计及控制策略的并网型微电网可靠性评估

第41卷第15期电力系统保护与控制 V ol.41 No.15 2013年8月1日 Power System Protection and Control Aug.1, 2013 计及控制策略的并网型微电网可靠性评估

谢 林1，谢开贵1，何 坚2，翟照辉2，胡 博1

(1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆 400044;

2.广东电网公司东莞供电局，广东 东莞 523000)

摘要：当上层配电网故障或电能质量不满足要求时，微电网可通过控制策略切换等调度各微电源的出力，实现微电网孤岛运行。孤岛运行时，不同控制策略直接影响微电网的供电可靠性。通过对微电网最常见的两种控制策略（主从型和对等型）的分析，建立了计及控制策略的并网型微电网功率模型；通过对上层配电网进行最小路等值，建立微电网不同控制策略下的故障影响矩阵，提出了基于时序蒙特卡洛的并网型微电网可靠性评估方法。以此方法对改进的IEEE-RBTS系统进行可靠性评估，分析了两种控制策略对配电网可靠性指标的影响。算例表明：微电网加入配电网后可改善系统可靠性性能；对等型微电网比主从型微电网的可靠性要高。

关键词：微电网；控制策略；时序蒙特卡洛；可靠性评估

Reliability evaluation of grid-connected micro-grid considering control strategies

XIE Lin1, XIE Kai-gui1, HE Jian2, ZHAI Zhao-hui2, HU Bo1

(1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology, Chongqing University,

Chongqing 400044, China; 2. Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Co., Dongguan 523000, China)

Abstract:Once upper distribution network is failed or power quality does not meet requirements, micro-grid coordinates various micro-generations output by switching to a pre-set control strategy to ensure normal island operation. During island operation, different control strategies affect micro-grid’s supply reliability directly. Through analysis of micro-grid’s two most common control strategies (master-slave and peer-peer), this paper builds micro-grid power model taking into account control strategies and proposes sequential Monte Carlo reliability evaluation method of grid-connected micro-gird through main power grid’s minimal path equivalent and micro-grid breakdown influence matrix under different control strategies. Through evaluating the improved IEEE-RBTS using this method, reliability impact of two control srategies is analyzed. The illustrative example shows that micro-grid can improve the reliability performance of distribution network; and reliability of micro-grid with peer-peer control strategy is higher than micro-grid with master-slave control strategy.

This work is supported by National High-tech Research and Development Program of China (863 Program) (No. 2011AA05A107) and National Natural Science Foundation of China (No. 51077135).

Key words: micro-grid; control strategy; sequential Monte Carlo simulation; reliability evaluation

中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2013)15-0102-08

0 引言

分布式发电(Distributed Generation, DG)渗透率的增加给电网运行、控制带来了挑战，在极坏的情况下可能会导致电网连锁故障[1]。鉴于此，学者们提出了微电网的概念[2-4]。

基金项目：国家863高技术基金项目(2011AA05A107)；国家自然科学基金项目(51077135)；重庆市杰出青年基金项目(CSTC2010BA3006);重庆市自然科学基金（CSTC2012JJA90004）

微电网是由分布式电源、负荷、储能设备等构成的系统。在微电网内部通过电源和负荷的可控性，在充分满足用户对电能质量和供电安全要求的基础上，实现微电网的并网运行或独立自治运行。微电网对外部表现为一个整体单元，并且可以平滑并入主网运行。

微电网有并网和孤岛两种运行方式[5]。当上层配电网发生故障或电能质量不符合系统标准时，微电网可切换到孤岛模式独立运行，保证微电网自身的正常运行，从而提高供电可靠性。迄今为止，国

谢林，等计及控制策略的并网型微电网可靠性评估 - 103 -

内外学者对微电网的可靠性评估研究相对较少。文献[6]采用解析法对含微电网的配电网进行了简单的评估，并分析不同容载比下微电网对配电网可靠性的影响，但未涉及到微电网内部负荷可靠性。文献[7]通过对负荷点建立故障树以及对元件建立风险指标的方法，实现孤岛模式下微电网负荷点的不可靠度的计算。文献[8]对网络结构进行区域划分，构建连接矩阵，对微电网不同运行方式进行了可靠性评估。文献[9]提出了不同连接方式下微电网可靠性评估模型，以及分析了不同联络开关对微电网可靠性的影响。

