一种配电终端用电源点接入控制方法及系统与流程

1.本发明涉及一种配电终端用电源点接入控制方法及系统，属于配电网配电终端自动化控制技术领域。


背景技术：

2.随着国家电网公司构建新型电力系统逐步推进，分布式新能源开始广泛接入，风电、光伏等新能源发电系统逐步取代传统火电系统，配电终端设备对分布式新能源接入点进行监控。对于风电系统由风机带动发电机产生电能经变流器单元转变为可接入电网的交流电。对于光伏发电则是将光伏发电板产生的直流电信号经过逆变器逆变成交流电信号，经并网点实现光伏发电并网。
3.一方面，无论风电亦或光伏发电系统，由于并网电量随机波动性较大、可调节性差，并网时会产生较大的冲击电流从而会引起电网频率偏差、电压波动与闪变，进而影响稳态电压分布和无功特性，使电网的不可控性增大。
4.另一方面，新能源发电并网逆变系统多由晶闸管、可控硅等大功率电力电子器件组成，过大的电网冲击会导致电力电子器件稳定性、可靠性下降，更进一步在一定程度上导致其损坏，最终造成并网逆变装置损毁。
5.该种情况下一般会配备专用并网装置，在电源系统和电网系统在合适的动态参数下执行电源点接入操作，对于部分应用场景有多个电源点接入的情况下则需要配置多台接入装置，因此在一定程度上造成设备成本上增加，且当前配电网要求设备集成度高，融合度强，单独的设备不仅增加了系统建设成本，还不利于配电设备融合发展。
6.因此，本技术提供一种配电终端用电源点接入控制方法及系统。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种配电终端用电源点接入控制方法及系统，能够降低电源点接入时对电网系统产生的冲击，同时避免新能源发电设备电力电子器件损坏。
8.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
9.一方面，本发明提供一种配电终端用电源点接入控制方法，包括以下步骤：
10.获取电源侧电压信号和系统侧电压信号；
11.根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧电压参数和系统侧电压参数；
12.根据预设的判断规则，确定触发信号：
13.其中，当触发信号为电源接入指令信号时，则电源点接入电网系统；
14.否则，根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号以及预设的预判时间，计算电源侧和系统侧的预判电压参数，并根据预设的预判规则，判断预判电压参数的大小，确定触发信号。
15.进一步地，所述获取电源侧电压信号和系统侧电压信号包括：
16.采样频率为8000hz；
17.采样点数量为：800个电源侧电压信号和800个系统侧电压信号。
18.进一步地，所述根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧电压参数和系统侧电压参数，包括：
19.根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧信号相量和系统侧信号相量；
20.根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧电压有效值和系统侧电压有效值；
21.根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧频率值和系统侧频率值；
22.根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧相角值和系统侧相角值，并根据电源侧相角值和系统侧相角值，计算电源侧和系统侧的相角差值，根据相角差值的变化率计算角频率，并根据角频率变化率计算频率加速度。
23.进一步地，所述根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧信号相量和系统侧信号相量，包括：
[0024][0025][0026]
其中，u`
rn
为电源侧信号相量的实部，u`
in
为电源侧信号相量的虚部，u`k为k采样点电源侧电压信号，u
rn
为系统侧信号相量的实部，u
in
为系统侧信号相量的虚部，uk为k采样点系统侧电压信号，n为采样点总数。
[0027]
进一步地，所述根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧频率值和系统侧频率值，包括：
[0028]
遍历电源侧信号相量的实部序列和系统侧信号相量的实部序列，分别计算电源侧频率补偿序列和系统侧频率补偿序列：
[0029]
其中，当且时，通过下式计算电源侧当前采样点频率补偿值和电源侧频率补偿序列：
[0030][0031]
tmpbc`m＝[tmbc`0,tmbc`1,tmbc`2,
…
tmbc`m]
[0032]
id`m＝[id0,id1,id2,
…
idk]
[0033]
其中，tmpbc`
[m]
为电源侧当前采样点频率补偿值，为当前采样点前一点电源侧信号相量的实部，为当前采样点前两点电源侧信号相量的实部，int[]为取整处理，t0为采样周期常数，tmpbc`m为电源侧频率补偿序列，id`m为电源侧频率补偿序列的索引序列；
[0034]
当且时，通过下式计算系统侧当前点频率补偿值：
[0035][0036]
