微电网并离网控制策略研究及实现

微电网并离网控制策略研究及实现

任洛卿，唐成虹，王劲松，黄琦

南瑞集团公司（国网电力科学研究院）, 江苏省南京市211106

The Research and Implementation of Micro-grid's Grid-connected & Off-Grid Control

Strategy

Ren Luoqing, Tang Chenghong, Wang Jinsong, Huang Qi

NARI Group(SGEPRI), Nanjing, Jiangsu 210003

ABSTRACT: This paper analyzes the network structure and operation modes of micro-grid and proposes a method of grid-connected & off-grid control strategy, which is based on fast fault detection and pattern recognition. Improved half-wave Fourier algorithm is used to carry out fast protection computation of the characteristic value so as to implement fast fault detection. The characteristic value is described by logical expressions and its real-time value is used to identify the current running mode and as the criterion to implement smooth switching control between the grid-connected mode and off-grid mode. So far, this method has been successfully applied in Luxi island micro-grid demonstration project.

KEY WORD: micro-grid; fast fault detection; pattern recognition; coordinated control strategy

摘要: 本文对微电网组成结构及运行模式进行分析研究，提出了故障快速检测和运行模式识别的微电网并离网控制策略方案。故障快速检测以改进的半波傅里叶计算为基础，通过对微电网特征量的快速保护运算，实现故障的快速检测。微电网并离网平滑切换控制实现方法，将微电网特征量以逻辑表达式的形式进行描述，通过读取微电网特征变量实时值，识别出微电网当前运行模式，实现微电网并离网平滑切换。目前该方法已经成功应用于鹿西岛微电网示范工程。

关键词: 微电网；故障快速检测；模式识别；协调控制策略

1 引言

微电网由分布式发电、负荷、储能等部分组成，一般与中低压配电网相连，是一种可以运行在并网模式或离网模式的小型配电网系统。随着分布式发电技术的发展，分布式电源数量快速增长。智能微源、节能降耗、提高供电质量的目的[1]，因此微电网是处理大规模分布式发电接入电网的必然选择，微电网技术的发展对未来坚强电网的发展起着至关重要的作用[2-3]。

微电网有并网和离网两种状态。当电网发生故障时，微电网可离网运行，进入独立的孤岛状态。然而在微电网的发展中，微电网的运行控制尤其是并离网切换控制具有一定的难度。当电网发生故障时，分布式发电和储能设备的电力输出与实际负荷的电力需求很可能不平衡，造成大量电能缺额或电能过剩。此时需要迅速进行判断并进行相应的调节控制，使微电网能够平滑切换至离网状态运行。

现有的微电网并离网切换控制装置一般是针对特定并网方式设计，而离网控制操作过程需要人工参与[4-6]，无法自动适应微电网运行方式，很难做到并离网平滑切换控制。因此，研究微电网并离网平滑切换控制策略实现方法[7-12]是保证微电网安全高效运行的迫切需求。

本文对智能微电网的并离网控制策略进行了研究，提出了包括基于快速保护运算的故障检测技术和基于模式自识别的协调控制方法。这些新技术组成的微电网并离网控制策略，使微电网可以在并网和离网模式间实现平滑切换，同时保证重要负荷的持续供电。

2 快速故障检测技术

快速的故障判断是微电网的并离网切换控制的重要基础，而更快速的故障判断需要在更短时间内完成保护量的运算。

传统的全波傅里叶变换是电力系统中经常使用的保护计算方法。

传统计算方法公式如下：

N -1

电网作为智能电网的重要部分，能灵活有效地运用分布式发电和储能设备，达到最大化接纳分布式电

2

a

n

=x

n

N =0

sin(nπ 2π )

N

4∑

N

KG1 2

? ? N -1

4

∑

cos( π 2π ) 运行模式 3：两子微网组成大微网，并网运行。 运行模式 4：两子微网组成大微网，离网运行。 b n = N

x n n N =0 N

图中,子微网 1 与子微网 2 之间的 KG3 开关处 传统的保护运算在消除谐波方面有较好的效 果，但是因为需要一个周期的数据窗，计算较为耗 时。为了满足快速检测故障的需求, 我们提出将一 种改进型的半波运算的方法运用于微电网故障检 测。

半波傅里叶计算公式如下：

于合位，子微网 1 的并网点 KG1 处于合位，子微 网 2 的并网点 KG2 处于分位，显示当前微电网正 处于两子微网组成大微网，并网运行的运行模式 3。

根据微电网测控装置采集的微电网运行数据 对微电网的各个特征变量进行定义，将并网点 n 位 置定义为 S(n)，并网点 n 电压信号定义为 U(n)，并 4

a n = T 4

b n = T

T 2

x (t ) s in ωtdt 0 T 2

x (t ) cos ωtdt 0 网点 n 电流信号定义为 I(n)，并网点 n 有功功率为 P(n)。

将定义好的各特征变量代入逻辑表达式中以 进行运算。采用三元式作为微电网逻辑运算代码的 半波运算数据窗为每周期数据点的一半，速度 很快。基于该技术的算法能够比传统的全波算法更 迅速地计算出保护量，从而更快速地检测到故障的 发生，为并离网状态切换的控制和处理提供有利条 件。

3 微电网协调控制方法及实现

3.1 微电网运行模式的识别技术及实现

微电网中存在各种不同的运行模式和组网结 构，在一些大规模微电网中还包括多个子微网，要 对微电网进行协调控制，首先要实现运行模式的识 别。

微电网运行模式识别的基础是网内各节点当 前特征量的反映。通过建立逻辑表达式对所有特征 量进行逻辑运算和判断，可以得知微电网当前各节 点的运行状态以及微电网当前的运行模式。

