用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法，即本系統(tǒng)由雙向逆變器模塊和超級電容模塊構(gòu)成儲能裝置，通過電壓信號采集單元、電流信號采集單元和開關(guān)信號采集單元得到港口供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)，由協(xié)調(diào)控制器通過逆變控制器控制儲能裝置進(jìn)行港口供電系統(tǒng)電網(wǎng)的削峰填谷；本方法判斷港口供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)分別采集、計(jì)算電網(wǎng)的負(fù)載功率，由協(xié)調(diào)控制器通過逆變控制器控制雙向逆變器模塊和超級電容模塊對供電系統(tǒng)電網(wǎng)分別作出相應(yīng)的補(bǔ)償。本系統(tǒng)及方法儲存裝卸類機(jī)械設(shè)備制動時(shí)產(chǎn)生的回饋能量，用于電網(wǎng)的削峰填谷，保證了港口供電系統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，確保電網(wǎng)下其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法
本專利技術(shù)涉及一種用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
通常港口的主要用電負(fù)載為裝卸類機(jī)械設(shè)備，為滿足貨物的裝卸要求，該類設(shè)備在裝卸作業(yè)中啟動和制動頻繁，啟動時(shí)耗電功率大，制動時(shí)產(chǎn)生回饋能量注入電網(wǎng)，導(dǎo)致港口供電系統(tǒng)電網(wǎng)功率沖擊巨大，電網(wǎng)波動嚴(yán)重，影響電網(wǎng)的可靠安全運(yùn)行，同時(shí)影響同一電網(wǎng)下其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。尤其在島嶼港口，一般供電系統(tǒng)采用跨海電纜長距離輸電，其供電系統(tǒng)電網(wǎng)容量相對較小，裝卸類機(jī)械設(shè)備對電網(wǎng)的功率沖擊尤為明顯。一般港口供電系統(tǒng)由兩段高壓母線分別經(jīng)兩個(gè)主變壓器和兩個(gè)斷路器得到兩段中壓母線，兩段中壓母線之間通過斷路器并網(wǎng)，港口的裝卸類機(jī)械設(shè)備（如橋吊等負(fù)載）由兩段中壓母線供電。其中高壓母線電壓一般為110KV，中壓母線電壓一般為10KV。如洋山深水港供電系統(tǒng)由43km跨海電纜長距離輸電，其供電系統(tǒng)是個(gè)弱小的配電系統(tǒng)，電網(wǎng)的抗干擾能力較弱。在裝卸類機(jī)械設(shè)備對電網(wǎng)功率的沖擊下，10kV供電系統(tǒng)電網(wǎng)曾多次在峰值負(fù)載較大時(shí)發(fā)生低頻功率振蕩，嚴(yán)重影響整個(gè)供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及方法，本系統(tǒng)及方法用于協(xié)調(diào)由于裝卸類機(jī)械設(shè)備運(yùn)行對供電系統(tǒng)的功率沖擊，儲存裝卸類機(jī)械設(shè)備制動時(shí)產(chǎn)生的回饋能量，用于電網(wǎng)的削峰填谷，保證了港口供電系統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行，確保電網(wǎng)下其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括兩段高壓母線、兩段中壓母線、第一主變壓器、第二主變壓器、第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器，所述兩段高壓母線分別通過第一主變壓器和第一斷路器、第二主變壓器和第二斷路器連接所述兩段中壓母線，所述兩段中壓母線之間通過第三斷路器連接，本系統(tǒng)還包括兩段儲能饋線、第四斷路器、第五斷路器、第六斷路器、變壓器模塊、逆變控制器、雙向逆變器模塊、超級電容模塊和協(xié)調(diào)控制器，所述兩段儲能饋線分別通過所述第四斷路器和第五斷路器連接所述兩段中壓母線，所述兩段儲能饋線之間通過所述第六斷路器連接，所述變壓器模塊連接兩段儲能饋線和所述雙向逆變器模塊的交流端，所述超級電容模塊連接所述雙向逆變器模塊的直流端，所述協(xié)