本實(shí)用新型涉及新能源電網(wǎng)運(yùn)行管理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及基于間歇性新能源的在線穩(wěn)壓控制裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)階段，間歇性新能源的開發(fā)規(guī)劃主要是根據(jù)風(fēng)能、太陽能資源及建設(shè)條件確定的，并未充分考慮所在地區(qū)電力系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)和電網(wǎng)規(guī)劃情況。根據(jù)《河南省風(fēng)電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》(2013年-2020年)，到2020年，全省風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1100萬千瓦。在間歇性新電源發(fā)展規(guī)劃先行確定的情況下，從電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃的角度，綜合考慮間歇性新能源的隨機(jī)性、波動(dòng)性功率輸出對(duì)電網(wǎng)的損耗、電壓、短路電流、可靠性、穩(wěn)定性的影響，計(jì)及地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的差異化實(shí)際，研究提升河南電網(wǎng)與間歇性新能源協(xié)調(diào)性的技術(shù)手段以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃新能源的全額消納，基于能源效率量化評(píng)估電網(wǎng)消納間歇性新能源的意義價(jià)值，積極探尋間歇性新能源與河南電網(wǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展路線具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

評(píng)估地區(qū)電網(wǎng)接納間歇性新能源的能力，需要對(duì)限制其接納能力的因素進(jìn)行綜合考慮，從而得到間歇性新能源的接納能力綜合評(píng)估模型。限制地區(qū)電網(wǎng)間歇性新能源接納能力的主要因素有：地區(qū)風(fēng)能和太陽能資源情況、調(diào)峰約束、靜態(tài)安全約束、靜態(tài)電壓穩(wěn)定約束、暫態(tài)穩(wěn)定性約束?；诓⒕W(wǎng)控制技術(shù)，從間歇性新能源并網(wǎng)控制技術(shù)角度看，提升間歇性新能源消納能力的方法有：風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站集群有功控制、大規(guī)模新能源基地的無功電壓控制、計(jì)及大規(guī)模新能源的在線安全穩(wěn)定預(yù)警與控制、新能源與常規(guī)電源的協(xié)調(diào)控制、新能源與儲(chǔ)能的協(xié)調(diào)控制。