下面以图 1 所示的一种有较强代表性的微电 网系统为例，说明微电网运行模式识别的运算过 程。

储 能

风 机 光伏 负 荷 储 能

光伏 风机 负 荷

发 发 发 发

电 电

电 电

图 1 微电网一次拓扑图

图 1 所示的微电网由两个子微网组成，标示为 子微网 1、子微网 2。其运行方式有四种，分别是

运行模式 1：子微网 1 单独并网运行。 运行模式 2：子微网 2 单独并网运行。

表达形式。三元式作为一种中间代码形式，更接近 目标代码，更有助于优化微电网模式识别效率 [13-14]。三元式的一般形式为：(op ，arg1，arg2)。 其中，op 为一个运算符，arg1、arg2 是其运算对象， 可以是变量、常数或系统定义的临时变量名。

微电网模式控制器将各种运行模式的逻辑四 则表达式读取到三元式数据结构中,得到其逻辑结 构图，可以更直观地对识别方法进行展现。运行模 式 3

图 2 运行方式判断逻辑结构图

微电网模式控制器在运行过程中持续对该结 构进行计算，如计算结果为真，则判定微电网运行 于模式 3，如计算结果为假，则说明微电网并不运 行于模式 3，此时控制器自动对其他运行模式的结 构进行遍历计算，直至找到当前运行模式，则完成 了微电网运行模式的智能识别。

除了运行模式的识别，改变运行模式的运行判 据也表达为该形式。通过选择性地加入离网触发信 号 Trip(n)、并网信号 Close(n)、有压 VTG(n)、无 流(NoI(n))等相关的触发特征量，对微电网并网运 行稳态、离网稳态、需要并转离、需要离转并等状 态的运行判据进行遍历计算。

当相应判据的计算结果为真时，表明需要对运 行模式作出相应的调整改变。 3.2 微电网控制策略的实现

要实现微电网并离网的控制策略，前提是对要 控制的微电网进行结构分析，通过采集和计算相应

否

否

离网

触发量？

是

功率过剩计算并网点

交换功率

功率短缺

否是否平衡

是

是否平衡

是

的物理特征量和对网内设备进行建模，实现微电网运行模式的识别。然后按照不同模式下的并离网控制方法给每种微电网运行模式编写对应的并离网控制策略。通过适当的控制策略的执行，实现微电网并离网平滑控制。

微电网协调控制模型包含两个部分：逻辑设备模型和并离网操作策略。

逻辑设备模型包含了接入模式控制器的各个逻辑设备参数及其各逻辑设备间的连接关系，而并离网控制策略则包括运行模式识别判据和离网控制操作步骤两个部分。

微电网模式控制器运行后，载入编辑好的并离

网控制模型及其控制策略，并按图3 流程进行协调控制。

图 3 协调控制流程

下面以典型的离网控制流程为例，说明协调控制流程的实际运行方式。

微电网模式控制器接收到外部的离网命令或者触发被动离网的特征量，进入离网控制流程。控

图 4 离网控制流程

根据上面提到的协调控制策略,功率平衡控制技术可以调整分布式发电和储能的输出功率, 通过通信机制对负荷进行调控。通过微电网运行模式识别和快速协调控制方法的结合使用，保证了并离网操作的平滑性，实现了微电网并离网的平滑切换控制。

4 实例分析

本文以国家863 项目浙江鹿西岛微电网示范工程现场的一次离网试验过程为例，对本协调控制策略进行验证。鹿西岛微电网工程的一次主接线图如图5

所示。

制器根据当前运行模式，计算出并网点交换功率值和微电网当前功率盈缺情况。

如果微电网功率盈余，则制定计划切除部分分布式电源；如果微电网功率短缺，则制定计划切除部分负荷，最终使得微电网功率达到平衡。

微电网功率平衡后，模式控制装置通过通讯报

文下发模式切换命令，使当前的主PCS 从恒功率控制模式(P/Q)切换到恒电压恒频率（V/F）控制模式，作为微电网离网运行的电压源和频率源。再通过通讯报文下发并网点跳闸指令，实现并网转离网，操作过程如图4 所示。

图 5 鹿西岛一次主接线图

离网前微电网运行状态为：并网开关KG1 合位，并网开关KG2 分位，并网开关KG3 合位。

通过前期建模，微电网模式控制器内已载入该微电网的相关协调控制策略。利用故障快速检测技术，微电网模式控制器获得各特征量的实时采样值，并判断当前是否有故障发生。同时，经过对逻辑式的遍历计算，已经正确识别出微电网当前处于大微网并网运行状态，主PCS 为PCS3。

在微电网模式控制器接收到KG1 离网命令后，进入离网协调控制流程：

首先，控制器通过及时获取计算当前并网点是否处于功率平衡状态，并采取相应的切除负荷或分布式发电的措施，使功率达到平衡。

其次，调取当前运行方式的离网控制策略，即给主PCS 发P/Q 转V/F 指令，使其从恒功率模式转为恒电压模式。

最后，向当前并网点KG1 发出离网跳闸指令，实现平滑离网。

KG1 接收到跳闸命令，完成离网操作，离网后PCS3 切换为V/F 模式运行，作为微电网的频率源。离网后微电网运行状态如图 6 所示。

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图 6 离网后运行状态图

对现场离网结果和离网过程的有功和无功功率曲线进行分析，可以得出结论：离网过程中电压保持平稳；PCS1 始终以恒功率模式运行，功率保持不变；PCS3 作为主 PCS，切换后转成 V/F 模式运行，作为微网的电压源和频率源，保持系统功率平衡和电压稳定，整个并离网切换过程迅速、平滑。

4 结语

本文提出了一种故障快速检测和模式识别的微电网并离网控制策略方案及实现方法。该方法采用改进的半波傅里叶运算以提高保护运算速度，实现故障快速检测，并以三元逻辑表达式作为微电网模式识别方法，实现运行模式识别和协调控制，实现了微电网并离网的平滑切换控制。该方法在鹿西岛微电网示范工程中得到了成功的应用，有效的降低了微电网并离网操作对用户造成的冲击，提高了电网运行的稳定性和可靠性。