上述研究大多只集中关注分布式电源本身，而未将分布式发电、负荷以及控制装置作为整体在微电网系统层面建立可靠性评估模型，且未考虑不同性质微电源的控制策略对可靠性的影响。传统解析法虽然计算简单，耗费时间短，但很难刻画复杂的运行以及控制策略。因此，本文结合解析法和时序蒙特卡洛法对微电网复杂的运行控制策略进行模拟，并就微电网最常见的两种控制策略（主从型、对等型）对可靠性的影响进行了比较。

1 微电网的控制策略

1.1 主从型控制策略

主从型控制策略[10]是将各微电源赋予不同职能，采取不同的控制方法。其中，一个微电源作为主电源，检测电网中各种电气量，通过通信线路来控制其他“从属”微电源出力，以确保微电网的功率平衡，保持电压和频率稳定。

微电网并网运行时，各微电源均采用PQ控制保持自身输出恒定功率，电压和频率由配电网来调节和支撑。当微电源故障时，其造成的功率缺额由配电网弥补，负荷不会停电。

微电网孤岛运行期间，微电网控制切换到主从模式，主电源担当配电网的角色采用Vf控制来调节系统的电压和频率，其余微电源仍采用PQ控制。由于整个系统由主电源来协调控制其他从属微电源的功率输出，因此对于孤岛运行的微电网，主电源或者通信系统发生故障，整个微电网也就不能继续工作。

主从型微电网切负荷策略见图1所示。当主电源检测到孤岛信号时，如果控制策略不能自动切换到主从模式，则孤岛失效，微电网内部负荷全部停电；如果控制策略再次切换成功，还需比较此时微电网可输出功率P MG是否大于负荷值P L，不满足条件下，切除优先级较低的负荷点直至满足功率平衡。

图1 主从型微电网切负荷策略

Fig. 1 Load shedding strategy of master-slave micro-grid

1.2 对等型控制策略

对等型控制策略[10]即每个微电源具有相同的控制方法，各微电源之间是“平等”的。各微电源只需要检测各自输出端的电气量，以预先设定的控制模式分别参与有功和无功的调节，保持系统的电压和频率。相对于主从型控制策略，对等型控制策略下每个可输出稳定功率的微电源都为主电源。

对于输出功率具有随机性的微电源（如风电）通常与储能设备一起采用PQ控制保持出力恒定。对等型控制策略是基于外特性下降法也即Droop 法[11]，分别将频率和有功功率、电压和无功功率关联起来，通过一定的控制算法，模拟电网的有功-频率特性曲线和无功-电压曲线，实现电压、频率的自动调节而无须借助于通信。

孤岛运行期间，当其中一个微电源故障退出运行时，其余微电源输出功率在满足负荷的条件下，仍能继续工作。由于不存在控制策略的切换，在不考虑静态开关失效情况下，对等型微电网只需满足微电网功率P MG≥P L，则负荷点不会停电，否则切除优先级较低的负荷点直至功率平衡。

2 微电网的可靠性模型

2.1 元件的停运模型

采用两状态模型描述元件的正常、故障修复状态。其中，元件的状态持续时间服从指数分布[12]。

TF1

1

ln()

T x

λ

=?× (1)

TR2

1

ln()

T x

μ

=?×(2) 式中：T TF和T TR分别表示元件正常无故障持续时间和故障修复时间；λ和μ分别表示元件的故障率和修复率；x1和x2表示(0, 1)均匀分布的随机变量。

2.2 微电网的功率模型

微电网并网运行期间，微电网负荷的功率缺额

- 104 - 电力系统保护与控制

可由配电网弥补，因此，只有在孤岛运行期间才会由于微电源的功率不足而引起负荷点停电。

1) 主从型微电网的功率模型

由上面分析，孤岛运行期间，主电源或通信系统发生故障均会导致微电网退出运行。因此，主从型微电网的出力模型为

DG up MG m com DG up ()()0

()()()()