調(diào)控制器包括電壓信號采集單元、電流信號采集單元、開關(guān)信號采集單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號處理單元和控制單元，所述電壓信號采集單元通過電壓互感器分別采集所述兩段中壓母線的電壓信號并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述電流信號采集單元通過電流互感器分別采集所述兩段高壓母線與兩段中壓母線之間的電流和兩段中壓母線與兩段儲能饋線之間的電流并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述開關(guān)信號采集單元分別采集第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器的開關(guān)信號并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述控制單元連接所述數(shù)字信號處理單元的I/O端口，所述數(shù)字信號處理單元的控制端口通過所述逆變控制器連接所述雙向逆變器模塊。進(jìn)一步，本系統(tǒng)還包括故障報(bào)警模塊，所述故障報(bào)警模塊連接所述數(shù)字信號處理單元的I/O端口。進(jìn)一步，本系統(tǒng)還包括監(jiān)控模塊，所述監(jiān)控模塊連接所述數(shù)字信號處理單元的COM端口。進(jìn)一步，上述A/D轉(zhuǎn)換單元與數(shù)字信號處理單元之間通過系統(tǒng)總線連接。進(jìn)一步，上述數(shù)字信號處理單元的控制端口與逆變控制器之間通過CAN總線連接。進(jìn)一步，上述電壓信號采集單元的電壓采樣率和電流信號采集單元的電流采樣率為每周波100點(diǎn)，所述開關(guān)信號采集單元的開關(guān)信號采樣率為100點(diǎn)/秒。進(jìn)一步，上述雙向逆變器模塊的響應(yīng)時(shí)間為25ms。一種用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制方法包括如下步驟：步驟一、由開關(guān)信號采集單元分別采集第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器的開關(guān)信號，通過數(shù)字信號處理單元判斷港口供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，第一斷路器和第二斷路器斷開，港口供電系統(tǒng)停運(yùn)，第一斷路器或第二斷路器閉合、第三斷路器斷開，單獨(dú)中壓母線運(yùn)行，第一斷路器和第二斷路器閉合、第三斷路器斷開，兩段中壓母線分裂運(yùn)行，第一斷路器或第二斷路器閉合、第三斷路器閉合，兩段中壓母線分別帶全部負(fù)載運(yùn)行，兩段中壓母線并列運(yùn)行；步驟二、在港口供電系統(tǒng)停運(yùn)和單獨(dú)中壓母線運(yùn)行時(shí)，數(shù)字信號處理單元輸出控制信號給逆變控制器，逆變控制器使雙向逆變器模塊停止工作；步驟三、在兩段中壓母線分裂運(yùn)行時(shí)，由電壓信號采集單元和電流信號采集單元實(shí)時(shí)采集兩段中壓母線電壓、中壓母線進(jìn)線電流和雙向逆變器模塊補(bǔ)償電流，通過數(shù)字信號處理單元計(jì)算得到兩段中壓母線供電總功率P11和P12以及雙向逆變器模塊對兩段中壓母線的補(bǔ)償功率和，則兩段中壓母線的總負(fù)載功率分別為和，數(shù)字信號處理單元統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間段內(nèi)的兩段中壓母線總負(fù)載功率的極大值Pmax和極小值Pmin，并根據(jù)Pmax和Pmin動態(tài)計(jì)算出供電系統(tǒng)的填谷初值Pa和削峰初值Pi，然后根據(jù)消除逆流、提高系統(tǒng)阻尼和抑制低頻振蕩的要求，對填谷初值Pa和削峰初值Pi進(jìn)行再整定，得出實(shí)時(shí)的填谷限值Pal和削峰限值Pil,其中填谷限值Pal=Ka*(Pi-Pa)+Pa，Ka為填谷系數(shù)，削峰限值Pil=Ki*(Pi+Pa)+Pa，Ki為削峰系數(shù)；當(dāng)兩段中壓母線總負(fù)載功率低于填谷限值或大于削峰限值時(shí)，根據(jù)P11、P12、和的當(dāng)前值，通過PID控制環(huán)計(jì)算出雙向逆變器模塊的和下一個(gè)輸出值及理論輸出功率Pst，然后通過超級電容模塊延壽技術(shù