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收稿日期：作者简介：

任洛卿（1963－），男，河南洛阳人，本科，高级工程师，长期从事电力系统自动化相关工作。

微电网并离网控制策略研究及实现

微电网并离网控制策略研究及实现 任洛卿，唐成虹，王劲松，黄琦 南瑞集团公司（国网电力科学研究院）, 江苏省南京市211106 The Research and Implementation of Micro-grid's Grid-connected & Off-Grid Control Strategy Ren Luoqing, Tang Chenghong, Wang Jinsong, Huang Qi NARI Group(SGEPRI), Nanjing, Jiangsu 210003 ABSTRACT: This paper analyzes the network structure and operation modes of micro-grid and proposes a method of grid-connected & off-grid control strategy, which is based on fast fault detection and pattern recognition. Improved half-wave Fourier algorithm is used to carry out fast protection computation of the characteristic value so as to implement fast fault detection. The characteristic value is described by logical expressions and its real-time value is used to identify the current running mode and as the criterion to implement smooth switching control between the grid-connected mode and off-grid mode. So far, this method has been successfully applied in Luxi island micro-grid demonstration project. KEY WORD: micro-grid; fast fault detection; pattern recognition; coordinated control strategy 摘要: 本文对微电网组成结构及运行模式进行分析研究，提出了故障快速检测和运行模式识别的微电网并离网控制策略方案。故障快速检测以改进的半波傅里叶计算为基础，通过对微电网特征量的快速保护运算，实现故障的快速检测。微电网并离网平滑切换控制实现方法，将微电网特征量以逻辑表达式的形式进行描述，通过读取微电网特征变量实时值，识别出微电网当前运行模式，实现微电网并离网平滑切换。目前该方法已经成功应用于鹿西岛微电网示范工程。 关键词: 微电网；故障快速检测；模式识别；协调控制策略 1 引言 微电网由分布式发电、负荷、储能等部分组成，一般与中低压配电网相连，是一种可以运行在并网模式或离网模式的小型配电网系统。随着分布式发电技术的发展，分布式电源数量快速增长。智能微源、节能降耗、提高供电质量的目的[1]，因此微电网是处理大规模分布式发电接入电网的必然选择，微电网技术的发展对未来坚强电网的发展起着至关重要的作用[2-3]。 微电网有并网和离网两种状态。当电网发生故障时，微电网可离网运行，进入独立的孤岛状态。然而在微电网的发展中，微电网的运行控制尤其是并离网切换控制具有一定的难度。当电网发生故障时，分布式发电和储能设备的电力输出与实际负荷的电力需求很可能不平衡，造成大量电能缺额或电能过剩。此时需要迅速进行判断并进行相应的调节控制，使微电网能够平滑切换至离网状态运行。 现有的微电网并离网切换控制装置一般是针对特定并网方式设计，而离网控制操作过程需要人工参与[4-6]，无法自动适应微电网运行方式，很难做到并离网平滑切换控制。因此，研究微电网并离网平滑切换控制策略实现方法[7-12]是保证微电网安全高效运行的迫切需求。 本文对智能微电网的并离网控制策略进行了研究，提出了包括基于快速保护运算的故障检测技术和基于模式自识别的协调控制方法。这些新技术组成的微电网并离网控制策略，使微电网可以在并网和离网模式间实现平滑切换，同时保证重要负荷的持续供电。 2 快速故障检测技术 快速的故障判断是微电网的并离网切换控制的重要基础，而更快速的故障判断需要在更短时间内完成保护量的运算。 传统的全波傅里叶变换是电力系统中经常使用的保护计算方法。 传统计算方法公式如下： N -1 电网作为智能电网的重要部分，能灵活有效地运用分布式发电和储能设备，达到最大化接纳分布式电 2 a n =x n N =0 sin(nπ 2π ) N 4∑ N

(精编)电网调度控制管理规程

(精编)电网调度控制管理规程 电网调度控制管理规程 电网调度控制管理规程(DOC 195页 江西电网调度控制管理规程 国网江西省电力公司 二〇一五年四月

批准：谭永香 复审：刘镭 审核：段惠明王和春万源郭玉金 初审：王虎应忠德孙恭南 主要编写人员： 周栋梁叶菁叶钟海刘昕晖杜中剑伍太萍董欢欢郭国梁殷齐万玄玄杨峰余笃民文峰程正袁彦李小锐丁国兴陈红熊建华谌艳红李华勇马伊平段志远李峥山梁文莉王凯金学成邹根华宿昌邹绍平罗诚王文元

目录 第一章总则 ....................................................................... 1...........................................第二章调控管辖范围及职责 ........................................... 3...........................................第三章调度管理制度 ..................................................... 10...........................................第四章电网运行方式管理 ............................................. 13...........................................第五章调度计划管理 ..................................................... 19...........................................第六章输变电设备投运管理 ......................................... 28...........................................第七章并网电厂调度管理 ............................................. 31...........................................第八章电网频率调整及调度管理 ................................. 34...........................................第九章电网电压调整和无功管理 ................................. 36...........................................第十章电网稳定管理 ..................................................... 42...........................................第十一章调控运行操作规定 ......................................... 49...........................................第十二章故障处置规定 ................................................. 67...........................................第十三章电保护和安全自动装置管理......................... 96...........................................第十四章调度自动化及通信管理 ............................... 100...........................................第十五章清洁能源调度管理 ....................................... 106...........................................第十六章设备监控管理 ............................................... 112...........................................第十七章备用调度管理 ............................................... 114...........................................附录1：江西电网省调调管电厂设备.......................... 116...........................................附录2：江西电网220千伏变电站调管范围划分...... 121...........................................附录3：江西电网220千伏线路调管范围划分.......... 125...........................................附录4：江西电网省调调度许可设备.......................... 135...........................................附录5：江西电网委托调度设备 .................................. 136...........................................附录6：江西电网设备命名和编号原则...................... 137...........................................附录7：江西电网调度术语 .......................................... 141...........................................附录8：导线允许的长期工作电流 .............................. 189...........................................附录9：220千伏及以下变压器事故过载能力........... 191...........................................

