利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明所述的一種利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)及其控制方法，包括交流主網、直流微電網和交流微電網，所述直流微電網通過逆變器與交流微電網相連，所述交流主網的進線端經開關元件一與交流主網的主網母線相連，所述交流微電網中的交流母線經開關元件二與主網母線相連，所述交流微電網包括多個負荷，每個負荷通過至少兩個支路開關元件與交流母線相連，所述逆變器通過聯絡開關元件與至少兩個負荷相連。本發(fā)明解決了交流微電網內部故障后恢復對負荷供電的難題，同時也有益于最大限度的利用可再生能源所發(fā)的電量。
【專利說明】利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)及其控制方法
[0001]
【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及微電網領域，具體涉及一種利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0003]將分布式發(fā)電系統(tǒng)以微電網的形式接入大電網并網運行，與大電網互為支撐，是發(fā)揮分布式發(fā)電系統(tǒng)效能的最有效方式。微電網是將電源、負荷、儲能裝置形成一小型發(fā)配電系統(tǒng)，是一個能夠實現自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)，既可以與大電網并網運行，也可以孤島運行。
[0004]微電網可以 是交流微電網，也可以是直流微電網。交流微電網中的電源、負荷、儲能裝置相互之間是經過交流線路以及交流變壓器相連的，而直流微電網是將直流電源、直流負荷、儲能裝置相互之間通過直流母線連接在一起。直流微電網通常經逆變器與交流電網相連。
[0005]光伏發(fā)電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變?yōu)殡娔艿囊环N技術。太陽能電池可將太陽的光能變成電能，產生直流電。當許多個電池串聯或并聯起來就可以成為有比較大的輸出功率的太陽能電池方陣。若太陽能電池與建筑物結合便形成建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)，以建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)為主要形式的分布式電源最方便構成高密度光伏發(fā)電系統(tǒng)。所謂高密度光伏發(fā)電系統(tǒng)，即在地理位置較為接近，太陽輻照及其變化基本一致的某一區(qū)域內有多個光伏發(fā)電系統(tǒng)。因此，高密度光伏發(fā)電系統(tǒng)非常適宜構成直流微電網。
[0006]目前有關微電網的相關研究和工程示范多采用交流微電網的方式。當大電網出現故障時，交流微電網可以孤島運行。顯然有了交流微電網使得交流微電網內負荷的供電可靠性得到了提升。但當前技術層面亟待解決的難題是:如何實現交流微電網孤島運行期間在發(fā)生故障時的故障點隔離，以及如何解決隔離后的交流微電網恢復對負荷繼續(xù)供電的問題。
[0007]
【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的方法，該方法能夠實現對失電負荷的供電以及脫網逆變器重新并網運行。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)，包括交流主網、直流微電網和交流微電網，所述直流微電網通過逆變器與交流微電網相連，所述交流主網的進線端經開關元件一與交流主網的主網母線相連，所述交流微電網中的交流母線經開關元件二與主網母線相連，所述交流微電網包括多個負荷，每個負荷通過至少兩個支路開關元件與交流母線相連，所述逆變器通過聯絡開關元件與至少兩個負荷相連。
[0010]利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的方法，包括以下步驟:
