一种构网型储能变流器并离网切换方法及系统与流程

本发明涉及储能变流器控制，具体为一种构网型储能变流器并离网切换方法及系统。

背景技术：

1、构网型储能变流器通常与储能电池及微电网交流母线连接，并经公共连接点断路器接入上级电网，重要负荷连接于微电网侧。并网运行时，储能变流器与上级电网共同向负荷供电；上级电网发生故障后，保护装置启动并使断路器分闸，储能变流器转为独立建立母线电压和频率；上级电网恢复后，再进行预同步、合闸和并网功率恢复，以维持微电网供电并完成运行方式转换。

2、然而，上级电网故障时的电压畸变、负序分量及暂态电流会在保护判断和断路器动作延时期间进入采样数据，控制器在并网与离网状态下采用的相位基准及内部状态也可能不一致。若直接利用切换时刻或历史时刻的电流量进行控制接续，未处理电流量与电压环已有输出之间的关系，以及历史坐标与当前构网坐标之间的关系，容易造成电流重复计入、控制指令突变或环路状态不连续；恢复并网时若预同步调节与功率恢复时序重叠，还会引起多个工作点同时变化，因而难以兼顾故障后的稳定离网运行与有序并网恢复。

技术实现思路

1、基于上述现有技术问题，本发明提供如下技术方案：

2、第一方面，本发明提供了一种构网型储能变流器并离网切换方法，包括：

3、采集变流器母线注入电流、电网支路电流、并网点电压及构网内部相位，接收保护启动事件，读取主回路状态和馈线拓扑版本，形成带时标并网数据；

4、根据所述带时标并网数据，由所述保护启动事件触发回溯，确定首个异常采样点，以所述首个异常采样点的前一采样点为右边界选取最近完整工频周期，依据所述构网内部相位，将两路电流作同坐标同标度转换后相加，形成离网基波正序总电流目标；

5、在所述主回路状态为分位时，读取电压环基准电流指令，以所述离网基波正序总电流目标减去所述电压环基准电流指令，得到电流前馈修正值，合成所述电压环基准电流指令和所述电流前馈修正值，经执行限幅得到限幅总电流指令，逐步退出所述电流前馈修正值，根据所述限幅总电流指令与所述电流前馈修正值之差更新电压环输出，形成离网运行状态；

6、根据所述离网运行状态和断路器两侧电压生成两项预同步修正量，三项同期偏差持续达标时形成并网许可；

7、根据所述并网许可，发出合闸指令，主回路合位后先退出所述两项预同步修正量，再恢复并网功率给定，形成并离网切换结果。

8、可选的，所述采集变流器母线注入电流、电网支路电流、并网点电压及构网内部相位，接收保护启动事件，读取主回路状态和馈线拓扑版本，形成带时标并网数据，包括：

9、在同一采样中断内读取位于滤波器母线侧的所述变流器母线注入电流、所述电网支路电流和所述并网点电压；

10、将所述变流器母线注入电流和所述电网支路电流的正方向配置为向微电网母线注入，并统一两路电流的变比、相序和park变换标度；

11、将读取的三相电气量与对应的所述构网内部相位、采样时标、采样质量、所述主回路状态、所述馈线拓扑版本及采样配置版本写入循环存储区，得到所述带时标并网数据。

12、可选的，所述由所述保护启动事件触发回溯，确定首个异常采样点，以所述首个异常采样点的前一采样点为右边界选取最近完整工频周期，包括：

13、将所述并网点电压、所述变流器母线注入电流和所述电网支路电流的当前采样值分别与前一工频周期同相位采样值进行比较，在任一电压差超过电压差限值、任一电流差超过电流差限值或者所述并网点电压的负序分量超过负序电压限值时，为当前采样点生成异常采样状态；

14、从所述保护启动事件的采样点，连续向更早时刻检查所述异常采样状态，直至找到与连续异常区段相邻的正常采样点；

15、以所述正常采样点的后一采样点作为所述首个异常采样点，将所述首个异常采样点的采样序号记为，将一个工频周期对应的采样点数记为，选取采样序号从至的采样值构成所述最近完整工频周期，并确认在该周期内所述主回路状态持续为合位、所述馈线拓扑版本和采样配置版本不变且采样质量有效，得到所述最近完整工频周期。

16、可选的，所述依据所述构网内部相位，将两路电流作同坐标同标度转换后相加，形成离网基波正序总电流目标，包括：

17、在所述最近完整工频周期的采样范围内，按照每个采样值关联的所述构网内部相位，对所述变流器母线注入电流和所述电网支路电流进行基波正序提取，得到同一d/q坐标和同一park变换标度下的基波正序电流；

18、将两路基波正序电流的同轴分量相加得到基波正序总电流，并按照构网型储能变流器的短时允许电流能力，对所述基波正序总电流执行目标幅值约束，得到所述离网基波正序总电流目标。

19、可选的，所述在所述主回路状态为分位时，读取电压环基准电流指令，以所述离网基波正序总电流目标减去所述电压环基准电流指令，得到电流前馈修正值，合成所述电压环基准电流指令和所述电流前馈修正值，经执行限幅得到限幅总电流指令，逐步退出所述电流前馈修正值，根据所述限幅总电流指令与所述电流前馈修正值之差更新电压环输出，形成离网运行状态，包括：

