一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统及方法与流程

本申请涉及电网控制，尤其涉及一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统及方法。

背景技术：

1、随着“双碳”目标的深入推进，负荷侧绿电直连技术成为清洁能源就地消纳的重要实现途径，可有效减少电能输配损耗、降低终端用电成本。但绿电直连系统多部署于电网末端区域，与外部电网的连接呈现弱并网特征，系统惯量较低，公共耦合点短路比处于临界值且存在时变波动，同时新能源发电具有间歇性与波动性，需频繁在绿电直连与电网供电间进行进线电源切换。

2、相关双电源切换装置未针对两路进线分别配置独立的同期检测单元，无法精准采集两侧进线的电压幅值、频率及相位信息，在弱并网环境下电压频率波动剧烈时，难以准确判定同期合闸条件，易产生较大冲击电流，且缺乏对两路进线断路器的独立精细化控制，切换逻辑适配性不足，导致切换可靠性低、供电中断时间长，无法充分保障负荷侧供电连续性与设备运行安全，难以适配负荷侧绿电直连弱并网场景的进线切换需求。

技术实现思路

1、本申请提供了一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统及方法。可以解决相关技术中因两路进线缺乏独立同期检测与断路器独立控制机制，导致弱并网场景下同期判定精度不足、切换冲击电流大、供电可靠性低的问题。

2、根据本申请的第一方面，提供了一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，其中，包括：

3、第一进线单元，连接负荷侧绿电直连发电系统，包括第一进线断路器、第一电压互感器、第一电流互感器和第一同期检测模块，所述第一同期检测模块用于采集绿电侧进线的电压幅值、频率和相位信息；

4、第二进线单元，连接外部电网，包括第二进线断路器、第二电压互感器、第二电流互感器和第二同期检测模块，所述第二同期检测模块用于采集电网侧进线的电压幅值、频率和相位信息；

5、母线单元，连接至负荷侧用电系统，包括母线电压互感器和母线电流互感器；

6、自动切换控制装置，分别与所述第一进线单元、第二进线单元和母线单元连接，基于预设的切换策略和实时采集的电气参数，对第一进线断路器和第二进线断路器的分合闸状态进行独立控制。

7、根据本申请的第二方面，提供了一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，包括：

8、s1，实时采集系统状态信息，分别采集第一进线侧、第二进线侧和母线侧的电压幅值、频率、相位角，以及各支路有功功率和无功功率数据；

9、s2，两路进线电源电能质量评估与优先级判定，根据采集的实时数据，分别计算第一进线侧和第二进线侧的电压偏差、频率偏差和谐波畸变率，并按照预设的优先级规则确定当前优选供电电源；

10、s3，弱并网状态识别，根据第二进线侧获取的系统阻抗参数，实时计算新能源场站等效短路比，当短路比低于预设的弱网阈值时，判定当前处于弱并网运行状态，并生成弱网标志位；

11、s4，接收切换启动信号，确定切换方向，所述切换启动信号包括外部输入的主动切换指令和监测模块生成的故障触发信号，所述切换方向包括从绿电直连切换至电网供电和从电网切换至绿电直连供电；

12、s5，根据所述切换方向执行相对应的预同步控制；

13、s6，执行切换时序控制，按照预设的切换时序策略完成进线电源的换路操作；

14、s7，切换完成后功能复位与状态保持，完成进线切换后，将变流器工作模式恢复至初始设定模式，清除故障标志位，更新系统运行状态。

15、通过本申请，由于设置分别搭载独立同期检测模块的绿电侧第一进线单元与电网侧第二进线单元，并配置可对两路进线断路器分合闸状态进行独立控制的自动切换控制装置，能够精准采集两侧进线的电压幅值、频率与相位信息并实现精细化切换控制，因此，可以解决相关技术中因两路进线缺乏独立同期检测与断路器独立控制机制，导致弱并网场景下同期判定精度不足、切换冲击电流大、供电可靠性低的问题，达到提升弱并网环境下电源切换平滑度与可靠性、缩短供电中断时长、保障负荷侧稳定供电的技术效果。

16、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

1.一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，其特征在于，所述自动切换控制装置，包括：

3.根据权利要求1所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，其特征在于，所述第一进线单元还包括储能协调接口，所述储能协调接口用于连接配套储能系统，在弱并网状态下执行进线切换时，通过储能系统的快速充放电响应来平抑母线电压和频率波动。

4.根据权利要求1所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，其特征在于，所述自动切换控制装置还包括黑启动控制模块，当绿电直连侧完全失电且电网侧处于异常状态时，所述黑启动控制模块用于执行以下步骤：切断所有进线断路器，启动储能系统的黑启动模式，由储能系统建立母线电压参考，待所述绿电直连发电系统恢复后逐步接入。

5.根据权利要求1所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，其特征在于，该系统还包括人机交互与远程通信模块，用于实时显示两路进线电源的运行状态、电能质量指标、切换记录和故障告警信息，并支持通过有线或无线网络与上级能量管理系统或智能运维平台进行数据交互。

6.一种绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1-5中任一项所述绿电直连与电网弱并网的电源切换控制系统，包括：

7.根据权利要求6所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，其特征在于，所述s5中，当切换方向为从电网切换至绿电直连供电时，执行以下绿电预同步控制子步骤：

8.根据权利要求6所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，其特征在于，所述s5中，当切换方向为从绿电直连切换至电网供电时，执行以下电网预同步控制子步骤：

9.根据权利要求6所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，其特征在于，所述s6中，所述切换时序策略为先合后分策略：

10.根据权利要求6所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，其特征在于，所述s4之前还包括异常状态预判断子步骤：

11.根据权利要求6所述的绿电直连与电网弱并网的电源切换控制方法，其特征在于，构网型模式与跟网型模式之间的切换方法包括：