tǒng)控制示意圖；
[0020]圖3是一種基于阻抗檢測的儲能控制方法中采用的阻抗測量原理示意圖；
[0021]圖4為儲能逆變器PQ控制結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖5儲能逆變器VF控制結(jié)構(gòu)圖。
[0023]圖中:1、信號發(fā)生器；2、音頻放大器；3、耦合電容；4、主網(wǎng)等值電源；5、主網(wǎng)阻抗；
6、儲能系統(tǒng)等值電源；7、儲能系統(tǒng)阻抗。

【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明創(chuàng)造的具體實施例做詳細說明。
[0025]如圖1-3所示，一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，包括如下控制流程:
[0026]步驟1:檢測電路檢測開關(guān)檢測點A處的阻抗變化，若無，則繼續(xù)監(jiān)控；若有，則轉(zhuǎn)到步驟2 ；
[0027]步驟2:將監(jiān)控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監(jiān)控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷監(jiān)控信號是否滿足策略I觸發(fā)條件，不滿足，則結(jié)束；滿足，則轉(zhuǎn)到步驟3 ；
[0028]步驟3:將開關(guān)斷開的觸發(fā)信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關(guān)斷開，并反饋PCS，將儲能系統(tǒng)的控制方式由VF轉(zhuǎn)換為PQ ；
[0029]步驟4:測控保護對開關(guān)檢測點A、負荷開關(guān)點C、儲能系統(tǒng)并網(wǎng)開關(guān)點B數(shù)據(jù)量信號反饋給能量管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)判斷數(shù)據(jù)是否與策略變化相符，若相符，則結(jié)束；若不相符，則儲能發(fā)生問題，保護動作，儲能開關(guān)動作；
[0030]步驟5:檢測電路再度檢測到開關(guān)檢測點A阻抗變化，則轉(zhuǎn)到步驟6 ；
[0031 ] 步驟6:將監(jiān)控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監(jiān)控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷信號是否滿足策略2觸發(fā)條件，不滿足，則結(jié)束；滿足，則轉(zhuǎn)到步驟7 ；
[0032]步驟7:將開關(guān)斷開的觸發(fā)信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關(guān)檢測點A開關(guān)閉合，并反饋PCS，將儲能系統(tǒng)的控制方式由PQ轉(zhuǎn)換為VF，電網(wǎng)正常運行。
[0033]圖1所示的流程圖中的“結(jié)束”表示系統(tǒng)當前可處于穩(wěn)定狀態(tài)；如圖4、5所示，所述策略I表示PQ控制方式，其控制目標是使儲能輸出的有功功率和無功功率等于參考功率。此時電網(wǎng)提供微網(wǎng)電壓與頻率的支撐，當儲能逆變器輸出的功率與參考功率不等時，誤差信號不為零，從而PI調(diào)節(jié)器進行無靜差跟蹤調(diào)節(jié)，直至誤差信號為零，即儲能逆變器輸出的功率恢復(fù)至參考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目標是儲能輸出電壓的幅值和頻率維持不變。此時儲能系統(tǒng)為微網(wǎng)系統(tǒng)的主電源，通過對有功功率和無功功率參考值的改變確保系統(tǒng)的頻率和分布式電源所接交流母線處的電壓幅值分別等于其參考值。
[0034]圖2為本發(fā)明的儲能系統(tǒng)控制示意圖，實線為供電線路，虛線為信號線，圖中開關(guān)A點處即為開關(guān)檢測點，開關(guān)B點處為儲能系統(tǒng)并網(wǎng)開關(guān)，開關(guān)C點處負荷開關(guān)。模式控制器控制A開關(guān)完成控制策略，將信號反饋給PCS，進行VF與PQ控制的模式切換。儲能系統(tǒng)通過BMS來協(xié)調(diào)管理，BMS判斷電池狀態(tài)，將信號傳遞給PCS進行管理。測控保護裝置采集開關(guān)A、儲能系統(tǒng)并網(wǎng)開關(guān)B、負荷開關(guān)C的數(shù)據(jù)量，并將數(shù)據(jù)傳遞給能量管理系統(tǒng)，信號異常時，保護動作。能量管理系統(tǒng)可采集測控保護及PCS的反饋信號進行管理。當阻抗檢測裝置再度檢測到信號變化，通過信號傳遞和模式控制器控制，A點開關(guān)閉合，儲能系統(tǒng)控制方式由PQ轉(zhuǎn)換到VF控制。其中，模式控制器的作用是接受和反饋控制信號，控制開關(guān)，實現(xiàn)控制策略；測控保護具有測量、采集和傳輸數(shù)的功能，也可保護線路，在線路發(fā)生異常時保護動作；能量管理系統(tǒng)(Energy Management System)是以計算機技術(shù)和電力系統(tǒng)應(yīng)用軟件技術(shù)為支撐的現(xiàn)代電力系統(tǒng)綜合自動化系統(tǒng)，也是能量系統(tǒng)和信息系統(tǒng)的一體化或集成，一般包括數(shù)據(jù)收集、能量管理和網(wǎng)絡(luò)分析三大功能；PCS, PCS即Process Control System的縮寫，意思是“過程控制系統(tǒng)”，可以實現(xiàn)遠程控制；BMS，電池管理系統(tǒng)(BMS)是電池與用戶之間的紐帶，提高電池的利用率，防止電池出現(xiàn)過度充電和過度放電，延長電池的使用壽命，監(jiān)控電池的狀態(tài)；PQ為孤島狀態(tài)，VF為并網(wǎng)狀態(tài)。