tmpbcm＝[tmbc0,tmbc1,tmbc2,
…
tmbc0]
[0037]
idm＝[id0,id1,id2,
…
idk]
[0038]
其中，tmpbc
[m]
为系统侧当前采样点频率补偿值，为当前采样点前一点系统侧信号相量的实部，为当前采样点前两点系统侧信号相量的实部，tmpbcm为系统侧频率补偿序列，idm为系统侧频率补偿序列的索引序列；
[0039]
根据电源侧频率补偿序列和系统侧频率补偿序列，通过下式计算电源侧频率值和系统侧频率值：
[0040][0041][0042]
其中，f`为电源侧频率值，f为系统侧频率值。
[0043]
进一步地，所述根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧相角值和系统侧相角值，并根据电源侧相角值和系统侧相角值，计算电源侧和系统侧的相角差值，根据相角差值的变化率计算角频率，并根据角频率变化率计算频率加速度，包括下式：
[0044][0045][0046]
δθ＝[θ
d0
,θ
d1
,θ
d2
,
…
θ
dk
]
[0047]
ω＝[ω0,ω1,ω2,
…
ωk]
[0048]
a＝[a0,a1,a2,
…ak
]
[0049]
其中，θ`为电源侧相角值，θ为系统侧相角值，δθ为相角差值，ω为角频率序列，a为频率加速度序列。
[0050]
进一步地，所述预设的判断规则包括：
[0051]
分别判断电源侧电压有效值大小与系统侧电压有效值大小：
[0052]
其中，当电源侧电压有效值小于预设的有压定值，和/或系统侧电压有效值小于预设的有压定值时，则触发闭锁信号；
[0053]
否则分别判断电源侧频率值和系统侧频率值的大小：
[0054]
其中，当电源侧频率值小于等于频率阈值ⅰ或大于等于频率阈值ⅱ，和/或系统侧频率值小于等于频率阈值ⅰ或大于等于频率阈值ⅱ时，则触发闭锁信号；
[0055]
否则判断电源侧和系统侧的频率差值的大小：
[0056]
其中，当电源侧和系统侧的频率差值大于等于频率差阈值ⅰ，则触发闭锁信号；
[0057]
否则判断频率加速度值的大小：
[0058]
其中，当频率加速度值大于加速度阈值，则触发闭锁信号；
[0059]
否则分别判断电源侧和系统侧的频率差值以及相角差值的大小：
[0060]
其中，当电源侧和系统侧的频率差值小于频率差阈值ⅱ，且电源侧和系统侧的相角差值小于相角差阈值时，则触发电源接入指令信号。
[0061]
进一步地，所述根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号以及预设的预判时间，计算电源侧和系统侧的预判电压参数，包括：
[0062][0063][0064]
δθ
pre
＝2
·
avg
ω
·
τ avga·
τ2[0065]
其中，avgw为平均角频率，avga为平均频率加速度，δθ
pre
为预判相角差值，τ为预判时间。
[0066]
进一步地，所述预设的预判规则包括：
[0067]
判断预判相角差值与相角差值的大小：
[0068]
其中，当预判相角差值小于相角差值，且预判相角差值与相角差值之差的绝对值小于2
°
时，则触发电源接入指令信号；
[0069]
否则触发关闭信号。
[0070]
另一方面，本发明提供一种配电终端用电源点接入控制系统，包括：
[0071]
获取模块，用于获取电源侧电压信号和系统侧电压信号；
[0072]
电压参数模块，用于根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧电压参数和系统侧电压参数；
[0073]
规则模块，用于根据预设的判断规则，确定触发信号：
[0074]
其中，当触发信号为电源接入指令信号时，则电源点接入电网系统；
[0075]
否则，根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号以及预设的预判时间，计算电源侧和系统侧的预判电压参数，并根据预设的预判规则，判断预判电压参数的大小，确定触发信号
[0076]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0077]
本发明不用外接计算软件，直接获取电源侧电压信号和系统侧电压信号，计算计算电源侧电压参数和系统侧电压参数，避免了现有计算软件设备中谐波对计算电源侧频率值和系统侧频率值时精度的影响；本发明通过预设的判断规则和预设的预判规则控制分布式新能源电源点接入，能够降低电源点接入时对电网系统产生的冲击，同时避免新能源发电设备电力电子器件损坏。
附图说明
[0078]
图1所示为本发明配电终端用电源点接入控制方法的一种实施例流程图。
具体实施方式
[0079]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0080]
实施例1
[0081]
一种配电终端用电源点接入控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0082]
s1获取电源侧电压信号和系统侧电压信号；
[0083]
应用中，采样频率为8000hz；
[0084]
采样点数量为：800个电源侧电压信号和800个系统侧电压信号。
[0085]
s2根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧电压参数和系统侧电压参数；