()1

i i i

i P t S t P t S t S t P t S t = =

??=

∑∑ (3)

其中：S up (t )、S m (t )、S com (t )均等于0或1；S up (t )=0

表示小时t 上层配电网正常运行，1表示故障；S m (t )=0表示主电源m 故障，1表示正常运行；S com (t )=0表示通信系统故障，1表示正常运行； P DG i (t )表示小时t 微电源i 的出力(包括正常和故障状态)；P MG (t )表示小时t 微电网的出力。

2) 对等型微电网的功率模型 对等控制下，除输出功率不可调节的微电源外，其余微电源均能根据负载的变化动态调节自己的出力。因此对等型微电网的出力模型为 MG DG up

()()()01i

i

P t P t S t =

=∑

或 (4)

2.3 负荷模型

时序蒙特卡洛法模拟系统状态时，需采用时序负荷模型来模拟系统各时刻各节点的负荷，从而使模拟过程更贴近实际。考虑所有因素的时序负荷模型在实际计算中是很难实现的，故采用小时最大尖峰负荷与年最大负荷的比值来模拟小时t 的负荷值[13]。

L (t )= L y P w P d P h (t ) (5)

式中：L y 是年峰值负荷；P w 表示周负荷占年峰值负荷的百分比；P d 是日负荷占周负荷峰值的百分比；P h 是每小时负荷占日峰值负荷的百分比。

3 基于时序蒙特卡洛的并网型微电网可靠

性评估

3.1 上层配电网等值模型

为了分析上层配电网对微电网可靠性的影响，可将上层配电网元件主要分为两类：最小路类和非最小路类元件。

最小路类元件的故障引起微电网孤岛运行时间为元件的修复时间，非最小路类元件的故障引起微电网孤岛运行时间为隔离开关操作时间，对于有断路器或熔断器的分支馈线其故障不受影响。因此，为了更好地模拟上层配电网的运行状态，结合解析法将上层配电网等值为最小路元件和非最小路元件

相并联的形式，如图2所示。

图2 上层配电网的等值模型 Fig. 2 Equivalent model of main power grid

上层配电网最小路等值元件参数为

11

m

l i

i m

i

i

i l l

λλλγ

γλ====

∑∑ (6)

式中：λi 、γi 分别为上层配电网第i 个最小路元件的

故障率和修复时间；λl 、γl 分别为最小路等值元件的故障率和修复时间。

上层配电网非最小路等值元件参数为

1

n

nl j

j nl λλγγ

===∑ (7)

式中：λj 为上层配电网第j 个非最小路元件的故障率；γ为隔离开关操作时间；λnl 、γnl 分别为非最小路等值元件的故障率和修复时间。如果馈线j 上有断路器或熔断器，则λj =0。

由于最小路元件的修复时间随元件类型不同修复时间也相差甚远，如线路的修复时间一般为几小时，而变压器却为几十个小时。为了使模拟结果更加收敛，还可以将最小路元件等值为不同类型等值最小路元件的串联形式。

3.2 并网型微电网故障模式影响范围分析

由于配电网中非电源元件的故障概率非常小，因此，在不考虑二阶及以上的非电源元件故障，影响并网型微电网内部负荷点停电的因素可归结为三个方面：

1) 上层配电网故障时，微电网孤岛模式切换失败，全部负荷点停电。

2) 上层配电网故障时，孤岛模式切换成功，但微电网出力不足，切除优先级较低的负荷点直至功率平衡。

3) 微电网内部非电源元件故障时，部分负荷点停电，故障影响范围可通过下述方法确定。 3.2.1 微电网内部故障影响分析

谢林，等计及控制策略的并网型微电网可靠性评估 - 105 -

本文采用馈线区的概念分析微电网的故障影响范围。馈线区是以开关为边界将馈线划分为若干个内部不含开关装置的最小区域。位于同一馈线区的所有负荷点受故障影响的后果相同。如图3虚线框所示，该微电网可划分为9个馈线区（L1~L9）。