山西电网调度控制管理规程(终稿)

山西电网调度控制管理规程 国网山西省电力公司 二零一五年一月

批准：王礼田 复审：陈佩琳梁建伟 审核：张军六王晓林曹明德王生明穆广祺卢永平续建国赵泰峰张涛田俊杰李鸣镝郭一兵初审：赵兴泉李明刘洋杨宇尉镔武志宏张伟王其兵李宏杰赵李宏樊丽琴潘捷 边江赵俊屹安成万张建伟罗韬慕国行 张秀丽郝春娟李玺印李国华王忠 主要编写人员：谢毅包磊韩鹏任建云赵园边伟杨帅罗宏超王越刘志良杨大春 田浩贺卫华常亮亮刘雷张超杨林 郭庆李俊午焦军军李宁令狐进军刘国瑞 张沁白晨皓杨子成冯李军马小波冯维明 阮军鹏南晓强王小昂贺鹏齐芸芸王中杰 王海滨薛志伟石文章李远侯亮张家玮 杨超颖 （本规程从批准之日起执行，原调度规程作废）

目录 第1章总则 (1) 第2章调控管辖范围及职责 (3) 第3章调控运行管理 (10) 第4章电网运行方式管理 (17) 第5章调度计划管理 (20) 第6章电网频率调整调度管理 (28) 第7章电网电压调整和无功管理 (32) 第8章电网稳定管理 (39) 第9章新设备投运管理 (44) 第10章并网电厂调度管理 (48) 第11章清洁能源调度管理 (53) 第12章继电保护和安全自动装置管理 (62) 第13章调度自动化及通信管理 (66) 第14章设备监控管理 (70) 第15章安全及应急管理 (77) 第16章配网抢修指挥管理 (82) 第17章调控运行操作规定 (85) 第18章故障处置规定 (101) 附录电网调度术语 (118)

第1章总则 1.1 为适应特高压大区联网运行和山西电网运行与管理的需要，保证电网安全、优质、经济运行，依据《中华人民共和国电力法》、《电网调度管理条例》、《国家电网调度控制管理规程》和有关法律、法规，制定本规程。 1.2 电网调度系统包括各级电网调度控制机构（以下简称调控机构）、厂站运行值班单位（部门）及输变电设备运维单位（部门）。调控机构是电网运行的组织、指挥、指导、协调机构，电网调控机构分为五级，由上至下依次为：国家电力调度控制中心（以下简称国调），国家电力调度控制分中心（以下简称分中心），省（自治区、直辖市）电力调度控制中心（以下简称省调），地市（区、州）电力调度控制中心（以下简称地调），县（市、区）电力调度控制中心（以下简称县调）。 1.3 各级调控机构在电网调控业务活动中是上下级关系，下级调控机构必须服从上级调控机构的调度指挥。厂站运行值班单位及输变电设备运维单位，必须服从调控机构的调度。 1.4 山西电网调度系统包括本省各级电网调控机构和电网内发电厂、变电站（简称“厂站”）的运行（运维）值班单位。由上至下依次分为：省调，地调，县调。 1.5 山西电网运行实行“统一调度、分级管理”的原则。各级调控机构依照国家法律、法规和有关规定，行使本级电力调度控制管理职能。 1.6 本规程适用于山西电网的调控运行、电网操作、故障处置和调控业务联系等涉及调控运行相关的各专业的活动。 1.7 本规程是山西电网调度系统调控运行管理工作的基本依据，凡属山西电网统一调度的发电、供电、用电企业，必须遵守本规程；非电网调度系统人员凡涉及山西电网调控运行的有关活动也均须遵守本规程。各运行单位的现场规程、规定等与本规程相抵触者，均应根据本规程予以修订，若有关条款涉及省调管理权限时，必须事先得到相应认定。 1.8 任何单位和个人不得非法干预电力调度活动，调度系统的值 — 1 —

【管理制度】电网调度控制管理规程(DOC 195页)

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江西电网调度控制管理规程 国网江西省电力公司 二〇一五年四月

批准：谭永香 复审：刘镭 审核：段惠明王和春万源郭玉金 初审：王虎应忠德孙恭南 主要编写人员： 周栋梁叶菁叶钟海刘昕晖杜中剑伍太萍董欢欢郭国梁殷齐万玄玄杨峰余笃民 文峰程正袁彦李小锐丁国兴陈红 熊建华谌艳红李华勇马伊平段志远李峥山梁文莉王凯金学成邹根华宿昌邹绍平 罗诚王文元

目录 第一章总则 (1) 第二章调控管辖范围及职责 (3) 第三章调度管理制度 (10) 第四章电网运行方式管理 (13) 第五章调度计划管理 (19) 第六章输变电设备投运管理 (28) 第七章并网电厂调度管理 (31) 第八章电网频率调整及调度管理 (34) 第九章电网电压调整和无功管理 (36) 第十章电网稳定管理 (42) 第十一章调控运行操作规定 (49) 第十二章故障处置规定 (67) 第十三章电保护和安全自动装置管理 (96) 第十四章调度自动化及通信管理 (100) 第十五章清洁能源调度管理 (106) 第十六章设备监控管理 (112) 第十七章备用调度管理 (114) 附录1：江西电网省调调管电厂设备 (116) 附录2：江西电网220千伏变电站调管范围划分 (121) 附录3：江西电网220千伏线路调管范围划分 (125) 附录4：江西电网省调调度许可设备 (135) 附录5：江西电网委托调度设备 (136) 附录6：江西电网设备命名和编号原则 (137) 附录7：江西电网调度术语 (141) 附录8：导线允许的长期工作电流 (189) 附录9：220千伏及以下变压器事故过载能力 (191)