申請(qǐng)?zhí)枮?01310007240.X的專利公開一種間歇性大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)安全穩(wěn)定性分析方法，包括步驟有：（1）確定電網(wǎng)安全穩(wěn)定性影響因素；（2）選取影響因素；（3）設(shè)置參數(shù)，建模，并進(jìn)行穩(wěn)定性分析；（4）判斷結(jié)果是否為穩(wěn)定狀態(tài)，是則進(jìn)行步驟（5），否則返回步驟（3）修改參數(shù)后重新進(jìn)行穩(wěn)定性分析；（5）根據(jù)設(shè)置的參數(shù)和模型，將間歇性大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)。該發(fā)明充分考慮風(fēng)電作為電源具有間歇性和難以調(diào)度的特性，系統(tǒng)分析風(fēng)電場(chǎng)接入將對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來不利的影響?？朔顺Ｒ?guī)火電機(jī)組接入電網(wǎng)的安全穩(wěn)定研究及考慮連續(xù)性，沒有考慮間歇性的不足，為風(fēng)力大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)展提供了技術(shù)支撐。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510559280.4的專利公開一種主動(dòng)配電網(wǎng)下間歇性能源消納監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)量控制單元、4G無線通信網(wǎng)絡(luò)和后臺(tái)服務(wù)器，其中，測(cè)量控制單元包括負(fù)荷狀態(tài)模塊、開關(guān)狀態(tài)模塊、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠K、無功補(bǔ)償裝置模塊、DG模塊、儲(chǔ)能裝置模塊、嵌入式ARM；負(fù)荷狀態(tài)模塊、開關(guān)狀態(tài)模塊、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠K、無功補(bǔ)償裝置模塊、DG模塊、儲(chǔ)能裝置模塊分別通信連接到嵌入式ARM；嵌入式ARM與測(cè)量控制單元的無線通信模塊通信連接，無線通信模塊與4G無線通信網(wǎng)絡(luò)通信連接，4G無線通信網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)服務(wù)器通信連接。該發(fā)明系統(tǒng)，采用預(yù)測(cè)和在線監(jiān)測(cè)有效結(jié)合，解決了間歇性能源并網(wǎng)后電網(wǎng)將出現(xiàn)負(fù)荷峰谷差加大、電能質(zhì)量變差、運(yùn)行穩(wěn)定性降低等問題。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410720502.1的專利公開輸配電領(lǐng)域的一種配電網(wǎng)間歇性接地故障檢測(cè)方法，即檢測(cè)出沖擊電流后系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警，配電網(wǎng)繼續(xù)保持現(xiàn)有運(yùn)行狀態(tài)；如沖擊電流始終存在則可判定并非間歇性接地故障，進(jìn)行相應(yīng)的常規(guī)保護(hù)跳閘，故障排除后返回正常狀態(tài)；如沖擊電流短期消失后且在一定時(shí)間內(nèi)反復(fù)出現(xiàn)，可判定是間歇性接地故障，啟動(dòng)間歇性接地保護(hù)以保證故障不擴(kuò)大；剩余的系統(tǒng)經(jīng)檢測(cè)正常則返回正常狀態(tài)；如沖擊電流消失且一定時(shí)間內(nèi)并未多次出現(xiàn)或沒出現(xiàn)，則判定是瞬時(shí)故障，系統(tǒng)返回正常狀態(tài)。其技術(shù)效果是：避開了間歇性接地故障在傳統(tǒng)速斷保護(hù)和反時(shí)限保護(hù)中,閾值及時(shí)間難以整定，而難以捕捉到間歇性接地故障的問題，提高了配電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性，杜絕了因間歇性接地故障而造成的全站停電等重大事故。

針對(duì)間歇性新能源的特點(diǎn)，其供源端功率往往不穩(wěn)定，而且負(fù)載端總是會(huì)不同程度地產(chǎn)生諧波，從而產(chǎn)生大量的諧波污染。這是制約電網(wǎng)接納間歇性新能源能力的一大方面，所以急需一種可以在新能源電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)在線穩(wěn)壓控制的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了基于間歇性新能源的在線穩(wěn)壓控制裝置，目的在于實(shí)現(xiàn)間歇性電網(wǎng)電壓干擾信號(hào)的減弱與消除，并能及時(shí)監(jiān)測(cè)并自我調(diào)整，提高大規(guī)模新能源在線安全穩(wěn)定控制能力。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：基于間歇性新能源的在線穩(wěn)壓控制裝置,包括控制器以及分別與之連接的驅(qū)動(dòng)器、濾波器和發(fā)生器，所述控制器包括控制芯片、數(shù)據(jù)寄存器和整流器，所述濾波器包括拱形濾波電路。

進(jìn)一步地，所述控制芯片為單片機(jī)芯片，所述數(shù)據(jù)寄存器連接數(shù)據(jù)采集卡。

進(jìn)一步地，所述整流器包括整流電路和逆變電路。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)器包括脈沖發(fā)生器與脈沖輸出器。

進(jìn)一步地，所述拱形濾波電路包括一個(gè)電容器和兩個(gè)電感器，所述電感器分別連接所述電容器的同一端，所述電感器為高阻抗。

進(jìn)一步地，所述發(fā)生器為數(shù)?；旌鲜?，包括模擬諧波電流檢測(cè)單元以及分別與所述模擬諧波電流檢測(cè)單元連接的直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?shù)字PWM發(fā)生單元。