(1)通過測控裝置監(jiān)測微電網內、外部是否出現故障，若無故障，系統(tǒng)處于正常并網運行狀態(tài)；
(2)當交流主網出現故障時，斷開交流微電網與交流主網母線相連的開關元件，微電網由與主網并網運行轉為孤島運行；
(3)當交流主網恢復正常運行時，通過測控裝置調整微電網內部分布式電源的交流輸出電壓大小及相位，滿足并網條件時，閉合交流微電網與交流主網母線相連的開關元件，交流微電網重新并入交流主網運行；
(4)交流微電網內部出現故障時，斷開與故障點相連的開關元件，測控裝置檢測到相應的開關元件處于斷開狀態(tài)后，若交流負荷失電，則先后向接在交流負荷電源輸入端的聯絡開關元件和接在逆變器交流輸出端的聯絡開關元件發(fā)出合閘命令，完成逆變器由正常運行狀態(tài)到特定運行狀態(tài)的轉換，恢復對失電的交流負荷供電；
(5)當微電網內部故障處理完畢后，通過測控裝置先斷開聯絡開關元件，后閉合支路開關元件恢復對失電的負荷的供電。
[0011]所述步驟(4)中，當微電網內的交流負荷失去電源時，閉合與該負荷相連的聯絡開關元件，恢復逆變器對該負荷的供電；當逆變器脫網時，則閉合該逆變器與相鄰交流負荷之間的聯絡開關元件，使逆變器更換路徑重新并網運行。
[0012]所述步驟(1)、(3)、(4)、(5)中所述測控裝置能夠根據與逆變器交流輸出端相連開關元件的斷開狀態(tài)，以及系統(tǒng)的電壓情況，向逆變器發(fā)出不同運行模式指令。
[0013]所述逆變器能夠根據測控裝置指令進行并網運行模式和孤島運行模式的正確切換。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所述的微電網負荷供電系統(tǒng)及其控制方法，無論微電網處并網運行或是孤島運行時，都能通過測控裝置對逆變器交流輸出端的聯絡開關元件和交流微電網內的負荷之間的聯絡線的開關元件進行投切控制，實現了對失電負荷的供電以及脫網逆變器重新并網。既解決了微電網內部故障后恢復對負荷供電的難題，同時也有益于最大限度利用可再生能源所發(fā)的電量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的微電網系統(tǒng)主結線示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0017]利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)，包括交流主網、直流微電網和交流微電網，直流微電網通過逆變器與交流微電網相連，交流主網的進線端經開關元件一 QFl與交流主網中的主網母線相連，交流微電網中的交流母線經開關元件二 QF2與主網母線相連，交流微電網包括多個負荷，每個負荷通過至少兩個支路開關元件與交流母線相連，逆變器通過兩個聯絡開關元件與至少兩個負荷相連。[0018]在本實施例中，交流微電網內部的負荷單元有4條負載線路，分別為L5、L6、L7、L8、；其中兩條負載線路L5、L6可以和逆變器5相連接，另二條負載線路L7、L8可以和逆變器6相連接。如圖1所示，圖中AC/DC為逆變器；線路L5通過兩臺開關元件QF7、QF8將負荷I與電源相連，線路L6通過QF9、QFlO及QFlI將負荷2與電源相連，逆變器5通過開關元件QF12以及開關元件QF9、QFlO與其它交流電源并網運行，逆變器5通過兩個開關元件QF14、QF13與負荷I相連，還通過開關元件QF11、QF12與負荷2相連。線路L7通過開關元件QF15、QF16將負荷3與電源相連，線路L8通過開關元件QF17、QF18將負荷4與電源相連，線路L9通過開關元件QF19、QF20與逆變器6相連，逆變器6經開關元件QF21、QF22、QF23可以分別和負荷3、負荷4相連。直流側接于直流微電網母線的逆變器5和逆變器6的容量，以及儲能元件和其它能夠運行的電源容量之和能夠滿足交流微電網內部交流負荷在一段時間內正常運行的要求。
[0019]當交流主網正常運行時，微電網中的開關元件QF2、QF6 — QF11、QF15 — QF19處閉合狀態(tài)，逆變器5、逆變器6經開關元件QF12與QF20接入交流電網實現并網運行，逆變器5和逆變器6至負荷之間聯絡線上的開關元件QF13、QF14、QF21、QF22和QF23處于斷開狀態(tài)。當電力系統(tǒng)發(fā)生故障，QF2立刻打開，交流微電網由與主電網并網運行轉為孤島運行。