图3 含三个微电源的放射式微电网

Fig. 3 Radial microgrid containing three DGs

不同控制策略微电网的故障影响范围也不一致，假定DG1、DG2、DG3均为可输出稳定功率的微电源，将DG1作为主从控制策略下的主电源。

对于某一馈线区故障，首先断开的是周围最近的自动隔离开关，然后才对其进行故障隔离。以图3为例，当L5故障时，首先断开的是附近的断路器U1、U2、U3，然后再通过隔离开关D1、D3隔离故障区。根据各馈线区故障影响范围不同，可将内部故障后的微电网划分为以下6个区域。

1) 故障区：该区域内的负荷点停电时间为元件的修复时间。例如L5区域。

2) 无影响区：该区域一般位于故障区的上游，可通过自动开关与故障区自动隔离，该区域内的负荷点不受影响。故障发生后，断路器U1自动断开，L1由配电网继续供电。

3) 上游无缝孤岛区：该区域一般有作主电源的微电源，当下游故障时自动隔离故障区，进入由微电源供电模式的孤岛区。L5故障发生时，U2自动断开，对等控制策略下可形成无缝孤岛区，由DG2继续为L3、L4供电；主从控制策略下由于DG2非主电源，因此该区域为第4)类区域。

4) 上游隔离区：该区域位于故障区上游，通过隔离开关与故障区隔离。以L2为例，故障隔离后，断路器U1、U2闭合，配电网和DG2将同时为L2供电。该区域内的负荷点停电时间为隔离时间。

5) 下游无缝孤岛区：同3)，对等控制策略下可形成无缝孤岛区，故障时，U3自动断开，L8、L9区域由DG3供电；主从控制策略下由于DG3非主电源，因此该区域负荷点为第1)类区域。

6) 下游隔离区：故障隔离后，该区域可与其他下游供电区域形成孤岛区。例如L6、L7区域，对等控制策略下可与L8、L9可形成孤岛区，停电时间为隔离时间；主从控制策略下由于DG3非主电源，因此L6、L7区域为第1)类区域。

3.2.2 故障影响矩阵

为了分析判断节点故障对负荷点的影响，建立故障影响矩阵[14]。

对于有n个馈线区、m个负荷点的网络图，其故障影响矩阵E为n行m列矩阵。第i行第j列元素e ij表示第i馈线区故障对负荷点j的影响类型，

e ij的值分为以下几类。

1) e ij=0，i区域对j负荷点无影响，可通过断路器、熔断器等自动开关隔离。

2) e ij=1，i区域故障引起j负荷点停电，但可以通过开关隔离恢复供电。

3) e ij=2，i区域故障引起j负荷点停电，且不能通过开关隔离恢复供电，停电时间为元件修复时间。

以此遍历所有馈线区，分析各区域故障对负荷点的影响，生成故障影响矩阵。根据以上故障影响分析方法，图3所示微电网在主从控制和对等控制策略下的故障影响矩阵分别为E1和E2。

12

000000

211001

200200

200200

,

122001

122002

112002

020020

020020

==

E E

3.3 评估流程

综合上述分析，并网型微电网可靠性评估算法流程如下。

第1步：输入元件的可靠性参数以及微电网的负荷参数；设定模拟时钟的初始值T=0，并假定所有元件均处于正常状态。

第2步：根据第2节元件的可靠性模型以及微电网的功率模型，可得到两种控制策略下微电网的功率时序曲线。

第3步：根据第3节方法对上层配电网进行可靠性等值，形成上层配电网的最小路和非最小路等值元件。

第4步：对上层配电网的等值元件和微电网的非电源元件进行随机抽样，由公式(1)转化为对应的正常运行时间T TF；找到具有最小正常运行时间

- 106 - 电力系统保护与控制

min{T TF}的等值元件，并将模拟时钟T向前推进min{T TF}，即T=T+ min{T TF}。

第5步：判断所选元件的属性，若为最小路等值元件，则由公式(2)转化为该元件的T TR，T=T+T TR，转到第6步；若为非最小路等值元件，T=T+T ge, T ge 为隔离时间，转到第6步。若为微电网内部的非电源元件，由公式(2)转化为该元件的T TR，T=T+T TR，转到第7步。