微网控制策略研究综述

微网控制策略研究综述 江苏科技大学 李雅倩 【摘要】由于分布式电源各具特色，储能、负荷装置也不尽相同，为使分布式电源在并网以及脱离主网时实现无缝切换，通常需要采用不同的控制策略。本文主要阐述了国内外微网控制策略的研究现状，分析了各种微网控制方法的优点及局限性，探讨了微网控制的研究方向，给出了微网控制策略的一些建议。 【关键词】微网；分布式电源；控制 1.引言 传统的庞大电力系统在适应负荷变化的灵活性与供电安全性方面存在很多弊端，加之常规能源的逐渐衰竭以及环境污染的日益加重等因素使得全球的目光转向以新能源为主能源的分布式发电(Distributed Generation，简称DG)技术。 2.微网的概念 微网是指由多个分布式电源(Distributed Resource，简称DR)、储能系统、重要负荷和保护装置汇集而成的配电系统[1]。分布式电源包括光伏电池、风力发电机、燃料电池、燃气轮机、生物质能发电机等。储能系统分为机械储能、电磁储能和电化学储能。各种储能技术因不同的电能转换方式和存储形态，在储能容量、功率规模、功率和能量密度、循环寿命、单位容量和单位功率造价、响应时间以及综合效率等方面有着明显区别。 微网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。在联网模式下，负荷既可以从电网或微网获得或输送电能(根据接入电网的准则)。当电网的电能质量不满足用户要求或电网发生故障时，微网与主电网断开，运行于孤岛模式。在孤岛模式，微网必须满足自身供需能量平衡。微网技术克服了DR单独接入主网时对配电网造成的不利影响，其在可靠性、经济性和灵活性方面具有显著优势。 3.微网控制 3.1 单个分布式电源控制方法 常见的分布式电源接口逆变器控制方法分为恒功率(PQ)控制、下垂控制和恒压恒频(V/f)控制[14-16]。 (1)恒功率控制 如图1.1所示，分布式电源接口逆变器采用PQ控制，其控制目的是使分布式电源输出的有功和无功功率等于其参考功率。该控制方法需要系统中有维持电压和频率的分布式 图1.2?Droop控制的原理 (2)下垂控制 下垂控制原理如图1.2所示，它利用分布式电源输出有功功率和频率，无功功率和电压幅值均成线性关系而进行控制。对等控制 策略中的分布式电源接口逆变器的控制。 (3)恒压恒频控制 原理如图1.3所示，不管分布式电源输出 功率如何变化，其输出电压的幅值和频率一 直维持不变。此方法一般用在主从控制策略 3.2 多个分布式电源控制方法 (1)主从控制策略 主从控制模式是指在微网处于孤岛运行 模式时，其中一个DG或储能装置采取V/f控 制，用于向微网中的其它DG提供电压和频率 参考，而其它DG则可采用PQ控制。 当微网在联网模式运行时，电网可以稳 定系统的频率，微网不需要进行频率调节； 而孤岛模式运行时，主从控制系统中的主控 制单元需要维持系统的频率和电压。在联网 运行时微网中所有分布式电源采用PQ控制， 即微网不参与系统频率调节，只输出指定的 有功和无功功率；在孤岛运行时主单元采用 V/f控制维持系统的电压和频率恒定[13-14]。 常见的主控制单元选择包括下述几种： 1)储能装置作为主控制单元。这类典 型示范工程包括荷兰Continuon微网[3]，希腊 NTUA微网[4]等。 2)分布式电源为主控制单元。这类典型 示范工程包括葡萄牙EDP微网[5]等。 3)分布式电源加储能装置为主控制单元。 这类典型示范工程包括德国MVV微网[6]等。 (2)对等控制模式 对等控制模式中的微网中所有的DG在控 制上都具有同等的地位，每个DG都根据接入 系统点电压和频率的就地信息进行控制。同 时这种控制方法能让微网具有“即插即用” 的功能。采用对等控制策略，要求分布式电 源采用本地变量进行控制，不同分布式电源 [7-9] 图1.5?P-f和Q-V下垂控制 两种基于下垂特性的典型控制方法在对 等控制策略的分布式电源控制中被广泛应 用[10-12]。采用Droop控制可以实现负载功率变 化在DG间的自动分配，但负载变化前后系统 的稳态电压和频率也会有所变化。一种是f-P 和V-Q下垂控制方法，它利用测量系统的频率 和分布式电源输出电压幅值产生有功和无功 功率。另一种方法是利用测量分布式电源输 出的有功和无功功率产生电压频率和幅值， 称作P-f和Q-V下垂控制法，如图1.4和1.5所 示。 TimGreen在他的微网控制系统中提出了 一种分布式电源接口逆变器的三环反馈控制 方法[17]，内环控制器提高了电能质量、增 加滤波器谐振阻尼的同时限制故障电流。尤 其指出了采用滤波电感电流作为控制变量能 限制逆变器输出的最大电流，为保护逆变器 提供了依据。但是采用这种控制方法，分布 式电源接入主网时电流变化会影响其端口输 出电压的变化，因此电压受负荷扰动影响较 大。 (3)分层控制模式 文献[2]就提出配网调度中心、微网、 分布式电源三者的分层协调控制策略的基础 上，应用多代理理论，建立了一个由全系统 控制协调代理(CAG)、微网控制代理(MGAG)、 分布式电源代理(DRAG)以及母线代理(BAG) 组成的多代理系统，在保证配电网辐射状运 行、满足配电网电压与电流及馈线容量等约 束条件的情况下进行供电恢复。 3.3 其他控制方法 文献[18]用粒子群优化(PSO)方法解决继 电器协调的问题，制定一个混合整数非线性 规划(MINLP)方法。并提出了利用方向性过流 继电器保护分散型分布式电源组成的微网。 文献[19]提出了一种阻抗为电阻线的低 电压分布式电源控制策略。在电压骤降情况 下提出了逆变器接口的虚拟电感器输出控制 方法，以及当地负载效应功率控制算法。 文献[20]分析采用闭环控制的逆变器输 出阻抗受线路参数和控制器参数影响的基础 上，进行内环电压电流控制器的设计，电压 控制器采用PI控制器稳定负荷电压，采用比 例环节的电流控制器提高系统响应速度，并 且设计控制器参数使输出阻抗为感性阻抗。 在此基础上利用下垂特性设计外环功率控制 器，实现微网内多逆变单元间的无线通信控 制。 文献[21]分析了微网中：(1)可能发生的 开关事件；(2)导致分布式电源形成孤岛模式 的故障事件。DR包括一个传统的旋转同步机 和电力电子转换器接口。后者的单元接口转 换器配有独立有功和无功功率控制，以减少 孤岛瞬变，保持微网相角稳定和电压质量。 文献[22]提出了分布式电源的主动式孤 岛检测方法。该方法是基于横轴(d轴)或纵轴 (q轴)电压、电流转换器注入干扰信号然后进 行检索。 文献[23]提出了采用根轨迹和频域法分 析传统控制技术来设计控制器的方法。 4.微网控制策略的研究方向 微网技术作为电力系统的的前沿领域， 必将发挥其更大的作用。微网控制是其中最 关键的技术，它必将融合传统控制理论、智 能控制(包括模糊控制、神经网络、小波分 析、专家系统等)技术，建立微网系统最优控 制的模型。 微网系统具有单个DR的(下转第191页)

