本發(fā)明屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域，尤其涉及一種微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益突出的大背景下，研究開發(fā)綠色清潔的可再生能源已成為世界各國的能源發(fā)展戰(zhàn)略和技術(shù)方向。由于地域及環(huán)境的影響，分布式能源在我國東部地區(qū)迅速發(fā)展。微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電的有效承載方式，充分汲取分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)，與大電網(wǎng)互為支撐，可以使用戶得到不間斷的可靠供電。目前，微電網(wǎng)具有孤島運(yùn)行（或獨(dú)立運(yùn)行）和并網(wǎng)運(yùn)行兩種不同的運(yùn)行模式，以及轉(zhuǎn)換過程的中間模式，對(duì)此已經(jīng)提出多種控制策略以保持微電網(wǎng)狀態(tài)切換的穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)微電網(wǎng)的可靠性，它的工作容量有限，抗擾動(dòng)能力弱，工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)分布式電源輸出功率突變、大面積負(fù)荷的瞬時(shí)接入或脫落等瞬態(tài)事件，降低了微電網(wǎng)的可靠性。

同時(shí)，風(fēng)能和光伏等間歇性電源固有的隨機(jī)性和間歇性特點(diǎn)，導(dǎo)致其規(guī)模化接入對(duì)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)度、調(diào)峰調(diào)頻和備用容量規(guī)劃等方面帶來很大挑戰(zhàn)，同時(shí)還會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和電能質(zhì)量帶來不利影響。為了有效解決上述問題，微電網(wǎng)作為集成分布式電源的良好解決方案，已成為當(dāng)前電力行業(yè)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。

微電網(wǎng)作為分布式發(fā)電的一種必然網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是由分布式電源、電力電子裝置以及負(fù)荷構(gòu)成的一種新型發(fā)配電力系統(tǒng)。它既能作為一個(gè)自治系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，又能作為一個(gè)可控單元并網(wǎng)運(yùn)行。目前，微電網(wǎng)的控制方案包括微電網(wǎng)分布式電源的控制和系統(tǒng)整體控制。微電網(wǎng)的整體控制策略包括主從控制、對(duì)等控制和分層控制。分布式電源的控制主要有：有功、無功(PQ)控制，下垂控制和恒電壓頻率控制。由于微電網(wǎng)含有多種類型的微電源，運(yùn)行時(shí)需要對(duì)微電源、負(fù)荷以及儲(chǔ)能進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，維持系統(tǒng)的有功和無功功率的平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制控制方法及控制系統(tǒng)?，F(xiàn)階段新能源并網(wǎng)以及發(fā)電模式的變革成為必然趨勢(shì)，為此本發(fā)明考慮微電網(wǎng)的新能源消納問題，針對(duì)微電網(wǎng)群的電壓穩(wěn)定進(jìn)行控制，從而更為高效靈活的保證微電網(wǎng)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定特性。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出了一種微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)，包括信息采集系統(tǒng)、電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、基于支持向量機(jī)的電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)電光伏預(yù)測(cè)系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)與功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

所述信號(hào)采集系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)包括各微電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷的運(yùn)行數(shù)據(jù)、微電源的功率出力數(shù)據(jù)以及并網(wǎng)點(diǎn)PCC母線的電壓與相角數(shù)據(jù)；所述電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括電壓、相角和電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)；所述基于支持向量機(jī)的電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包支持支持向量機(jī)的指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)；所述的風(fēng)電光伏預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括風(fēng)電光伏的功率出力預(yù)測(cè)；所述的負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括負(fù)荷功率的預(yù)測(cè)；所述功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括對(duì)控制參考信號(hào)的分析、各預(yù)測(cè)信號(hào)的比對(duì)以及各無功補(bǔ)償、可控微電源和負(fù)荷的控制。

微電網(wǎng)的構(gòu)成主要有光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)以及各種無功補(bǔ)償裝置，內(nèi)部負(fù)荷包括居民負(fù)荷，小型業(yè)負(fù)荷等。