第6步：若上层配电网故障，产生(0, 1)之间的均匀分布随机数U，判断U是否大于控制策略切换失败的概率P，是则切换成功，比较微电网可输出功率与微电网负荷，即可确定可切除的负荷点，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(T TR或T ge)，故障次数加1；若孤岛切换失败，切除的负荷点的停电时间为上层电网故障恢复时间(T TR或T ge)，故障次数加1；未切除的负荷点停电时间为min(t_switch，t _TTR)，故障次数加1。其中，t _switch为控制策略再次切换成功的时间，t _TTR为上层电网故障恢复时间（T TR或T ge）。

第7步：根据故障影响矩阵，查找该元件故障对应负荷点的影响类型，形成各负荷点的本次故障的可靠性指标。

第8步：如果模拟时间T小于规定的时间长度，返回第4步；否则，统计各负荷点的可靠性指标并计算系统的可靠性指标。

4 算例分析

采用IEEE-RBTS Bus6测试系统[15]F4为例，在馈线19、25、11、16处分别接入DG1、DG2、DG3、DG4，改造后的微电网通过PCC点与上层配电网相连，如图4虚线框所示。

假设DG1、DG2为微型燃气轮机组，DG3、DG4采用风力发电机组，该微电网控制策略如下。

策略1：微电网并网时，所有微电源采用PQ控制，其中在DG3、DG4处接入储能设备保持平稳的风电输出功率（PQ设定值为风电机组的平均输出功率）；孤岛时，DG1切换为主电源，采用Vf控制，其余微电源仍为PQ控制。

策略2：微电网并网和孤岛，DG1、DG2均采用Droop控制，其中在DG3、DG4处接入储能设备，并一起采用PQ控制，保持平稳的风电输出功率（PQ 设定值为风电机组的平均输出功率）。

微电网可靠性参数如下[9]：DG的故障率为5次/年，修复时间50 h。假定通信系统故障率为2次/年，修复时间30 h；控制策略切换失败的概率为5%，再次成功切换时间需0.5 h；隔离开关操作时间为0.5 h；断路器、熔断器均100%可靠工作。

图4 算例系统

Fig. 4 Example system

发电机组的风速数据来源于荷兰某一风电场10年的统计数据[16]，额定功率为0.5 MW，原动机的切入、额定和切出风速分别为3 m/s、8 m/s和15 m/s；微型燃汽轮机组额定容量为1 MW。根据风电转换关系[17]，即可得到风电机组输出功率。

假设每条分支线上都装有熔断器，元件及负荷点参数见文献[18]；假设微电网内部负荷的编号顺序即为负荷的优先级顺序。

4.1 微电网可靠性评估

根据前述模型和算法编写了并网型微电网可靠性评估程序。模拟1000年得到各负荷点和系统的可靠性指标（由于篇幅有限只列举了一部分负荷点）见图5、图6所示。

从图5、图6和表1中可以看出，配电网改造成微电网后负荷点及系统的可靠性水平明显得到提高，并且策略2微电网的可靠性最高。通过分析总结如下。

(1) 将配电网改造成微电网结构可改善用户及系统的可靠性水平，且可降低因配电网故障或检修所造成的用户停电损失。

谢 林，等 计及控制策略的并网型微电网可靠性评估 - 107 -

图5 微电网负荷点故障率指标对比

Fig. 5 Comparison of outage rates of load points in microgrid

图6 微电网负荷点停电时间指标对比

Fig. 6 Comparison of outage rate of load points in microgrid

表1 微电网系统的可靠性指标对比

Table 1 Comparison of micro-grid system reliability indices

系统 指标 改造前的 可靠性指标 改造后的可靠性指标 策略1 策略2 SAIFI /(次/(户·年)) 1.713 0.959 0.741 SAIDI /(h/(户·年)) 5.841 2.767 1.932 CAIDI/(h/次)

3.385 2.895 2.624 ASAI

0.999 333 0.999 684 0.999 779 AENS/(kWh/(户·年))