[0086]
s3根据预设的判断规则，确定触发信号：
[0087]
其中，当触发信号为电源接入指令信号时，则电源点接入电网系统；
[0088]
否则，根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号以及预设的预判时间，计算电源侧和系统侧的预判电压参数，并根据预设的预判规则，判断预判电压参数的大小，确定触发信号。
[0089]
本发明不用外接计算软件，直接获取电源侧电压信号和系统侧电压信号，计算计算电源侧电压参数和系统侧电压参数，避免了现有计算软件设备中谐波对计算电源侧频率值和系统侧频率值时精度的影响；本发明通过预设的判断规则和预设的预判规则控制分布式新能源电源点接入，能够降低电源点接入时对电网系统产生的冲击，同时避免新能源发电设备电力电子器件损坏。
[0090]
实施例2
[0091]
在实施例1的基础上，本实施例详细介绍了计算电源侧电压参数和系统侧电压参数的方法。
[0092]
根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧电压参数和系统侧电压参数，包括：
[0093]
s21根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧信号相量和系统侧信号相量；
[0094]
应用中，将获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号转换为数据，并绘制成采样曲线，通过下式计算电源侧信号相量和系统侧信号相量：
[0095]
[0096][0097]
其中，u`
rn
为电源侧信号相量的实部，u`
in
为电源侧信号相量的虚部，u`k为k采样点电源侧电压信号，u
rn
为系统侧信号相量的实部，u
in
为系统侧信号相量的虚部，uk为k采样点系统侧电压信号，n为采样点总数。
[0098]
应用中，电源侧信号相量的实部序列和系统侧信号相量的实部序列包括下式：
[0099]
u`r＝[u`
r0,
u`
r1,
u`
r2,
…
u`
rn,
]
[0100]
ur＝[u
r0,ur1,ur2,
…urn,
]
[0101]
其中，u`r为电源侧信号相量的实部序列，ur系统侧信号相量的实部序列。
[0102]
s22根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧电压有效值和系统侧电压有效值；
[0103]
s23根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧频率值和系统侧频率值；
[0104]
应用中，计算电源侧频率值和系统侧频率值的方法包括：
[0105]
遍历电源侧信号相量的实部序列和系统侧信号相量的实部序列，分别计算电源侧频率补偿序列和系统侧频率补偿序列，避免了现有计算软件设备中谐波对计算电源侧频率值和系统侧频率值时精度的影响：
[0106]
其中，当且时，通过下式计算电源侧当前采样点频率补偿值和电源侧频率补偿序列：
[0107][0108]
tmpbc`m＝[tmbc`0,tmbc`1,tmbc`2,
…
tmbc`m]
[0109]
id`m＝[id0,id1,id2,
…
idk]
[0110]
其中，tmpbc`
[m]
为电源侧当前采样点频率补偿值，为当前采样点前一点电源侧信号相量的实部，为当前采样点前两点电源侧信号相量的实部，int[]为取整处理，t0为采样周期常数，tmpbc`m为电源侧频率补偿序列，id`m为电源侧频率补偿序列的索引序列；
[0111]
应用中，k的取值范围为[0,800]。
[0112]
当且时，通过下式计算系统侧当前点频率补偿值：
[0113][0114]
tmpbcm＝[tmbc0,tmbc1,tmbc2,
…
tmbc0]
[0115]
idm＝[id0,id1,id2,
…
idk]
[0116]
其中，tmpbc
[m]
为系统侧当前采样点频率补偿值，为当前采样点前一点系
统侧信号相量的实部，为当前采样点前两点系统侧信号相量的实部，tmpbcm为系统侧频率补偿序列，idm为系统侧频率补偿序列的索引序列；
[0117]
由于采样频率是固定的，因此采样的间隔是等间距的，为固定常数，因此根据电源侧频率补偿序列和系统侧频率补偿序列，通过下式计算电源侧频率值和系统侧频率值：
[0118][0119][0120]
其中，f`为电源侧频率值，f为系统侧频率值
[0121]
s24根据电源侧信号相量和系统侧信号相量，分别计算电源侧相角值和系统侧相角值，并根据电源侧相角值和系统侧相角值，计算电源侧和系统侧的相角差值，根据相角差值的变化率计算角频率，并根据角频率变化率计算频率加速度；
[0122]
应用中，通过下式计算电源侧相角值、系统侧相角值、相角差值、角频率序列以及频率加速度序列：
[0123][0124][0125]
δθ＝[θ
d0
,θ
d1
,θ
d2
,
…
θ
dk
]
[0126]
ω＝[ω0,ω1,ω2,
…
ωk]
[0127]
a＝[a0,a1,a2,
…ak
]
[0128]
其中，θ`为电源侧相角值，θ为系统侧相角值，δθ为相角差值，ω为角频率序列，a为频率加速度序列。
[0129]
对相角差值进行[0
°
,360
°
]范围的规整：如果相角差值小于-180
°