本發(fā)明還公開了所述微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的控制方法，具體步驟如下：

步驟一， 在電網(wǎng)無負(fù)荷工作狀態(tài)下，采集微電網(wǎng)空載狀態(tài)下PCC并網(wǎng)點(diǎn)以及微電網(wǎng)內(nèi)部各母線的電壓與相角數(shù)據(jù)，并將此作為計(jì)算微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)的靜態(tài)初始值。

步驟二，在微電網(wǎng)建成運(yùn)行到當(dāng)前時(shí)刻的這段時(shí)間內(nèi)，將微電網(wǎng)的電壓相角與L_i指標(biāo)（以式（1）計(jì)算）數(shù)據(jù)構(gòu)建歷史數(shù)據(jù)庫。

式中，L是電壓穩(wěn)定性指標(biāo)，V₀是空載狀態(tài)下負(fù)荷母線的電壓，θ₀是初始相角，V_L是正常運(yùn)行下負(fù)荷母線的電壓，θ_L是正常運(yùn)行狀態(tài)下的相角。

步驟三，通過信號(hào)采集系統(tǒng)設(shè)置采樣間隔時(shí)間，優(yōu)選為5分鐘；實(shí)時(shí)采集當(dāng)前微電網(wǎng)PCC并網(wǎng)點(diǎn)以及微網(wǎng)內(nèi)部各負(fù)荷母線的電壓與相角的動(dòng)態(tài)測(cè)量值，并計(jì)算實(shí)時(shí)的微電網(wǎng)各母線的電壓穩(wěn)定性指標(biāo)L_i。

步驟四，為了保證微電網(wǎng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和每次計(jì)算速度的要求，隨機(jī)抽取信息數(shù)據(jù)庫中具有一個(gè)月的樣本數(shù)據(jù)量與當(dāng)前實(shí)時(shí)采集信息，通過支持向量機(jī)訓(xùn)練和回歸預(yù)測(cè)出下一時(shí)間段的微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)。

步驟五，因考慮微電網(wǎng)內(nèi)部微電源發(fā)電的間歇性與波動(dòng)性以及負(fù)荷的隨機(jī)性，采集如下信息：（1）風(fēng)電光伏微電源的功率出力數(shù)據(jù)；（2）微電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)變化數(shù)據(jù)。構(gòu)建數(shù)據(jù)庫并利用支持向量機(jī)算法對(duì)微電源出力與負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

步驟六，設(shè)定微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)為1的參考值，微電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷數(shù)據(jù)以最大負(fù)荷的0.75倍作為參考值，風(fēng)電光伏微電源的功率出力以其最大功率出力的2/3倍作為參考值。

步驟七，將步驟四中L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)值、負(fù)荷數(shù)據(jù)以及風(fēng)電光伏微電源的功率出力數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)值、設(shè)定的參考值和參考值與實(shí)測(cè)值誤差的絕對(duì)值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的輸入量。

步驟八，將控制輸出數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)相結(jié)合，控制微電網(wǎng)內(nèi)部各無功補(bǔ)償器的無功補(bǔ)償量，以及參與蓄電池的控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部的無功調(diào)節(jié)。

本發(fā)明提供了一種微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制方法及控制系統(tǒng)，通過微電網(wǎng)并網(wǎng)PCC母線與內(nèi)部負(fù)荷母線電壓、相角的實(shí)時(shí)采集，計(jì)算當(dāng)前微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定指標(biāo)，利用支持向量機(jī)算法預(yù)測(cè)微電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定指標(biāo)、負(fù)荷以及風(fēng)電光伏的出力，并以此作為微電網(wǎng)內(nèi)各無功補(bǔ)償、微電網(wǎng)可控電源以及儲(chǔ)能的控制參考信號(hào)。通過閉環(huán)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部無功自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制，在滿足電壓穩(wěn)定的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上，通過智能調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)微電網(wǎng)的快速發(fā)展。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明信號(hào)采集系統(tǒng)的示意圖；

圖3是本發(fā)明電壓穩(wěn)定性指標(biāo)L_i的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；