19.622

9.514

6.510

(2) 微电网不同控制策略对用户可靠性有一定影响。由于主从型微电网中其他电源对主电源的依赖性较大，因此，主电源或者主电源所在馈线发生故障后，整个微电网就不能再孤岛运行。还有，当上层配电网故障时，由于控制策略的切换，往往存在切换失败的风险而致使孤岛失效。对等型微电网的可靠性最高，但由于是有差调节，对于敏感负荷的控制效果比较差。

4.2 上层配电网参数影响

为了分析上层配电网参数对微电网可靠性的影响，逐步增大上层配电网最小路等值元件的故障率来增加微电网的孤岛运行次数，并以用户平均停电时间指标(SAIDI )来分析两种策略对微电网可靠性

的影响。

从图7中可以看出，随着上层电网故障次数的增加，原系统的可靠性几乎成线性快速下降。两种策略微电网系统的可靠性指标均随上层配电网故障率的增加而略微减小，且对等型微电网的可靠性明显高于主从型微电网。因此，在微电网满足并网的条件下应尽量并入配电网，尽量避免孤岛运行，以此提高供电可靠性。

图7 上层电网参数影响

Fig. 7 Effect of main power grid parameters on SAIDI

4.3 微电网负荷影响

为了分析负荷对微电网可靠性的影响，在系统其他参数不变情况下，将负荷乘以从0.8至1.4的倍数，步长为0.1。

由图8可以看出：原系统SAIDI 可靠性指标随负荷的变化而未改变。两种策略微电网随负荷倍数的增加可靠性下降很小，这主要是由于微电网长期处于并网状态，只有在孤岛时才会因功率不足导致负荷停电。

图8 负荷的影响

Fig. 8 Effect of load demands on the SAIDI indices

随着孤岛次数的增加，如图9所示，上层配电网最小路等值元件的故障率增加为3次/年，两种策略微电网随负荷倍数的增加可靠性明显下降。因此，微电网容量与负荷的配置对微电网可靠性也十分重要，当负荷继续增长时，为保证用户可靠供电，必须投入新的微电源以保证微电网在孤岛运行期间有足够的容量。

- 108 - 电力系统保护与控制

图9 负荷的影响

Fig. 9 Effect of load demands on the SAIDI indices

5 结论

本文提出了并网型微电网的时序蒙特卡洛可靠性评估方法，并就两种最常用的控制策略对微电网可靠性的影响进行较深入的分析。

对IEEE-RBTS Bus6改进系统进行可靠性评估，得到如下结论：

(1) 微电网可显著提高配电网的可靠性，且对等控制型微电网改善效果优于主从控制型微电网。

(2) 微网系统可靠性指标均随上层配电网故障率的增加而减小，因此在微电网满足并网的条件下应尽量并入配电网，尽量避免孤岛运行，以此提高供电可靠性。

(3) 微电网随着负荷的增加可靠性降低。因此，随着负荷的增长必须投入新的微电源以保证微电网在孤岛运行期间有足够的容量，保证用户可靠供电。

算例结果表明，本文建立的模型能够较精确实现微电网的可靠性评估，为微电网的规划设计提供一定借鉴。

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收稿日期：2012-10-08； 修回日期：2012-11-07

作者简介：

谢 林（1988-），男，硕士研究生，研究方向为电力系统规划与可靠性；E-mail: xiezhi123000@https://www.sodocs.net/doc/0f4723120.html,

谢开贵（1972-），男，教授，博士生导师，主要从事电力系统分析与计算、规划与可靠性，电力市场及人工智能等方面的研究和教学工作。

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

微电网并网标准及影响因素研究

课程论文 课程名称 题目 微电网并网标准及影响因素研究学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 2015 年月日 二0一五—二0一六学期