微网基本运行与控制策略

微网基本运行与控制策略 摘要为保证微电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控，需要多个微电源之间的协调控制，因此微网的整体运行控制策略至关重要。本文 系统地介绍了微网中常用的基本运行与控制策略特点，以便针对微网存在的不同 问题应用不同的控制策略。 关键词微网控制策略分层控制协调控制 0．引言 由于大多数分布式电源和储能装置输出电能的频率都不是工频，它们需要通 过电力电子装置接入微网[1]。因此逆变单元是微网中必不可少的环节，分布式电 源的逆变器控制是整个微网的底层控制。从微网运行的灵活性以及微网对传统电 网的影响方面出发，有专家提出了“即插即用”式控制方案[2]，该方案的含义包括 微网对大电网的“即插即用”以及微网内多个分布式电源对微网的“即插即用”。基 于以上控制思想，微网整体控制策略可分为主从控制、对等控制以及分层控制[3]，而针对微电源接口的控制方法，主要包括恒功率控制（PQ Control）、下垂控制（Droop Control）以及恒压恒频控制（V/f Control）[4]。 本文将介绍微网运行与控制存在的主要问题在此基础上阐述不同微电源的接 口控制方法，最后针对三种常用的微网控制策略以及每种策略中微电源不同的控 制方法，进行了综述和比较。 1．微网运行与控制的主要问题 典型微网是由一组放射型馈线组成，通过公共耦合点（Point of Common Coupling, PCC）与主电网相连。在PCC处设有一个主接口（Connection Interface, CI），通常由微网并网专用控制开关——固态断路器(Solid State Breaker, SSB)或背 靠背式的AC/DC/AC电力电子换流器构成。分布式电源、储能单元通过电力电子 接口（Power Electronics Interfaces，PEI）与交流母线相连，负荷主要包括阻抗性 负荷、电动机负荷及热负荷。 微网既可以通过配电网与大型电力网并联运行，形成一个大型电网与小型电 网的联合运行系统，也可以独立地运行在孤岛状态，为当地负荷提供电力需求。 联网运行时，PCC连接处应满足主电网的接口要求，微网在不参与主电网操作的 同时应减少当地电能短缺且不造成电能质量恶化。这时候，微网电压和频率由大 电网提供支撑。而在孤岛情况下，微网必须能自己维持电压和频率。在微网中， 大量电力电子装置的存在使得微网缺乏惯性，而诸如光伏发电、风力发电等可再 生能源发电系统存在输出功率的波动，这些都增加了微网频率与电压调节的难度。另一方面，在联网运行与孤岛模式相互切换的暂态，如何维持微网稳定也是值得 研究的问题。一般说来，当微网联网运行从主电网吸收功率或者为主电网提供功 率时，如果突然切换到孤岛状态，微网发出功率与负荷需求功率的不平衡将导致 微网的不稳定；而当微网从孤岛状态切换到联网模式时，与电网的同步是主要问题。为保证微电源与微网之间，以及微网与主电网之间功率传输的稳定、可控， 需要多个微电源之间的协调控制，微网的整体运行控制策略也至关重要。 2．微网的控制策略 微网的控制策略主要在于控制微电源输出功率，对电力电子接口控制主要指 对DC/AC逆变环节的控制。在通常情况下，逆变器接口的直接控制目标有两种：（1）控制输出电压幅值与频率；（2）在有电压支撑的情况下控制输出电流的幅 值与频率。着眼与不同的控制目标，微电源的逆变器接口常用的控制策略可以分

山西电网调度控制管理规程终稿

山西电网调度控制管理 规程终稿 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-

山西电网调度控制管理规程

国网山西省电力公司二零一五年一月

批准：王礼田 复审：陈佩琳梁建伟 审核：张军六王晓林曹明德王生明穆广祺卢永平续建国赵泰峰张涛田俊杰李鸣镝郭一兵初审：赵兴泉李明刘洋杨宇尉镔武志宏张伟王其兵李宏杰赵李宏樊丽琴潘捷 边江赵俊屹安成万张建伟罗韬慕国行 张秀丽郝春娟李玺印李国华王忠 主要编写人员：谢毅包磊韩鹏任建云赵园边伟杨帅罗宏超王越刘志良杨大春 田浩贺卫华常亮亮刘雷张超杨林 郭庆李俊午焦军军李宁令狐进军刘国瑞 张沁白晨皓杨子成冯李军马小波冯维明 阮军鹏南晓强王小昂贺鹏齐芸芸王中杰 王海滨薛志伟石文章李远侯亮张家玮 杨超颖 （本规程从批准之日起执行，原调度规程作废）