)，對理論輸出功率Pst進(jìn)行優(yōu)化，得出雙向逆變器模塊的輸出功率設(shè)定值Ps，其中，功率設(shè)定值Ps=Pst*Ks,Ks為延壽系數(shù)，通過逆變控制器負(fù)反饋閉環(huán)控制雙向逆變器模塊的輸出功率P與設(shè)定值Ps一致，由雙向逆變器模塊和超級電容模塊分別補(bǔ)償兩段中壓母線供電功率；步驟四、在兩段中壓母線分別帶全部負(fù)載運(yùn)行時(shí)，由電壓信號采集單元和電流信號采集單元實(shí)時(shí)采集兩段中壓母線電壓、中壓母線進(jìn)線電流和雙向逆變器模塊補(bǔ)償電流，通過數(shù)字信號處理單元計(jì)算得到兩段中壓母線供電總功率P11和P12以及雙向逆變器模塊對兩段中壓母線的補(bǔ)償功率和，則兩段中壓母線的總負(fù)載功率為PL=P11-P21-P22或PL=P12-P21-P22，數(shù)字信號處理單元統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間段內(nèi)的兩段中壓母線總負(fù)載功率的極大值Pmax和極小值Pmin，并根據(jù)Pmax和Pmin動態(tài)計(jì)算出供電系統(tǒng)的填谷初值Pa和削峰初值Pi，然后根據(jù)消除逆流、提高系統(tǒng)阻尼和抑制低頻振蕩的要求，對填谷初值和削峰初值進(jìn)行再整定，得出實(shí)時(shí)的填谷限值Pal和削峰限值Pil,其中填谷限值Pal=Ka*(Pi-Pa)+Pa，Ka為填谷系數(shù)，削峰限值Pil=Ki*(Pi+Pa)+Pa，Ki為削峰系數(shù)；當(dāng)兩段中壓母線總負(fù)載功率低于填谷限值或大于削峰限值時(shí)，根據(jù)P11、P12和PL的當(dāng)前值，通過PID控制環(huán)計(jì)算出雙向逆變器模塊的和下一個(gè)輸出值及理論輸出功率Pst，然后通過超級電容模塊延壽技術(shù)，對理論輸出功率Pst進(jìn)行優(yōu)化，得出雙向逆變器模塊的輸出功率設(shè)定值Ps，其中，功率設(shè)定值Ps=Pst*Ks,Ks為延壽系數(shù)，通過逆變控制器負(fù)反饋閉環(huán)控制雙向逆變器模塊的輸出功率P與設(shè)定值Ps一致，由雙向逆變器模塊和超級電容模塊分別補(bǔ)償兩段中壓母線供電功率。進(jìn)一步，上本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括兩段高壓母線、兩段中壓母線、第一主變壓器、第二主變壓器、第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器，所述兩段高壓母線分別通過第一主變壓器和第一斷路器、第二主變壓器和第二斷路器連接所述兩段中壓母線，所述兩段中壓母線之間通過第三斷路器連接，其特征在于：本系統(tǒng)還包括兩段儲能饋線、第四斷路器、第五斷路器、第六斷路器、變壓器模塊、逆變控制器、雙向逆變器模塊、超級電容模塊和協(xié)調(diào)控制器，所述兩段儲能饋線分別通過所述第四斷路器和第五斷路器連接所述兩段中壓母線，所述兩段儲能饋線之間通過所述第六斷路器連接，所述變壓器模塊連接兩段儲能饋線和所述雙向逆變器模塊的交流端，所述超級電容模塊連接所述雙向逆變器模塊的直流端，所述協(xié)調(diào)控制器包括電壓信號采集單元、電流信號采集單元、開關(guān)信號采集單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號處理單元和控制單元，所述電壓信號采集單元通過電壓互感器分別采集所述兩段中壓母線的電壓信號并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述電流信號采集單元通過電流互感器分別采集所述兩段高壓母線與兩段中壓母線之間的電流和兩段中壓母線與兩段儲能饋線之間的電流并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述開關(guān)信號采集單元分別采集第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器的開關(guān)信號并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述控制單元連接所述數(shù)字信號處理單元的I/O端口，所述數(shù)字信號處理單元的控制端口通過所述逆變控制器連接所述雙向逆變器模塊。