摘要 (1) 1 微电网并网总则 (2) 2 并网基本要求 (2) 3 微电网并网要求 (3) 3.1 普通并网 (3) 3.2 并网不上网 (4) 4 微电网并网运行要求 (4) 4.1 有功功率 (4) 4.1.1 基本要求 (4) 4.1.2 有功功率调节 (4) 4.2 无功功率 (5) 4.2.1 无功电源 (5) 4.2.2 无功容量 (5) 4.3 电压调节 (5) 4.4 电能质量 (6) 4.4.1 谐波和波形畸变 (6) 4.4.2 直流注入 (6) 4.5 电能计量 (7) 5 微电网解列 (7) 5.1 正常解列 (7) 5.2 事故解列 (7) 5.2.1 电网侧故障解列 (7) 5.2.2 微电网侧事故解列 (8) 6 通信及信号 (8) 6.1 正常运行信号 (8) 6.2 故障信息记录与传输 (9) 7 结论 (9) 参考文献 (9)

根据现有的国内外相关标准和规范，从电力系统的角度初步研究了微电网并网、并网运行以及解列过程的技术要求。提出了微电网并网的基本要求和并网准则，基于配电网可靠性考虑，对微电网并网时接入点、接入容量和接入方式提出了要求。对微电网接入电网引起的电能质量、有功功率和无功功率控制、电压调节、继电保护、通信、监测和电能计量等问题进行了分析。本文研究了微电网接入电网时应该考虑的几个重要因素，如：微电网接入系统的基本要求、微电网并网要求、电能质量、功率控制和电压调节、继电保护、并网监测、微网解列、通信、电能计量等。通过对上述九方面的研究，从电网的角度提出了微电网接入电网的技术规定，为今后制定微电网接入标准和微电网大规模的发展提供了一定的基础。 关键词：微电网；电力系统；并网；并网运行；解列；电能质量；继电保护。

电力系统运行可靠性分析与评价

电力系统运行可靠性分析与评价 电力的稳定性对电力用户的生产生活质量有着密切的关系，同时也是电力企业的责任和义务。本文针对电力系统可靠性的概况以及介绍提高供电可靠性的技术措施和组织措施，对了解电力系统具有一定的参考价值。 标签：稳定性；电力系统；措施 1 引言 电力行业作为一个重要的基础产业和公用事业，对于国家经济和民生稳定起着促进和发展作用，在国家经济和社会安全发挥着不可替代的作用。电气能源从发电厂、变电站、传输和分配线电源用户，有数以千计的设备控制和保护装置，它们分布在各种不同的环境和地区，不同类型的故障，可能会发生意外，影响电力系统的正常运行和用户的正常电力供应用户的各种故障和意外事故造成的停电，工业和农业生产及人们的生活所造成不同程度的损失，并导致一个衰落的工业产品的产量，质量较低，严重的会造成损害设备。停电也将威胁到人身安全，给社会造成人身安全和经济损失，供电可靠性不仅涉及到了供电企业的生存和发展，更直接关系到地区用户的用电安全性和可靠性的配电网络，甚至关系到该地区的发展，因此，如何保障和改善网络的安全和可靠运行，一直是各供电企业研究的一个重要问题。 2 电力系统可靠性的概况 可靠性是指在预定条件下，一个组件，设备或系统中，完成规定功能的能力。可靠性的特性指标称之为可靠度，可靠度越高，意味原件可靠运行的概率，故障少，维修费用低，工作寿命长，可靠性低，这意味着寿命短暂，出现过多的故障，维修成本高，直接关系到企业的经济利益。电力发展在整个开发过程中，可靠性贯穿于产品和系統每一个环节。可靠性工程涉及原有的故障统计和数据处理，系统的可靠性定量评估，操作和维护，可靠性，和经济协调等方面，具有实际性，科学性和实间性三大特点，其可靠性评估方法是可靠性研究领域方向。 2.1 充裕性 充裕性是指电力系统在保持用户的持续供应电力总需求和总电能的能力，考虑到系统计划停运的系统组件和非计划停运的合理期望值，也被称为在静态条件下，电力系统静态可靠性，以满足用户的电力和电能足够的确定性指标要求，在系统运行时，各种维修备件，备用容量的百分比概率指标，如缺乏电力概率，可以说功率足够的时间预期值，电量不足期望值等。 2.2 安全性 安全性是电力系统承受突然的干扰，如突然短路或系统组件意外损坏，也称

