一种适用于末端保供微电网的多系统协同全时间尺度稳定控制方法及系统与流程

本发明涉及电网安全稳定自动控制，具体涉及一种适用于末端保供微电网的多系统协同控制方法及系统，控制架构以构网型储能为电源核心、稳控系统为快速控制中枢、协控系统为稳态调节支撑，可实现微电网从0～百毫秒级瞬时响应到秒～分钟级稳态调节的全时间尺度闭环控制。

背景技术：

1、随着分布式新能源，特别是构网型储能电源和光伏发电的规模化接入，末端保供型微电网的应用日益广泛，其通过“构网型储能+新能源”模式，实现负荷保供、安全运行、新能源消纳三大核心目标。此类微电网普遍面临源荷波动大、故障响应要求高的控制难题，核心需求聚焦于“保负荷、少切源”，即在任何运行工况下优先保障重要负荷供电，并最大化利用本地新能源，这也是新型电力系统建设中提升末端供电韧性、促进绿电消纳的关键需求之一。当前，亟需一种高效协同的控制架构，能够实现微电网全时间尺度的精准控制，兼顾故障快速响应与稳态功率平衡，破解末端微电网的控制瓶颈。

2、当大电网发生故障或出现非计划扰动时，末端保供型微电网需快速切换至离网运行模式，此时微电网失去大电网的支撑，仅依靠内部光伏发电单元、构网型储能系统等分布式电源维持运行，源荷波动大的问题愈发突出，对故障响应速度和稳态调节精度提出了更高要求。然而，传统控制方式多采用单一控制系统或简单协同模式，难以实现微电网从0～百毫秒到秒～分钟的全时间尺度闭环控制，进而导致故障响应不及时、稳态功率平衡难以维持，无法有效破解末端微电网的控制难题。

3、具体而言，现有技术的核心缺陷的在于，未能实现故障快速响应与稳态功率平衡的一体化管控。要么仅能实现毫秒级的故障识别却无法完成后续稳态优化，要么侧重稳态调度却难以应对百毫秒级的突发故障，无法适配末端微电网源荷波动大、故障响应要求高的特点，还易导致微电网电压崩溃、频率失稳，造成重要负荷停电、新能源弃用，限制了微电网在新能源富集区域的规模化应用。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种适用于末端保供微电网的多系统协同控制架构及控制方法，解决末端保供型微电网在并网转离网故障响应、离网运行、并离网切换过程中，各控制系统协同性差、响应不及时、功率平衡难以维持、重要负荷保供能力不足、新能源利用率低的技术问题。通过构建“构网型储能为电源核心、稳控系统为快速控制中枢、协控系统为稳态调节支撑”的协同控制架构，实现“0～百毫秒”“百毫秒～秒”“秒～分钟”全时间尺度的全时间尺度闭环控制，快速识别并网转离网故障并触发相应支撑功能，精准调节光储功率、优化负荷切除策略，在优先保障重要负荷供电的前提下，最大化利用本地新能源，维持微电网在并网、离网及模式切换过程中的稳定运行，适配末端保供型微电网的应用需求。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明的第一方面提供了一种适用于末端保供微电网的多系统协同控制方法，以构网型ess为电源核心、稳控系统为快速控制中枢、协控系统为稳态调节支撑，所述多系统协同控制方法包括以下步骤：

4、0～百毫秒与百毫秒～秒级故障识别与紧急控制的步骤，包括；所述稳控系统在几十毫秒内响应故障识别，完成并网/离网状态的自动判别，触发构网型ess系统的调压调频支撑功能，并在百毫秒～秒级的时间尺度内完成紧急功率控制及非重要负荷切除操作；

5、协同衔接与信号下发的步骤，包括：稳控系统与协控系统的进行秒～分钟级稳态优化调度配合；其中，所述稳控系统识别故障后向协控系统发送并离网状态切换信号，由协控系统完成后续光储功率的秒级调节和负荷的切除；

6、秒～分钟级稳态调节与平衡维持的步骤，包括：所述协控系统接收到离网信号后，协调光伏与储能出力，使电压、频率恢复至正常范围，实现离网工况下的源网荷平衡。

7、优选地，所述0～百毫秒与百毫秒～秒级故障识别与紧急控制的步骤具体包括：

8、所述稳控系统故障识别及响应总时间不超过60ms，其中无故障跳闸识别响应约40ms、故障跳闸识别响应约10ms；所述稳控系统故障以并网点断路器跳闸、线路功率突变、频率/电压越限为触发条件，完成并网/离网状态自动判别，触发构网型ess的调压调频支撑功能同时进行并网转离网紧急控制，根据构网型ess支撑能力，判断是否进行切非重要负荷/切光伏机集电线、降光伏出力措施；

9、在“百毫秒～秒”时间尺度内，针对非重要负荷、光伏集电线、光伏逆变器有功指令、储能pcs完成紧急功率控制及非重要负荷切除操作，为微电网故障后的稳态调节提供保障。

10、优选地，所述根据构网型ess支撑能力，判断是否进行切非重要负荷/切光伏机集电线、降光伏出力措施包括：

11、所述稳控系统根据故障跳闸前的线路潮流方向，区分外网受电对应的功率缺额工况、外网送电对应的功率盈余工况，优先调用储能可调裕度平抑功率波动，储能裕度耗尽后，再根据功率缺额工况或功率盈余工况，按照设定规则控制可切非重要负荷或光伏集电线，实现故障瞬间系统功率快速平衡，将电压、频率快速回落至协控系统稳态调节区间。

