电网异常状态下的储能变流器控制方法及装置与流程

本发明涉及电力，尤其涉及一种电网异常状态下的储能变流器控制方法及装置。

背景技术：

1、当电网发生故障时，会导致储能变流器的电网交流端口电压出现异常状况。这种网压异常分为电压跌落故障和电压抬升故障。电压跌落通常由电网中负载突增、发电供电能力不足、线路故障(单相接地故障、两相相间短路故障、两相接地短路故障等)引起；相反，电压抬升通常由电网负载突减、发电量过剩等因素导致。根据故障对称性进行分类，这两种故障还可进一步细分为对称和不对称故障。

2、一般情况下，在电网发生电压故障时储能变流器会实施被动式自我保护从而立即脱网，没有考虑故障的持续时间和严重程度，最大程度保护了自身的安全。这种做法在储能系统占电网的比重较低时是可行的，但随着储能系统在电网中份额的逐渐增加，可能会导致更多的并网储能系统脱网，甚至可能加剧系统的故障，极端情况下可能导致电网瘫痪的问题发生。

3、因此，现时提供一种电网异常状态下的储能变流器控制方法及装置，能够保证在按技术要求向电网提供无功支撑的同时，维持有功功率的输出，帮助电网恢复到正常的运行状态，从而有利于减少电网发生故障的频率，以及提高电网输电的安全性与稳定性。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电网异常状态下的储能变流器控制的方法及装置，能够减少电网发生故障的频率，以及提高电网输电的安全性与稳定性。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种电网异常状态下的储能变流器控制方法，所述方法包括：

3、当所述电力系统检测到电网处于网压异常状态时，所述电力系统确定所述电网的电力故障类型；

4、当确定出所述电力故障类型为对称低电压故障时，所述电力系统根据预设的第一算法，控制所述储能变流器对所述电网增加增量为第一增量的无功电流；

5、当确定出所述电力故障类型为不对称低电压故障时，所述电力系统根据预设的第二算法，控制所述储能变流器对所述电网增加增量为第二增量的正序无功电流；

6、当确定出所述电力故障类型为对称高电压故障时，所述电力系统根据预设的第三算法，控制所述储能变流器对所述电网减少增量为第三增量的无功电流；

7、当确定出所述电力故障类型为不对称高电压故障时，所述电力系统根据预设的第四算法，控制所述储能变流器对所述电网减少增量为第四增量的正序无功电流。

8、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述确定所述电力系统的电力故障类型，包括：

9、所述电力系统检测所述储能变流器对应的电网交流端口的电压数值与电压正序分量数值；

10、当检测到所述电压数值小于预设的第一电压阈值时，确定所述电力故障类型为对称低电压故障；

11、当检测到所述电压正序分量数值小于或等于预设的第二电压阈值且大于或等于预设的第一电压阈值时，确定所述电力故障类型为不对称低电压故障；

12、当检测到所述电压正序分量数值大于或等于预设的第三电压阈值且小于或等于预设的第四电压阈值时，确定所述电力故障类型为对称高电压故障或不对称高电压故障。

13、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述第一电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的90％，所述第二电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的60％，所述第三电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的110％，所述第四电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的130％。

14、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述预设的第一算法的表达公式为：

15、δit＝k1(0.9-ut)in(0≤ut≤0.9)

16、其中，所述δit表示为所述储能变流器输出的动态无功电流对应的第一增量，所述k1表示为所述储能变流器输出的动态无功电流的比例系数，所述k1的取值不小于1.5且不大于3，所述ut表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的实际电压与额定电压的比值，所述in表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的额定输出电流值；

17、所述预设的第二算法的表达公式为：

18、

19、其中，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的第二增量，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的比例系数，所述的取值不小于1，所述表示为所述储能变流器的交流端口对应的正序电压分量标幺值，所述表示为所述储能变流器减少的负序无功电流的增量，所述表示为所述储能变流器输出的负序无功电流的比例系数，所述的取值不小于1，所述表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的负序电压分量标幺值；