，则通过在相角差值的原值上加360
°
以更新相角差值，如果相角差值大于180
°
，则通过在相角差值的原值上减360
°
以更新相角差值。
[0130]
应用中，由于采样频率是固定的，因此采样的间隔是等间距的，则通过下式计算角频率和频率加速度：
[0131]
ωk＝θ
d[k]-θ
d[k-1]
[0132]ak
＝ω
[2]-ω
[k]
[0133]
a＝[ω
k-ω0,ω
k-1-ω1,ω
k-2-ω2,
…
ω
2-ωk]
[0134]
其中，ωk为k采样点的角频率，ak为k采样点的频率加速度。
[0135]
实施例3
[0136]
在实施例1或2的基础上，本实施例详细介绍了预设的判断规则。
[0137]
预设的判断规则包括：
[0138]
s31分别判断电源侧电压有效值大小与系统侧电压有效值大小：
[0139]
其中，当电源侧电压有效值小于预设的有压定值，和/或系统侧电压有效值小于预
设的有压定值时，则触发闭锁信号；
[0140]
应用中，根据现场实际情况预先设置有压定值。闭锁信号包括具体的闭锁原因和操作提示，即当前外部环境不满足电源点接入条件，需重新获取电源侧电压信号和系统侧电压信号。
[0141]
否则进入步骤s32。
[0142]
s32分别判断电源侧频率值和系统侧频率值的大小：
[0143]
其中，当电源侧频率值小于等于频率阈值ⅰ或大于等于频率阈值ⅱ，和/或系统侧频率值小于等于频率阈值ⅰ或大于等于频率阈值ⅱ时，则触发闭锁信号；
[0144]
否则进入步骤s33。
[0145]
应用中，频率阈值ⅰ为49hz，频率阈值ⅱ为51hz。
[0146]
s33判断电源侧和系统侧的频率差值的大小：
[0147]
其中，当电源侧和系统侧的频率差值大于等于频率差阈值ⅰ，则触发闭锁信号；
[0148]
否则进入步骤s34。
[0149]
应用中，频率差阈值ⅰ为0.5hz。
[0150]
s34判断频率加速度值的大小：
[0151]
其中，当频率加速度值大于加速度阈值，则触发闭锁信号；
[0152]
否则进入步骤s35。
[0153]
应用中，加速度阈值为3hz/s。
[0154]
s35分别判断电源侧和系统侧的频率差值以及相角差值的大小：
[0155]
其中，当电源侧和系统侧的频率差值小于频率差阈值ⅱ，且电源侧和系统侧的相角差值小于相角差阈值时，则触发电源接入指令信号，能够降低电源点接入时对电网系统产生的冲击，同时避免新能源发电设备电力电子器件损坏。
[0156]
应用中，频率差阈值ⅱ为0.02hz；相角差阈值为3
°
[0157]
实施例4
[0158]
本实施例详细介绍了预判电压参数的计算方法。
[0159]
由于本实施例采样频率是固定呈周期性的，存在采样间隔和数据窗计算间隔，根据实时计算的相角差值作为判断基础，会存在永远无法符合判断规则中触发电源接入指令信号的条件，同时，由于配电网系统分布式电源接入时携带的不稳定性，导致电源侧频率值和系统侧频率值不一致，根据实际计算的系统侧和电源侧的相角差值、频率加速度以及预设的预判时间，计算预判相角差值，包括下式：
[0160][0161][0162]
δθ
pre
＝2
·
avg
ω
·
τ avga·
τ2[0163]
其中，avgw为平均角频率，avga为平均频率加速度，δθ
pre
为预判相角差值，τ为预判时间。
[0164]
实施例5
[0165]
在实施例4的基础上，本实施例详细介绍了预设的预判规则。
[0166]
预设的预判规则包括：
[0167]
判断预判相角差值与相角差值的大小：
[0168]
其中，当预判相角差值小于相角差值，且预判相角差值与相角差值之差的绝对值小于2
°
时，则触发电源接入指令信号，能够降低电源点接入时对电网系统产生的冲击，同时避免新能源发电设备电力电子器件损坏；
[0169]
否则触发关闭信号。
[0170]
实施例6
[0171]
本实施例详细介绍了一种配电终端用电源点接入控制系统，包括：
[0172]
获取模块，用于获取电源侧电压信号和系统侧电压信号；
[0173]
电压参数模块，用于根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号，分别计算电源侧电压参数和系统侧电压参数；
[0174]
规则模块，用于根据预设的判断规则，确定触发信号：
[0175]
其中，当触发信号为电源接入指令信号时，则电源点接入电网系统；
[0176]
否则，根据获取的电源侧电压信号和系统侧电压信号以及预设的预判时间，计算电源侧和系统侧的预判电压参数，并根据预设的预判规则，判断预判电压参数的大小，确定触发信号。
[0177]
上述各功能模块的具体功能实现参照实施例1-5方法中的相关内容。
[0178]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0179]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0180]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0181]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0182]
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，这些均属于本发明的保护之内。