圖4是本發(fā)明支持向量機(jī)的電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；

圖5是本發(fā)明微電源功率出力預(yù)測(cè)的示意圖；

圖6是本發(fā)明負(fù)荷預(yù)測(cè)的示意圖；

圖7是本發(fā)明功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的示意圖；

圖8是本發(fā)明功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作流程圖。

圖中，1-并網(wǎng)母線以及各負(fù)荷母線，2-并網(wǎng)點(diǎn)母線以及各母線的電壓，3-并網(wǎng)點(diǎn)母線以及各母線的相角，4-各母線的電壓穩(wěn)定指標(biāo)L_i，5-電壓穩(wěn)定指標(biāo)的預(yù)測(cè)值，6-風(fēng)力發(fā)電出力，7-光伏發(fā)電出力，8-風(fēng)電光伏的出力預(yù)測(cè)值，9-工業(yè)負(fù)荷，10-居民負(fù)荷A，11-居民負(fù)荷B，12-負(fù)荷預(yù)測(cè)值，13-電壓穩(wěn)定性指標(biāo)參考值，14-負(fù)荷參考值，15-風(fēng)電光伏出力參考值，16-無功補(bǔ)償器1控制指令輸出，17-無功補(bǔ)償器2 指令輸出，18-燃?xì)廨啓C(jī)控制指令輸出，19-蓄電池控制指令輸出。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限定。

微電網(wǎng)的構(gòu)成主要有光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電系統(tǒng)以及各種無功補(bǔ)償裝置，內(nèi)部負(fù)荷包括居民負(fù)荷，小型業(yè)負(fù)荷等。

實(shí)施例：如圖1所示，一種微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)，包括信號(hào)采集系統(tǒng)、電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，基于支持向量機(jī)的電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)、風(fēng)電光伏出力預(yù)測(cè)系統(tǒng)、負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)與功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

信號(hào)采集系統(tǒng)如圖2所示，采集并網(wǎng)點(diǎn)母線以及為微電網(wǎng)內(nèi)部各負(fù)荷母線的電壓與相角，其中采集過程通過鎖相環(huán)技術(shù)進(jìn)行。利用計(jì)算機(jī)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以額定值作為標(biāo)準(zhǔn)考慮其數(shù)據(jù)的誤差范圍，保證采集的信號(hào)的準(zhǔn)確性。

電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖3所示，主要對(duì)信號(hào)采集到當(dāng)前時(shí)刻微電網(wǎng)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)以及內(nèi)部各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓2和相角3進(jìn)行公式計(jì)算求取電壓穩(wěn)定L_i指標(biāo)，本發(fā)明中每次求四組，分別為居民負(fù)荷A，居民負(fù)荷B，工業(yè)負(fù)荷以及并網(wǎng)點(diǎn)母線電壓穩(wěn)定指標(biāo)。對(duì)采集到的電壓2、相角3和計(jì)算出的L_i指標(biāo)進(jìn)行分組編號(hào)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和存儲(chǔ)。

基于支持向量機(jī)的電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)系統(tǒng)如圖4所示，利用采集到的各點(diǎn)當(dāng)前的電壓相角數(shù)據(jù)以及電壓、相角和L_i指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)，利用支持向量機(jī)算法對(duì)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，提前預(yù)測(cè)微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定情況。

風(fēng)電光伏預(yù)測(cè)系統(tǒng)如圖5所示，考慮風(fēng)電與光伏發(fā)電的間歇性與波動(dòng)性，對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)各微源的有功無功進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)，構(gòu)建風(fēng)電光伏的功率出力數(shù)據(jù)庫與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并利用支持向量機(jī)對(duì)微源出力進(jìn)行預(yù)測(cè)。其中主要包括6-風(fēng)電出力數(shù)據(jù)，7-光伏出力數(shù)據(jù)，8-風(fēng)電光伏的出力預(yù)測(cè)值。

負(fù)荷預(yù)測(cè)系統(tǒng)如圖6所示，了解微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷的變化情況，對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)各負(fù)荷的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)。構(gòu)建其日負(fù)荷曲線以及月負(fù)荷曲線，構(gòu)建負(fù)荷出力數(shù)據(jù)庫與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并利用支持向量機(jī)對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)。