20、所述预设的第三算法的表达公式为：

21、δit＝k3(ut-1.1)in(1.1≤ut≤1.3)

22、其中，所述δit表示为所述储能变流器减少的动态无功电流的第三增量，所述k3表示为所述储能变流器输出的动态无功电流的比例系数，所述k3的取值不小于1.5，所述ut表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的电压标幺值；

23、所述预设的第四算法的表达公式为：

24、

25、其中，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的第四增量，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的比例系数，所述的取值不小于1。

26、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述方法还包括：

27、当所述电力系统控制所述储能变流器对应的电网交流端口维持当前的原有功功率进行输出时，所述储能变流器输出的d轴分量的正序电流的表达公式为：

28、

29、其中，所述表示为输出原有功功率时应发出的d轴分量的正序电流，所述pref为原有功功率，所述分别为正序电网电压与负序电网电压的d轴分量和q轴分量，所述分别表示为正序电流q轴分量的给定值、负序电流d轴分量的给定值和负序电流q轴分量的给定值。

30、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述方法还包括：

31、当所述电力系统确定出所述电力故障类型为对称低电压故障或不对称低电压故障时，所述电力系统检测所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值；

32、当所述电力系统检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值的区间范围在(0.9,1)时，所述电力系统控制所述储能变流器维持所述电网当前的原有功功率进行输出；

33、其中，所述储能变流器的电网交流端口对应的电流正序分量数值与电流负序分量数值的表达公式为：

34、

35、其中，所述igmax表示为所述储能变流器的交流侧最大输出电流，所述电流正序分量数值表示为与所述电流负序分量数值表示为与所述表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的正序电流d轴分量的给定值；

36、当所述电力系统检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值小于或等于0.9时，所述电力系统控制所述储能变流器向所述电网输出动态无功电流；

37、其中，所述储能变流器的电网交流端口对应的电流正序分量数值与电流负序分量数值的表达公式为：

38、

39、其中，所述正序无功电流的比例系数的取值不小于1.5，所述负序无功电流的比例系数的取值不小于1。

40、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，当所述电力系统确定出所述电网的电力故障类型为对称高电压故障或不对称高电压故障时，所述电力系统控制所述储能变流器输出负序无功电流，所述负序无功电流用于补偿所述电网中对应交流侧的负序电网电压的d轴分量与q轴分量；

41、其中，所述储能变流器输出的负序电流d轴分量的给定值与负序电流q轴分量的给定值的表达公式为：

42、

43、其中，所述ω表示为电网角频率，所述l表示为所述储能变流器的网侧滤波电感，补偿所述电网对应交流侧的负序电网电压后所述储能变流器的最大输出正序电流的表达公式为：

44、

45、所述电力系统检测所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值；

46、当所述电力系统检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值的区间范围在(1,1.1)时，所述电力系统控制所述储能变流器维持所述电网当前的原有功功率进行输出；

47、当所述电力系统检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值的区间范围在[1.1,1.3]时，所述电力系统控制所述储能变流器输出正序无功电流。

48、本发明第二方面公开了一种电网异常状态下的储能变流器控制装置，所述装置包括：

49、确定模块，用于当所述电力系统检测到电网处于网压异常状态时，确定所述电网的电力故障类型；

50、控制模块，用于当所述确定模块确定出所述电力故障类型为对称低电压故障时，根据预设的第一算法，控制所述储能变流器对所述电网增加增量为第一增量的无功电流；当所述确定模块确定出所述电力故障类型为不对称低电压故障时，统根据预设的第二算法，控制所述储能变流器对所述电网增加增量为第二增量的正序无功电流；当所述确定模块确定出所述电力故障类型为对称高电压故障时，根据预设的第三算法，控制所述储能变流器对所述电网减少增量为第三增量的无功电流；当所述确定模块确定出所述电力故障类型为不对称高电压故障时，根据预设的第四算法，控制所述储能变流器对所述电网减少增量为第四增量的正序无功电流。