本實(shí)用新型的有益效果在于：

本實(shí)用新型研究了間歇性新能源的特點(diǎn)，通過總結(jié)供源端功率不穩(wěn)定及負(fù)載端諧波干擾大的產(chǎn)生原理，利用智能控制芯片的自動(dòng)指令配合特定的拱形高阻抗濾波器的有效濾波，實(shí)現(xiàn)了間歇性電網(wǎng)電壓干擾信號(hào)的減弱與消除，解決了是制約電網(wǎng)接納間歇性新能源能力的一大難題，克服了傳統(tǒng)穩(wěn)壓濾波裝置電感量大、成本增加、裝置體積增大、裝置控制不易的缺點(diǎn)，采用裝置電流與濾波器元件的配合調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)諧波分量的間接控制，再配合電網(wǎng)的其他控制策略，可以大大提高電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能，實(shí)現(xiàn)并能及時(shí)監(jiān)測(cè)調(diào)整，提高大規(guī)模新能源在線安全穩(wěn)定與控制能力。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型的濾波電路圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

如圖1、圖2所示，基于間歇性新能源的在線穩(wěn)壓控制裝置,包括控制器1以及分別與之連接的驅(qū)動(dòng)器2、濾波器3和發(fā)生器4，控制器1包括控制芯片5、數(shù)據(jù)寄存器6和整流器7，濾波器3包括拱形濾波電路?？刂菩酒?為單片機(jī)芯片，數(shù)據(jù)寄存器6連接數(shù)據(jù)采集卡8。整流器7包括整流電路和逆變電路。驅(qū)動(dòng)器2包括脈沖發(fā)生器9與脈沖輸出器10。拱形濾波電路包括一個(gè)電容器和兩個(gè)電感器，電感器分別連接電容器的同一端，電感器為高阻抗。發(fā)生器4為數(shù)?；旌鲜?，包括模擬諧波電流檢測(cè)單元11以及分別與模擬諧波電流檢測(cè)單元11連接的直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?2、數(shù)字PWM發(fā)生單元13。

本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)原理，就是快速檢測(cè)間歇性新能源電網(wǎng)中容易造成電壓干擾的諧波分量，進(jìn)行濾波修正，并及時(shí)發(fā)生能實(shí)現(xiàn)有效控制的波形信號(hào)，起到較好的穩(wěn)壓控制效果。其中，控制器包括控制芯片、數(shù)據(jù)寄存器和整流器，主要是為了保證控制指令的有效傳輸，控制芯片可以選擇STC單片機(jī)，系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，可以做到最優(yōu)的成本控制，包括兩片E2PROM ，無需外擴(kuò)指令存儲(chǔ)器，只需與數(shù)據(jù)寄存器配合即可，模塊簡(jiǎn)單可靠，整流器包括整流電路和逆變電路，分別起交流變換成直流、直流變換成交流的作用，可以起到有效的變流作用；STC單片機(jī)在實(shí)際使用時(shí)，需要考慮復(fù)位效果，單片機(jī)的RST引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)是高電平的時(shí)候才有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24個(gè)震蕩脈沖周期（即2個(gè)機(jī)器周期）以上；通常為了保證應(yīng)用系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地復(fù)位，復(fù)位模塊應(yīng)使引腳RST腳保持10ms以上的高電平狀態(tài)。只要RST保持高電平，單片機(jī)就會(huì)自動(dòng)循環(huán)復(fù)位。當(dāng)RST引腳從高電平狀態(tài)轉(zhuǎn)為低電平狀態(tài)時(shí)，單片機(jī)退出復(fù)位狀態(tài)，從程序存儲(chǔ)器的0000H地址開始執(zhí)行用戶程序。電容C3和電阻R5組成上電復(fù)位模塊。上電瞬間RST引腳獲得高電平，隨著電容C11的充電，RST引腳的高電平逐漸下降。只要高電平保持足夠的時(shí)間，單片機(jī)就能完成復(fù)位。