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括兩段高壓母線、兩段中壓母線、第一主變壓器、第二主變壓器、第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器，所述兩段高壓母線分別通過第一主變壓器和第一斷路器、第二主變壓器和第二斷路器連接所述兩段中壓母線，所述兩段中壓母線之間通過第三斷路器連接，其特征在于：本系統(tǒng)還包括兩段儲能饋線、第四斷路器、第五斷路器、第六斷路器、變壓器模塊、逆變控制器、雙向逆變器模塊、超級電容模塊和協(xié)調(diào)控制器，所述兩段儲能饋線分別通過所述第四斷路器和第五斷路器連接所述兩段中壓母線，所述兩段儲能饋線之間通過所述第六斷路器連接，所述變壓器模塊連接兩段儲能饋線和所述雙向逆變器模塊的交流端，所述超級電容模塊連接所述雙向逆變器模塊的直流端，所述協(xié)調(diào)控制器包括電壓信號采集單元、電流信號采集單元、開關(guān)信號采集單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字信號處理單元和控制單元，所述電壓信號采集單元通過電壓互感器分別采集所述兩段中壓母線的電壓信號并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述電流信號采集單元通過電流互感器分別采集所述兩段高壓母線與兩段中壓母線之間的電流和兩段中壓母線與兩段儲能饋線之間的電流并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述開關(guān)信號采集單元分別采集第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器的開關(guān)信號并經(jīng)所述A/D轉(zhuǎn)換單元傳輸至所述數(shù)字信號處理單元，所述控制單元連接所述數(shù)字信號處理單元的I/O端口，所述數(shù)字信號處理單元的控制端口通過所述逆變控制器連接所述雙向逆變器模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于：本系統(tǒng)還包括故障報(bào)警模塊，所述故障報(bào)警模塊連接所述數(shù)字信號處理單元的I/O端口。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于：本系統(tǒng)還包括監(jiān)控模塊，所述監(jiān)控模塊連接所述數(shù)字信號處理單元的COM端口。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述A/D轉(zhuǎn)換單元與數(shù)字信號處理單元之間通過系統(tǒng)總線連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述數(shù)字信號處理單元的控制端口與逆變控制器之間通過CAN總線連接。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述電壓信號采集單元的電壓采樣率和電流信號采集單元的電流采樣率為每周波100點(diǎn)，所述開關(guān)信號采集單元的開關(guān)信號采樣率為100點(diǎn)/秒。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于：所述雙向逆變器模塊的響應(yīng)時(shí)間為25ms。8.用于港口供電系統(tǒng)的隨機(jī)功率潮流協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于本方法包括如下步驟：步驟一、由開關(guān)信號采集單元分別采集第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器的開關(guān)信號，通過數(shù)字信號處理單元判斷港口供電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，第一斷路器和第二斷路器斷開，港口供電系統(tǒng)停運(yùn)，第一斷路器或第二斷路器閉合、第三斷路器斷開，單獨(dú)中壓母線運(yùn)行，第一斷路器和第二斷路器閉合、第三斷路器斷開，兩段中壓母線分裂運(yùn)行，第一斷路器或第二斷路器閉合、第三斷路器閉合，兩段...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴冬明，黃捷，王曉勇，孫佩麗，鄔揚(yáng)海，丁揚(yáng)，龔亮，
申請(專利權(quán))人：上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31