51、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述确定模块确定所述电力系统的电力故障类型的具体方式为：

52、所述电力系统检测所述储能变流器对应的电网交流端口的电压数值与电压正序分量数值；

53、当检测到所述电压数值小于预设的第一电压阈值时，确定所述电力故障类型为对称低电压故障；

54、当检测到所述电压正序分量数值小于或等于预设的第二电压阈值且大于或等于预设的第一电压阈值时，确定所述电力故障类型为不对称低电压故障；

55、当检测到所述电压正序分量数值大于或等于预设的第三电压阈值且小于或等于预设的第四电压阈值时，确定所述电力故障类型为对称高电压故障或不对称高电压故障。

56、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的90％，所述第二电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的60％，所述第三电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的110％，所述第四电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的130％。

57、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述预设的第一算法的表达公式为：

58、δit＝k1(0.9-ut)in(0≤ut≤0.9)

59、其中，所述δit表示为所述储能变流器输出的动态无功电流对应的第一增量，所述k1表示为所述储能变流器输出的动态无功电流的比例系数，所述k1的取值不小于1.5且不大于3，所述ut表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的实际电压与额定电压的比值，所述in表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的额定输出电流值；

60、所述预设的第二算法的表达公式为：

61、

62、其中，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的第二增量，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的比例系数，所述的取值不小于1，所述表示为所述储能变流器的交流端口对应的正序电压分量标幺值，所述表示为所述储能变流器减少的负序无功电流的增量，所述表示为所述储能变流器输出的负序无功电流的比例系数，所述的取值不小于1，所述表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的负序电压分量标幺值；

63、所述预设的第三算法的表达公式为：

64、δit＝k3(ut-1.1)in(1.1≤ut≤1.3)

65、其中，所述δit表示为所述储能变流器减少的动态无功电流的第三增量，所述k3表示为所述储能变流器输出的动态无功电流的比例系数，所述k3的取值不小于1.5，所述ut表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的电压标幺值；

66、所述预设的第四算法的表达公式为：

67、

68、其中，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的第四增量，所述表示为所述储能变流器输出的所述正序无功电流的比例系数，所述的取值不小于1。

69、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，当所述电力系统控制所述储能变流器对应的电网交流端口维持当前的原有功功率进行输出时，所述储能变流器输出的d轴分量的正序电流的表达公式为：

70、

71、其中，所述表示为输出原有功功率时应发出的d轴分量的正序电流，所述pref表示为原有功功率，分别表示为正序电网电压与负序电网电压的d轴分量和q轴分量，分别表示为正序电流q轴分量的给定值、负序电流d轴分量的给定值和负序电流q轴分量的给定值。

72、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述装置还包括：

73、检测模块，用于当所述电力系统确定出所述电力故障类型为对称低电压故障或不对称低电压故障时，检测所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值；

74、所述控制模块，还用于当所述检测模块检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值的区间范围在(0.9,1)时，控制所述储能变流器维持所述电网当前的原有功功率进行输出；

75、其中，所述储能变流器的电网交流端口对应的电流正序分量数值与电流负序分量数值的表达公式为：

76、

77、其中，所述igmax表示为所述储能变流器的交流侧最大输出电流，所述电流正序分量数值表示为与所述电流负序分量数值表示为与所述表示为所述储能变流器的电网交流端口对应的正序电流d轴分量的给定值；

78、当所述检测模块检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值小于或等于0.9时，控制所述储能变流器向所述电网输出动态无功电流；

79、其中，所述储能变流器的电网交流端口对应的电流正序分量数值与电流负序分量数值的表达公式为：

80、

81、其中，所述正序无功电流的比例系数的取值不小于1.5，所述负序无功电流的比例系数的取值不小于1。

82、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述控制模块，还用于当所述确定模块确定出所述电网的电力故障类型为对称高电压故障或不对称高电压故障时，控制所述储能变流器输出负序无功电流，所述负序无功电流用于补偿所述电网中对应交流侧的负序电网电压的d轴分量与q轴分量；