功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖7和8所示，將預(yù)測(cè)值與參考值進(jìn)行比較完成提前的預(yù)防控制。以電壓穩(wěn)定L_i指標(biāo)為微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定判別指標(biāo)，先考慮通過指標(biāo)判別微電網(wǎng)是否出現(xiàn)電壓穩(wěn)定性問題，若穩(wěn)定，則正常運(yùn)行，若不穩(wěn)定，則考慮負(fù)荷是否過重；若負(fù)荷過重，則對(duì)該饋線進(jìn)行無功補(bǔ)償；如果指標(biāo)仍然不滿足要求，則考慮提高可控微源的功率出力以及蓄電池在微電網(wǎng)內(nèi)維持功率平衡的能力；若負(fù)荷沒有過重，則將給出的參考值，考慮風(fēng)電光伏出力的隨機(jī)性與波動(dòng)性對(duì)負(fù)荷母線的電壓波動(dòng)影響；出力波動(dòng)大，同樣考慮提高可控微源的功率出力以及蓄電池的功率調(diào)節(jié)能力；如果以上措施都不能滿足指標(biāo)的要求就采取切負(fù)荷措施，保證微電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

具體實(shí)施步驟如下：

步驟一， 在電網(wǎng)無負(fù)荷工作狀態(tài)下，采集微電網(wǎng)空載狀態(tài)下PCC并網(wǎng)點(diǎn)以及微電網(wǎng)內(nèi)部各母線的電壓與相角數(shù)據(jù)，并將此作為計(jì)算微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)的靜態(tài)初始值。

步驟二，在微電網(wǎng)建成運(yùn)行到當(dāng)前時(shí)刻的這段時(shí)間內(nèi)，將微電網(wǎng)的電壓相角與L_i指標(biāo)（以式（1）計(jì)算）數(shù)據(jù)構(gòu)建歷史數(shù)據(jù)庫。

式中，L是電壓穩(wěn)定性指標(biāo)，V₀是空載狀態(tài)下負(fù)荷母線的電壓，θ₀是初始相角，V_L是正常運(yùn)行下負(fù)荷母線的電壓，θ_L是正常運(yùn)行狀態(tài)下的相角。

步驟三，通過信號(hào)采集系統(tǒng)以5分鐘為采樣的間隔，實(shí)時(shí)采集當(dāng)前微電網(wǎng)PCC并網(wǎng)點(diǎn)以及微網(wǎng)內(nèi)部各負(fù)荷母線的電壓與相角的動(dòng)態(tài)測(cè)量值，并計(jì)算實(shí)時(shí)的微電網(wǎng)各母線的電壓穩(wěn)定性指標(biāo)L_i。

步驟四，為了保證微電網(wǎng)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和每次計(jì)算速度的要求，隨機(jī)抽取信息數(shù)據(jù)庫中具有一個(gè)月的樣本數(shù)據(jù)量與當(dāng)前實(shí)時(shí)采集信息，通過支持向量機(jī)訓(xùn)練和回歸預(yù)測(cè)出下一時(shí)間段的微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)。

步驟五，因考慮微電網(wǎng)內(nèi)部微電源發(fā)電的間歇性與波動(dòng)性以及負(fù)荷的隨機(jī)性，采集如下信息：（1）風(fēng)電光伏微電源的功率出力數(shù)據(jù)；（2）微電網(wǎng)負(fù)荷狀態(tài)變化數(shù)據(jù)。構(gòu)建數(shù)據(jù)庫并利用支持向量機(jī)算法對(duì)微電源出力與負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

步驟六，設(shè)定微電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性L_i指標(biāo)為1的參考值，微電網(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷數(shù)據(jù)以最大負(fù)荷的0.75倍作為參考值，風(fēng)電光伏微電源的功率出力以其最大功率出力的2/3倍作為參考值。

步驟七，將步驟四中L_i指標(biāo)預(yù)測(cè)值、負(fù)荷數(shù)據(jù)以及風(fēng)電光伏微電源的功率出力數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)值、設(shè)定的參考值和參考值與實(shí)測(cè)值誤差的絕對(duì)值作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的輸入量。

步驟八，將控制輸出數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理與微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)相結(jié)合，控制微電網(wǎng)內(nèi)部各無功補(bǔ)償器的無功補(bǔ)償量，以及參與蓄電池的控制調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)內(nèi)部的無功調(diào)節(jié)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。