驅(qū)動(dòng)器可以為觸發(fā)電路，是控制裝置中功率開關(guān)元件通斷的電路，包括脈沖輸出器和脈沖發(fā)生器兩部分，根據(jù)控制信號(hào)的要求，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生一定頻率，一定寬度或一定相位的脈沖，脈沖輸出器將此脈沖的電平放大為適合裝置中功率開關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，本實(shí)用新型可采用相位控制式觸發(fā)電路，以4個(gè)晶閘管構(gòu)成觸發(fā)電橋，連接電阻導(dǎo)向輸出，實(shí)現(xiàn)不同相位的電流輸出切換，電路還可以根據(jù)裝置控制器相數(shù)分為單相、三相和多相相控觸發(fā)電路。在多相相控觸發(fā)電路中，各晶閘管，特別是同一相的一對(duì)晶閘管的觸發(fā)滯后角的一致是非常重要的。如各晶閘管的觸發(fā)電路移相通道相同，則觸發(fā)滯后角相同。相控觸發(fā)電路按移相通道還可分為單通道、三通道和多通道。單通道的相控觸發(fā)電路的觸發(fā)滯后角一致性好，三通道的次之，多通道的最差。

濾波器是消除電壓諧波分量的核心，由于電感的調(diào)節(jié)優(yōu)化不僅要改變自身結(jié)構(gòu)，而且要改變布局的整體結(jié)構(gòu)，而電容只需調(diào)節(jié)極板的長(zhǎng)度與間隙即可，故而電路以電感為設(shè)計(jì)變量，以電容為調(diào)節(jié)變量，在設(shè)計(jì)時(shí)可以引入不同的電感排布結(jié)構(gòu)，更好實(shí)現(xiàn)過濾效果；在實(shí)際使用時(shí)，需要先確定濾波電路的參數(shù)，對(duì)于典型并網(wǎng)裝置，在不考慮電網(wǎng)諧波影響條件下,必須通過濾波電感衰減其輸出電流中的開關(guān)頻率諧波分量，隨后考慮諧波影響，根據(jù)期望諧波電流幅值來確定濾波器中所需總電感量上限值，然后選取合適的電感量就可以獲得對(duì)稱的兩個(gè)電感器參數(shù)值，電容器的值要考慮所選擇的電容參數(shù)，既要對(duì)開關(guān)頻率諧波電流有很好的分流作用，又要確保系統(tǒng)具有一定工作頻帶。以電網(wǎng)母線電壓400V，開關(guān)頻率設(shè)為2kHz，額定電流35A時(shí)為例，則電路中電容可取100μF,兩個(gè)電感均可取0.1mH，這樣使裝置輸出的電壓電流波形，能有效衰減輸出電流中的諧波分量，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的同時(shí)降低濾波器電感取值,且不影響系統(tǒng)以負(fù)單位功率因數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)生器采用模擬和數(shù)字混合控制方式，包括模擬諧波電流檢測(cè)單元、直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧皵?shù)字PWM發(fā)生單元，采用模擬電路檢測(cè)諧波電流，系統(tǒng)響應(yīng)速度快、實(shí)時(shí)性好，沒有計(jì)算負(fù)載電流的基波和諧波所需的巨大的計(jì)算量，直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧c數(shù)字式PWM發(fā)生單元雖為常規(guī)技術(shù)，但其共同作用不僅能可靠產(chǎn)生PWM信號(hào)，同時(shí)容易實(shí)現(xiàn)死區(qū)控制和穩(wěn)定保護(hù)的功能。模擬諧波電流檢測(cè)單元，采用模擬芯片將負(fù)載電流中的基波分量和諧波分量分離后，實(shí)時(shí)檢測(cè)出負(fù)載電流中的諧波分量；直流穩(wěn)壓?jiǎn)卧捎秒娙莘€(wěn)壓模式，以直流電容電壓和三相電源相電壓作為輸入，調(diào)制后產(chǎn)生維持電容電壓穩(wěn)定所需要的有功電流；數(shù)字PWM發(fā)生單元產(chǎn)生PWM信號(hào)控制控制器產(chǎn)生補(bǔ)償電流，數(shù)字PWM發(fā)生單元使用DSP, ARM或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)。

最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。