83、其中，所述储能变流器输出的负序电流d轴分量的给定值与负序电流q轴分量的给定值的表达公式为：

84、

85、其中，所述ω表示为电网角频率，所述l表示为所述储能变流器的网侧滤波电感；

86、补偿所述电网对应交流侧的负序电网电压后所述储能变流器的最大输出正序电流的表达公式为：

87、

88、所述检测模块，还用于检测所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值；

89、所述控制模块，用于当所述检测模块检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值的区间范围在(1,1.1)时，控制所述储能变流器维持所述电网当前的原有功功率进行输出；

90、当所述检测模块检测到所述储能变流器对应的电网交流端口的正序电压分量标幺值的区间范围在[1.1,1.3]时，控制所述储能变流器输出正序无功电流。

91、本发明第三方面公开了另一种电网异常状态下的储能变流器控制装置，所述装置包括：

92、存储有可执行程序代码的存储器；

93、与所述存储器耦合的处理器；

94、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的电网异常状态下的储能变流器控制方法。

95、本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的电网异常状态下的储能变流器控制方法。

96、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

97、本发明提供一种电网异常状态下的储能变流器控制方法及装置，该方法包括：当电力系统检测到电网处于网压异常状态时，确定电网的电力故障类型，当确定出电力故障类型为对称低电压故障时，并根据预设的第一算法，控制储能变流器对电网增加增量为第一增量的无功电流；当确定出电力故障类型为不对称低电压故障时，根据预设的第二算法，控制储能变流器对电网增加增量为第二增量的正序无功电流；当确定出电力故障类型为对称高电压故障时，根据预设的第三算法，控制储能变流器对电网减少增量为第三增量的无功电流；当确定出电力故障类型为不对称高电压故障时，根据预设的第四算法，控制储能变流器对电网减少增量为第四增量的正序无功电流。可见，实施本发明能够在电力系统检测到电网出现网压异常状态时，确定电网出现的故障类型，并保证在按技术要求向电网提供无功支撑的同时，充分利用剩余容量维持有功功率的输出，帮助电网恢复到正常的运行状态，从而有利于减少电网发生故障的频率，以及提高电网输电的安全性与稳定性。

技术特征：

1.一种电网异常状态下的储能变流器控制方法，应用于电力系统，所述电力系统至少包括储能变流器，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法，其特征在于，所述确定所述电力系统的电力故障类型，包括：

3.根据权利要求2所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法，其特征在于，所述第一电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的90％，所述第二电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的60％，所述第三电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的110％，所述第四电压阈值为所述电网的额定电压对应数值的130％。

4.根据权利要求2所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法，其特征在于，所述预设的第一算法的表达公式为：

5.根据权利要求4所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

7.根据权利要求6所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.一种电网异常状态下的储能变流器控制装置，其特征在于，所述装置包括：

9.一种电网异常状态下的储能变流器控制装置，其特征在于，所述装置包括：

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-7任一项所述的电网异常状态下的储能变流器控制方法。

技术总结
本发明公开了一种电网异常状态下的储能变流器控制方法及装置，该方法包括：当电力系统检测到电网处于网压异常状态时，确定电网的电力故障类型，当确定出电力故障类型为对称低电压故障时，控制储能变流器对电网增加增量为第一增量的无功电流，当确定出电力故障类型为不对称低电压故障时，对电网增加增量为第二增量的正序无功电流，当确定出电力故障类型为对称高电压故障时，对电网减少增量为第三增量的无功电流，当确定出电力故障类型为不对称高电压故障时，对电网减少增量为第四增量的正序无功电流。可见，实施本发明能够在网压异常状态下向电网提供无功支撑的同时维持有功功率的输出，有利于减少发生故障的频率，提高电网输电的安全性与稳定性。

技术研发人员：曾斌
受保护的技术使用者：深圳市艾特网能电能有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5