12、优选地，所述稳控系统识别线路跳闸后，当线路受电时，以线路跳闸前功率为微电网功率缺额，结合构网型ess放电能力计算需切负荷量并执行切负荷措施，按照最小动作代价、最小过切量原则切除可切非重要负荷，同时向协控系统发送并网转离网状态切换信号。

13、优选地，所述稳控系统识别线路跳闸后，当线路送电时，以线路跳闸前功率为微电网功率盈余量，结合构网型ess充电能力计算需切光伏量，优先启用光伏可调功率，若无法满足，再按照最小动作代价、最小过切量原则切除光伏，并向协控系统发送并网转离网状态切换信号。

14、优选地，所述协控系统接收到离网信号后，监测电网频率

f和电压

u，所述协控系统通过预设的电压频率协调控制逻辑，协调光伏与储能出力，分时切除可控负荷，使电压、频率恢复至正常范围，实现离网工况下的源网荷平衡，维持微电网离网稳定运行。

15、优选地，所述协控系统具备并网准同期支撑功能，在离网转并网时，配合大电网实现微电网平稳接入。

16、本发明的第二方面提供了一种适用于末端保供微电网的多系统协同控制系统，运行第一方面所述的一种适用于末端保供微电网的多系统协同控制方法，所述多系统协同控制系统以构网型ess为电源核心、稳控系统为控制中枢、协控系统为稳态调节支撑；

17、所述构网型ess用于提供“0～百毫秒”级构网控制，响应调压调频指令，为整个多系统协同控制系统提供电源支撑；

18、所述稳控系统作为“百毫秒～秒”级稳定控制核心，用于并网转离网故障快速识别、并网/离网状态自动判别，触发构网型ess调压调频支撑，并可执行紧急功率控制、非重要负荷切除；

19、所述协控系统作为“秒～分钟”级稳态调节支撑，用于接收稳控系统的状态切换信号，调节光伏与储能出力、按优先级切负荷，维持离网稳态运行及离网转并网准同期支撑。

20、优选地，所述多系统协同控制系统还包括：数据采集模块、计算决策模块和控制执行模块；

21、所述数据采集模块用于获取微电网实时运行数据，包括：光伏功率、负荷功率、母线电压及频率等，为稳控系统、协控系统的计算决策模块提供数据支撑；

22、所述计算决策模块集成于稳控系统和协控系统内，用于在并网转离网事件触发时，结合微电网实时运行数据，根据稳控系统切负荷、调切光伏出力的紧急控制逻辑及电压频率协调控制逻辑，生成适配多系统协同控制的控制指令；

23、所述控制执行模块集成于稳控系统和协控系统内，用于将所述控制指令下发至光伏逆变器、储能变流器及光伏集电线路的断路器，配合稳控系统、协控系统实现光伏出力调节、储能充放电控制及负荷切除。

24、优选地，所述紧急控制逻辑为稳控系统的故障识别响应时间为几十毫秒，可快速完成并网/离网状态的自动判别，及时触发构网型ess系统的调压调频支撑功能，并可在“百毫秒～秒”的时间尺度内完成紧急功率控制及非重要负荷切除操作，为微电网故障后的稳态调节提供保障；所述电压频率协调控制逻辑为所述协控系统在接收到离网信号后，进入以微网内功率平衡、重要负荷保供为目标的稳态控制阶段，持续监测微电网频率

f和电压

u，实时调节光伏出力，或按预设负荷优先级分时执行切负荷操作，维持微电网离网稳定运行，实现“秒~分钟秒”级优化稳态控制。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

26、1.实现全时间尺度协同控制，解决了未能实现故障快速响应与稳态功率平衡一体化管控的问题：通过构网型储能“0～百毫秒”构网控制、稳控系统“百毫秒～秒”级快速控制、协控系统“秒～分钟”级稳态调节的分层协同，形成全时间尺度的控制闭环，可快速响应并网转离网故障，同时保障离网运行的稳态稳定性，有效调节电压、频率波动，避免重要负荷停电，契合末端保供型微电网的核心需求。

27、2.提升重要负荷保供能力，最大化利用本地新能源：以“保负荷、少切源”为核心目标，通过稳控系统百毫秒级故障响应及紧急功率控制，结合协控系统秒级精准功率调节和优先级切负荷策略，在保障重要负荷持续供电的前提下，最大化保留光伏出力，减少新能源弃用，提升绿电消纳效率，符合新型电力系统“清洁低碳、柔性灵活”的发展方向。

28、3.功率平衡控制精准，运行稳定性高：稳控的“百毫秒～秒”紧急功率控制逻辑结合协控系统“秒～分钟”电压频率协调控制逻辑，有效维持微电网离网工况下的源网荷平衡，同时支撑并离网平稳切换，适配末端保供型微电网的复杂运行场景，尤其适用于新能源富集区域的微电网应用。

29、4.实用性强、适配性广：架构设计贴合末端保供型微电网的实际应用需求，无需对现有微电网设备进行大规模改造，可灵活适配不同规模的光伏、储能配置，为末端保供型微电网的稳定运行提供了可靠的技术支撑，助力新型电力系统建设。