[0035]一般主網(wǎng)儲能所接入的電網(wǎng)容量很大，且電網(wǎng)的的等效阻抗很?。涣硪环矫?，儲能系統(tǒng)容量相對很小，且等值阻抗相對較大。當一般主網(wǎng)儲能和儲能系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，從開關(guān)檢測點A處來看，系統(tǒng)等值阻抗為一般主網(wǎng)儲能與儲能系統(tǒng)阻抗的并聯(lián)，表現(xiàn)的數(shù)值較??；當開關(guān)檢測點A處斷開時，儲能系統(tǒng)處于孤島狀態(tài)時，從開關(guān)檢測點A上來看，系統(tǒng)等值阻抗就等于儲能系統(tǒng)的等值阻抗，數(shù)值較大。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，串聯(lián)負荷電阻R2。因此，檢測開關(guān)檢測點A處的電阻值可以發(fā)現(xiàn)，儲能處于并網(wǎng)狀態(tài)時A處等值阻抗為主網(wǎng)與儲能及負荷并聯(lián)下的阻抗，其值通常很?。晃㈦娋W(wǎng)處于孤島狀態(tài)時，A處的等值阻抗通常較大，僅為儲能阻抗與負荷的并聯(lián)值。
[0036]圖3為阻抗變化檢測點檢測原理圖，信號源選擇一個電壓源，發(fā)出高頻信號，該信號可等比例放大微電網(wǎng)阻抗及主網(wǎng)阻抗。C1作為耦合電容用來隔離工頻分量，阻抗Z1由C1和R1構(gòu)成，虛線單元與連接電阻R2與串聯(lián)，L2和C2構(gòu)成諧振頻率為工頻的串聯(lián)諧振電路。通過測量U3電壓的變化情況來進行孤島狀態(tài)判斷。
[0037]—種基于阻抗檢測的儲能控制方法，引入了新的儲能控制方法，通過制定合理的控制策略，可實現(xiàn)儲能在主網(wǎng)故障時為系統(tǒng)供電，主網(wǎng)恢復(fù)后儲能實現(xiàn)并網(wǎng)，以及儲能故障后的快速切除，通過該儲能控制方法的應(yīng)用，可提高電網(wǎng)供電可靠性，進一步擴展儲能應(yīng)用領(lǐng)域，減輕電網(wǎng)負擔。本發(fā)明所采用的儲能控制方法運用阻抗檢測的原理，使得儲能系統(tǒng)控制更加有效迅速的進行，有效保障負荷供電可靠性，同時可減少電網(wǎng)建設(shè)，平滑功率波動，對保障電網(wǎng)安全起到積極作用在。
[0038]以上對本發(fā)明創(chuàng)造的一個實施例進行了詳細說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例，不能被認為用于限定本發(fā)明創(chuàng)造的實施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明創(chuàng)造的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，其特征在于:包括如下控制流程: 步驟1:檢測電路檢測開關(guān)檢測點處的阻抗變化，若無，則繼續(xù)監(jiān)控；若有，則轉(zhuǎn)到步驟2 ； 步驟2:將監(jiān)控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監(jiān)控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷監(jiān)控信號是否滿足策略I觸發(fā)條件，不滿足，則結(jié)束；滿足，則轉(zhuǎn)到步驟3 ； 步驟3:將開關(guān)斷開的觸發(fā)信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關(guān)斷開，并反饋PCS，將儲能系統(tǒng)的控制方式由VF轉(zhuǎn)換為PQ ； 步驟4:測控保護對開關(guān)檢測點、負荷開關(guān)點、儲能系統(tǒng)并網(wǎng)開關(guān)點數(shù)據(jù)量信號反饋給能量管理系統(tǒng)，能量管理系統(tǒng)判斷數(shù)據(jù)是否與策略變化相符，若相符，則結(jié)束；若不相符，則儲能發(fā)生問題，保護動作，儲能開關(guān)動作； 步驟5:檢測電路再度檢測到開關(guān)檢測點阻抗變化，則轉(zhuǎn)到步驟6 ； 步驟6:將監(jiān)控信號傳遞給模式控制器，模式控制器將該監(jiān)控信號傳遞給PCS，PCS反映信號，進行策略分析，判斷信號是否滿足策略2觸發(fā)條件，不滿足，則結(jié)束；滿足，則轉(zhuǎn)到步驟7 ; 步驟7:將開關(guān)斷開的觸發(fā)信號傳遞給模式控制器，模式控制器控制開關(guān)檢測點開關(guān)閉合，并反饋PCS，將儲能系統(tǒng)的控制方式由PQ轉(zhuǎn)換為VF，電網(wǎng)正常運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于阻抗檢測的儲能控制方法，其特征在于:所述策略I表示PQ控制方式，其控制目標是使儲能輸出的有功功率和無功功率等于參考功率，此時電網(wǎng)提供微網(wǎng)電壓與頻率的支撐，當儲能逆變器輸出的功率與參考功率不等時，誤差信號不為零，從而PI調(diào)節(jié)器進行無靜差跟蹤調(diào)節(jié)，直至誤差信號為零，即儲能逆變器輸出的功率恢復(fù)至參考功率；策略2表示VF控制方式，其控制目標是儲能輸出電壓的幅值和頻率維持不變，此時儲能系統(tǒng)為微網(wǎng)系統(tǒng)的主電源，通過對有功功率和無功功率參考值的改變確保系統(tǒng)的頻率和分布式電源所接交流母線處的電壓幅值分別等于其參考值。
【文檔編號】H02J3/28GK104242328SQ201410447153
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】陸志剛, 郭海峰, 張百華, 黎小林, 許樹楷, 楊柳, 陳滿, 李勇琦, 劉潔 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 中國南方電網(wǎng)有限責任公司調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司, 天津天大求實電力新技術(shù)股份有限公司