目录

第1章总则 1.1 为适应特高压大区联网运行和山西电网运行与管理的需要，保证电网安全、优质、经济运行，依据《中华人民共和国电力法》、《电网调度管理条例》、《国家电网调度控制管理规程》和有关法律、法规，制定本规程。 1.2 电网调度系统包括各级电网调度控制机构（以下简称调控机构）、厂站运行值班单位（部门）及输变电设备运维单位（部门）。调控机构是电网运行的组织、指挥、指导、协调机构，电网调控机构分为五级，由上至下依次为：国家电力调度控制中心（以下简称国调），国家电力调度控制分中心（以下简称分中心），省（自治区、直辖市）电力调度控制中心（以下简称省调），地市（区、州）电力调度控制中心（以下简称地调），县（市、区）电力调度控制中心（以下简称县调）。 1.3 各级调控机构在电网调控业务活动中是上下级关系，下级调控机构必须服从上级调控机构的调度指挥。厂站运行值班单位及输变电设备运维单位，必须服从调控机构的调度。 1.4 山西电网调度系统包括本省各级电网调控机构和电网内发电厂、变电站（简称“厂站”）的运行（运维）值班单位。由上至下依次分为：省调，地调，县调。 1.5 山西电网运行实行“统一调度、分级管理”的原则。各级调控机构依照国家法律、法规和有关规定，行使本级电力调度控制管理职能。 1.6 本规程适用于山西电网的调控运行、电网操作、故障处置和调控业务联系等涉及调控运行相关的各专业的活动。 1.7 本规程是山西电网调度系统调控运行管理工作的基本依据，凡属山西电网统一调度的发电、供电、用电企业，必须遵守本规程；非电网调度系统人员凡涉及山西电网调控运行的有关活动也均须遵守本规程。各运行单位的现场规程、规定等与本规程相抵触者，均应根据本规程予以修订，若有关条款涉及省调管理权限时，必须事先得到相应认定。

电力调度工作流程图及要点控制

电力调度安全生产工作要点控制、工作申请程序流程图： （初审不合格） 一、 1、提申请人是否是公司许可的人员； 2、工作负责人是否是总公司文件规定的人员； 3、提申请的时间是否在规定时间内； 4、有无检修计划； 5、.若影响用户供电是否已联系妥当； 6、与已批准的检修申请有无矛盾； 7、检修周期与时间是否符合要求；

8、 对新建、改建、扩建设备是否提出核相。 二、 保护、方式审批申请： 1、 继电保护定值是否需要改变； 2、 对继电保护及自动装置的正常运行是否有影响； 3、 对运行方式是否有影响，现运行方式是否允许； 4、 批准后对负荷是否有影响。 三、 调度员下达停电通知： 1、 设备管理单位是否明确 ； 2、 对双电源、有返回电源的是否需要做相应措施； 3、 详细记录接通知人姓名及用户提出的要求； 、调度操作程序流程图 汇 报 命令

要点控制： 一、审核工作计划： 1、在决定倒闸操作前，值班调度员对工作计划进行审核，对需停电的设备进行现场核对； 2、考虑到对电力系统方式、潮流、稳定、周波、电压的影响，并提前采取必要措施； 3、考虑到对继电保护和自动装置定值以及中性点接地方式等方面的影响，并提前采取必要措施。 二、填写操作命令票： 1、填写内容是否符合计划工作要求，操作目的明确； 2、对照自动化信号按照停电的先后顺序进行填写，填写清楚； 3、操作票内操作序号应按递增次序填写； 4、一栏只允许填写一项操作内容。 三、审核操作命令票： 1、操作票填写清楚不得涂改、撕毁； 2、主值调度员必须根据调度计划、工作内容、安全措施要求和现场实际运行方式认真审查操作票的操作顺序 是否正确，无漏项、跳项及错项。

电网调度管理规程

电网调度管理规程 目录 第一章总则 第二章调度管辖范围及职责 第三章调度管理制度 第四章运行方式的编制和管理 第五章设备的检修管理 第六章新设备投运的管理 第七章电网频率调整及调度管理 第八章电网电压调整和无功管理 第九章电网稳定的管理 第十章调度操作规定 第十一章事故处理规定 第十二章继电保护及安全自动装置的调度管理 第十三章调度自动化设备的运行管理 第十四章电力通信运行管理 第十五章水电站水库的调度管理 第十六章电力市场运营调度管理 第十七章电网运行情况汇报 附件：电网调度术语 第一章总则 1.1 为加强全国互联电网调度管理工作，保证电网安全、优质、经济运行，依据《中华人民共和国电 力法》、《电网调度管理条例》和有关法律、法规，制定本规程。 1.2 本规程所称全国互联电网是指由跨省电网、独立省电网、大型水火电基地等互联而形成的电网。 1.3 全国互联电网运行实行"统一调度、分级管理"。 1.4 电网调度系统包括各级电网调度机构和网内的厂站的运行值班单位等。电网调度机构是电网运行 的组织、指挥、指导和协调机构，电网调度机构分为五级，依次为：国家电网调度机构（即国家电力 调度通信中心，简称国调），跨省、自治区、直辖市电网调度机构（简称网调），省、自治区、直辖 市级电网调度机构（简称省调），省辖市级电网调度机构（简称地调），县级电网调度机构（简称县 调）。各级调度机构在电网调度业务活动中是上下级关系，下级调度机构必须服从上级调度机构的调 度。 1.5 本规程适用于全国互联电网的调度运行、电网操作、事故处理和调度业务联系等涉及调度运行相

关的各专业的活动。各电力生产运行单位颁发的有关电网调度的规程、规定等，均不得与本规程相抵 触。 1.6 与全国互联电网运行有关的各电网调度机构和国调直调的发、输、变电等单位的运行、管理人员 均须遵守本规程；非电网调度系统人员凡涉及全国互联电网调度运行的有关活动也均须遵守本规程。 1.7 本规程由国家电力公司负责修订、解释。 第二章调度管辖范围及职责 2.1 国调调度管辖范围 2.1.1 全国各跨省电网间、跨省电网与独立省网间和独立省网之间的联网系统； 2.1.2 对全国互联电网运行影响重大的发电厂及其送出系统； 2.1.3 有关部门指定的发输变电系统。 2.2 国调许可范围： 运行状态变化对国调调度管辖范围内联网、发输变电等系统(以下简称国调管辖系统)运行影响较大的 非国调调度管辖的设备。 2.3 网调（独立省调）的调度管辖范围另行规定。 2.4 调度运行管理的主要任务 2.4.1 按最大范围优化配置资源的原则，实现优化调度，充分发挥电网的发、输、供电设备能力，以 最大限度地满足用户的用电需要； 2.4.2 按照电网运行的客观规律和有关规定使电网连续、稳定、正常运行，使电能质量指标符合国家 规定的标准； 2.4.3 按照"公平、公正、公开"的原则，依据有关合同或者协议，维护各方的合法权益；2.4.4 按电力市场调度规则，组织电力市场的运营。 2.5 国调的主要职责： 2.5.1 对全国互联电网调度系统实施专业管理和技术监督； 2.5.2 依据年度计划编制并下达管辖系统的月度发电及送受电计划和日电力电量计划； 2.5.3 编制并执行管辖系统的年、月、日运行方式和特殊日、节日运行方式； 2.5.4 负责跨大区电网间即期交易的组织实施和电力电量交换的考核结算； 2.5.5 编制管辖设备的检修计划，受理并批复管辖及许可范围内设备的检修申请； 2.5.6 负责指挥管辖范围内设备的运行、操作； 2.5.7 指挥管辖系统事故处理，分析电网事故，制定提高电网安全稳定运行水平的措施并组织实施； 2.5.8 指挥互联电网的频率调整、管辖电网电压调整及管辖联络线送受功率控制； 2.5.9 负责管辖范围内的继电保护、安全自动装置、调度自动化设备的运行管理和通信设备运行协调 ； 2.5.10 参与全国互联电网的远景规划、工程设计的审查； 2.5.11 受理并批复新建或改建管辖设备投入运行申请，编制新设备启动调试调度方案并组织实施； 2.5.12 参与签订管辖系统并网协议，负责编制、签订相应并网调度协议，并严格执行；