[0020]當交流微電網內部發(fā)生故障，若設線路L5短路，保護動作令開關元件QF7、QF8斷開，負荷I失去電源，通過測控裝置閉合開關元件QF13、QF14，此時逆變器5經聯絡線2恢復了對負荷I的供電；若設線路L9短路，保護動作令開關元件QF19、QF20斷開，逆變器6脫離微電網，通過測控裝置閉合開關元件QF22、QF21，此時逆變器5經過聯絡線3重新并入微電網；若設線路L6短路，保護動作令開關元件QF9、QFlO斷開，此時逆變器5可不間斷對負荷2供電。
[0021]當交流主網恢復正常運行時，通過測控裝置調整微電網內部分布式電源的交流輸出電壓大小及相位，當滿足并網條件時，閉合開關元件二 QF2，恢復到微電網并網運行狀態(tài)；當微電網內部故障處理完畢恢復正常時，通過測控裝置采用先斷開聯絡開關元件而后再閉合線路開關元件的方法恢復對失電的負荷供電或恢復逆變器5經線路并入微電網運行。
[0022]所述測控裝置能夠根據與逆變器交流輸出端相連開關元件的斷開狀態(tài)，及系統(tǒng)電壓的情況，向逆變器發(fā)出不同運行模式指令。當檢測到逆變器交流輸出端任何一臺開關元件對側有電壓時，向逆變器發(fā)出采用并網運行模式指令，當檢測到兩臺開關元件對側均無電壓時，則向逆變器發(fā)出采用孤島運行模式指令。
【權利要求】
1.利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的系統(tǒng)，包括交流主網、直流微電網和交流微電網，所述直流微電網通過逆變器與交流微電網相連，其特征在于:所述交流主網的進線端經開關元件一與交流主網的主網母線相連，所述交流微電網中的交流母線經開關元件二與主網母線相連，所述交流微電網包括多個負荷，每個負荷通過至少兩個支路開關元件與交流母線相連，所述逆變器通過聯絡開關元件與至少兩個負荷相連。
2.利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的方法，包括以下步驟: (1)通過測控裝置監(jiān)測微電網內、外部是否出現故障，若無故障，系統(tǒng)處于正常并網運行狀態(tài)； (2)當交流主網出現故障時，斷開交流微電網與交流主網母線相連的開關元件，微電網由與主網并網運行轉為孤島運行； (3)當交流主網恢復正常運行時，通過測控裝置調整微電網內部分布式電源的交流輸出電壓大小及相位，滿足并網條件時，閉合交流微電網與交流主網母線相連的開關元件，交流微電網重新并入交流主網運行； (4)交流微電網內部出現故障時，斷開與故障點相連的開關元件，測控裝置檢測到相應的開關元件處于斷開狀態(tài)后，若交流負荷失電，則先后向接在交流負荷電源輸入端的聯絡開關元件和接在逆變器交流輸出端的聯絡開關元件發(fā)出合閘命令，完成逆變器由正常運行狀態(tài)到特定運行狀態(tài)的轉換，恢復對失電的交流負荷供電； (5)當微電網內部故障處理完畢后，通過測控裝置先斷開聯絡開關元件，后閉合支路開關元件恢復對失電的 負荷的供電。
3.根據權利要求2所述的一種利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，當微電網內的交流負荷失去電源時，閉合與該負荷相連的聯絡開關元件，恢復逆變器對該負荷的供電；當逆變器脫網時，則閉合該逆變器與相鄰交流負荷之間的聯絡開關元件，使逆變器更換路徑重新并網運行。
4.根據權利要求2所述的一種利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的方法，其特征在于:所述步驟(1)、(3)、(4)、(5)中所述測控裝置能夠根據與逆變器交流輸出端相連開關元件的斷開狀態(tài)，以及系統(tǒng)的電壓情況，向逆變器發(fā)出不同運行模式指令。
5.根據權利要求4所述的一種利用逆變器恢復對交流微電網負荷供電的方法，其特征在于:所述逆變器能夠根據測控裝置指令進行并網運行模式和孤島運行模式的正確切換。
【文檔編號】H02J3/00GK104022567SQ201410276136
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權日:2014年6月20日
【發(fā)明者】孫鳴 申請人:孫鳴