20、在同一构网内部相位、同一d/q坐标和同一park变换标度下读取所述离网基波正序总电流目标与所述电压环基准电流指令，将所述离网基波正序总电流目标减去所述电压环基准电流指令，得到所述电流前馈修正值；

21、将所述电压环基准电流指令和所述电流前馈修正值进行相加，并按照构网型储能变流器当前控制周期的实时执行电流限值进行执行限幅，得到所述限幅总电流指令；

22、将所述限幅总电流指令减去所述电流前馈修正值得到电压环输出跟踪值，以所述电压环输出跟踪值作为电压环跟踪端的给定；

23、根据母线电压采样值的稳定状态逐步减小所述电流前馈修正值，由所述电压环基准电流指令接管被减小的修正量，并在所述电流前馈修正值为零时结束电压环输出跟踪，形成所述离网运行状态。

24、可选的，所述根据母线电压采样值的稳定状态逐步减小所述电流前馈修正值，由所述电压环基准电流指令接管被减小的修正量，并在所述电流前馈修正值为零时结束电压环输出跟踪，形成所述离网运行状态，包括：

25、在所述母线电压采样值进入允许范围并连续保持预定工频周期后，按照构网型储能变流器的允许电流变化率和电压环跟踪响应速度限制所述电流前馈修正值的减小速率；

26、在减小所述电流前馈修正值的期间，按照所述限幅总电流指令与所述电流前馈修正值之差更新所述电压环输出跟踪值；

27、在所述电流前馈修正值为零时，使电压环从输出跟踪状态转为正常积分状态，得到所述离网运行状态。

28、可选的，所述根据所述离网运行状态和断路器两侧电压生成两项预同步修正量，三项同期偏差持续达标时形成并网许可，包括：

29、确认所述主回路状态为分位、母线电压有效且所述电流前馈修正值为零；

30、所述两项预同步修正量包括预同步频率修正量和预同步电压修正量，保持构网控制结构，通过所述两项预同步修正量调节断路器微电网侧电压；

31、在断路器两侧的电压幅值差、频率差和相位差均满足同期阈值并持续预定工频周期时，生成所述并网许可。

32、可选的，所述根据所述并网许可，发出合闸指令，主回路合位后先退出所述两项预同步修正量，再恢复并网功率给定，形成并离网切换结果，包括：

33、在所述主回路状态为合位前，保持所述两项预同步修正量和当前并网功率给定；

34、在所述主回路状态为合位后，保持所述当前并网功率给定，并逐步减小所述两项预同步修正量，直至所述两项预同步修正量为零；

35、在所述两项预同步修正量为零后，将所述当前并网功率给定斜坡调节至调度功率目标，得到所述并离网切换结果。

36、第二方面，本发明提供了一种构网型储能变流器并离网切换系统，用于实现上述方法，包括：

37、同步采样模块，用于采集变流器母线注入电流、电网支路电流、并网点电压及构网内部相位，接收保护启动事件，读取主回路状态和馈线拓扑版本，形成带时标并网数据；

38、故障前周期与总电流目标生成模块，用于根据所述带时标并网数据，由所述保护启动事件触发回溯，确定首个异常采样点，以所述首个异常采样点的前一采样点为右边界选取最近完整工频周期，依据所述构网内部相位，将两路电流作同坐标同标度转换后相加，形成离网基波正序总电流目标；

39、无扰电流接续模块，用于在所述主回路状态为分位时，读取电压环基准电流指令，以所述离网基波正序总电流目标减去所述电压环基准电流指令，得到电流前馈修正值，合成所述电压环基准电流指令和所述电流前馈修正值，经执行限幅得到限幅总电流指令，逐步退出所述电流前馈修正值，根据所述限幅总电流指令与所述电流前馈修正值之差更新电压环输出，形成离网运行状态；

40、预同步模块，用于根据所述离网运行状态和断路器两侧电压生成两项预同步修正量，三项同期偏差持续达标时形成并网许可；

41、并网恢复模块，用于根据所述并网许可，发出合闸指令，主回路合位后先退出所述两项预同步修正量，再恢复并网功率给定，形成并离网切换结果。

42、有益效果

43、本发明提供的技术方案存在以下有益效果：

44、1、在保护启动事件发生后，以首个异常采样点之前的最近完整工频周期为数据范围，并按照历史采样值关联的构网内部相位统一两路电流的坐标与标度后形成总电流目标，使故障扰动采样与目标生成相隔离，并使历史电流目标能够与实时控制量对应，有利于减少故障数据污染和坐标基准不一致对离网接续的影响。

45、2、在主回路分位时，以总电流目标与电压环基准电流指令之差形成电流前馈修正值，在基准指令与修正值合成后执行限幅，并随修正值退出更新电压环输出跟踪值，使电压环仅接管被减小的修正量，有利于避免电流重复计入，并保持电流指令与电压环状态的连续接续。

46、3、在离网运行状态稳定后保持构网控制结构，通过频率修正量和电压修正量使三项同期偏差持续达标，并在主回路合位后先退出预同步修正量、再恢复并网功率给定，使预同步调节与功率恢复按阶段衔接，有利于避免合闸后多个控制工作点同时变化，实现有序并网恢复。