微电网协调运行控制策略_本科论文

XX大学 本科学位论文题目：微电网协调运行控制策略 摘要

本文主要通过进行了理论研究、仿真平台搭建，研究微电网综合协调控制策略，，仿真结果分析，为后续微电网的深入研究奠定了基础。 本文设计了PQ 控制器、基于下垂特性的V/f 控制器，并对逆变器输出滤波器进行了设计。同时，针对PI 控制器的不足，利用模型预测控制方法设计了微网中分布式微电源逆变器的PQ 模型预测控制策略和基于下垂特性的V/f 模型预测控制策略， 并在MATLAB/Simulink 中建立了仿真模型，对单个微电源分别采用PI 控制和MPC 控制时的不同场景进行了分析，证明了MPC 控制器的效果。 最后，建立了微电网的模型，用风力发电机组、光伏以及蓄电池三种微电源的模型代替直流电压源，并设计相应的控制策略，在MATLAB/Simulink 中，搭建了整个系统的模型，分别在风机和光伏阵列出口处配置蓄电池，用于平抑并网功率并在孤岛下提高电压和频率支撑，仿真结果验证了控制策略的可行性。 关键词：微电网；综合协调控制；风光储；逆变器；模型预测控制

Study on the Coordination Control Strategy of Wind-Solar-Storage Micro-grid Abstract This paper mainly studies the micro-grid integrated and coordinated control strategies, and, by theoretically analyzing, simulation platform construction, and simulation results analyzing, laid the foundations for subsequent in-depth study of micro-grid. In this paper, a PQ controller, a V/f controller based on droop characteristic and the inverter output filter has been designed. Meanwhile, considering PI controller’s insufficiency, the Model Predictive Control strategy was used to design the converter’s PQ model predictive control strategy and V/f model predictive control strategy based on droop characteristics, and the simulation model was established in MATLAB/Simulink. Then, by simulating a single micro-source respectively using PI controller and MPC controller in different scenes and by afterward analyzing and comparing, the effectiveness of MPC controllers was proved. After single micro-source’s integrating strategy research, the model of micro-grid with multiple micro-sources was built, and through the simulating and analyzing under 3 conditions: the micro-grid operation mode switching, cutting or adding load in island mode, cutting a micro-source in island mode, it is found that the micro-source MPC controller designed in this thesis achieved a sound power control behavior under the aforementioned three conditions. Meanwhile, both the micro-grid’s voltage and frequency were within the required range of the system, which proves the effectiveness of control strategies. Last, the wind-solar-storage micro-grid model was built, which used a wind power generation system, a photovoltaic cell and a storage battery to replace DC voltage sources, along with the design of corresponding control strategies. The whole model of the system was then built in MATLAB/Simulink, in which a storage battery was placed respectively in the outlet of wind power generation system and the export of PV array column, for stabilizing grid power and offer voltage and frequency support in island mode. The simulation results validated the feasibility of the control strategies. Key Words: Micro-grid；Integrated coordination control；Wind-Solar-Storage；Converter；Model Predictive Control

湖南电网调度控制管理规程

湖南电网调度控制管理规程 （修编征求意见稿）

二〇一四年八月

目录 第一章总则 (1) 第二章调控机构的任务及职责 (4) 第三章调度管辖与设备监控范围 (8) 3.1一般原则 (9) 3.2调管范围 (10) 3.3监控范围 (14) 第四章调控运行管理 (15) 4.1基本原则 (16) 4.2调度运行管理 (17) 4.3监控运行管理 (23) 4.4无人值守变电站运行管理 (24) 4.5集控中心调度运行管理 (25) 第五章电网稳定管理 (26) 5.1一般原则 (27)

5.2安全稳定计算 (28) 5.3稳定限额管理 (29) 5.4涉网稳定管理 (30) 5.5稳控装置管理 (31) 5.6其他要求 (35) 第六章无功电压运行管理 (36) 6.1一般原则 (37) 6.2电网无功电压管理主要内容 (38) 6.3电压允许偏差范围 (38) 6.4变电站电压控制要求 (40) 6.5发电厂电压控制要求 (41) 第七章频率及电压调整运行管理 (41) 7.1频率调整运行管理 (42) 7.2电压调整运行管理 (43) 7.3AGC运行管理 (44)

第八章电网运行方式编制和管理 (44) 8.1一般原则 (45) 8.2电网年度运行方式编制 (46) 第九章调度计划管理 (48) 9.1调度计划管理原则 (49) 9.2年度停电计划 (50) 9.3月度停电计划 (51) 9.4日前调度计划 (52) 9.5负荷管理 (56) 第十章新设备投运管理 (58) 10.1一般原则 (59) 10.2工程前期管理 (59) 10.3新设备投运前调度管理 (60) 10.4新设备启动及试运行调度管理 (62) 10.5新设备启动条件 (64)