(整理)微电网并网系统的控制器的设计与分析

题目：微电网并网系统的控制器的设计与分析学院：电气工程学院 专业:电力电子与电力传动 学号：S130******** 姓名：唐福顺

摘要 ——这篇文章主要讲述了微电网并网控制器的设计与分析。控制器包括对于每个分布式电源的内部电压和电流环控制环和外部控制功率均分以及控制由并网转为孤岛运行模式下的功率分配问题的外部有功无功控制环。控制器还包括同步算法来确保当故障清除后平滑的自动并网。通过控制器的合理搭建，可以实现系统可以在并网和孤岛模式转换过程中并不影响外界的负荷。并且通过仿真和实验验证了这一结论。 引言 近年来，越来越多的新能源或者是微能源例如光伏，小型风机，燃料电池开始以分布式电源的形式并入大电网。随着分布式电源的发展，包含着许多系统化的分布式电源的微电网这个概念随之产生。与传统的集中式电源相比，微电网可以在并网和孤岛两种模式下运行，因而提高了系统的稳定性和电源质量。额外它还包含了所有单个微电网系统的优点。为了更好地控制微电网，在并网和孤岛运行模式下我们采用外部了功率环和内部电压环双重控制。这些控制算法应该在各个并联的分布式电源之间没有信息连接，可以分开单独控制。因此，每一个分布式电源的控制算法应该只使用自己当地能测量到的变量进行反馈。还有，我们还期望当大电网出现故障离网时，各个分布式电源之间能够迅速反应来合理的分配自己的输出功率来保证功率平衡以及当故障清除后微电网和大电网的再次同步运行然后平滑并网。 为了实现上述性能，本文对各个分布式电源采用一种统一的控制器设计方法。即，在控制输出电压的前提下，设计控制器控制功率环，它能够控制并网模式下的功率流动，能够保证在孤岛模式下使各个分布式电源有功和无功的合理分配，以及在再次并网之前实现微电网和大电网的再同步。这种控制器响应迅速，并且保证微电网能够在并网和孤岛两种模式下平滑转换并且不影响与其相连接的负载。通过仿真和实验验证了这种控制器设计具有良好的效果。 系统配置 Fig1展示了本文的微电网配置图，这里采用了两个并联的分布式电源DG1和DG2.每个分布式电源由直流源、ＰＷＭ控制的电压源型逆变器以及LC滤波器。在正常的运行模式下，微电网通过STS（静态转换开关）在PCC点处与大电网相连接。在这种模式下，两个分布式电源来提供对负载123的功率和电压支持，这种配置减少了大电网的负担和大电网的功率传送并且提高了负荷的对大电网扰动的抗干扰能力。 Fig 1 微电网的配置 当大电网出现故障时，在半个周期内STS打开来断开微电网和大电网之间的连接，那么这

电力系统可靠性评估方法的分析

电力系统可靠性评估方法的分析 李朝顺 （沈阳电力勘测设计院辽宁沈阳 110003） 摘要：可靠性贯穿在产品和系统的整个开发过程，形成可靠性工程这门新兴学科。可靠性工程涉及原件失效数据的统计和处理、系统可靠性的定量评定、运行维护、可靠性和经济性的协调等各方面，是一门边缘科学，它具有实用性、科学性和实间性三大特点。其可靠性评估方法是可靠性研究领域一直探索的方向，本文对现有可靠性评估方法进行论述和分析，为可靠性工作者提供参考。 关键词：系统可靠性评估分析 1电力系统可靠性概述 可靠性（Reliability）是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。 现代社会对电力的依赖越来越大，电能的使用已遍及国民经济及人民生活的各个领域，成为现代社会的必需品。电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按规定的技术经济要求组成的一个统一系统。发电厂将一次能源转换为电能，经过输电网和配电网将电能输送和分配给电力用户的用电设备，从而完成电能从生产到使用的整个过程。电力系统的基本结构如图1所示。 图1电力系统基本结构图 60年代中期以后，随着电力工业的发展，可靠性工程理论开始逐步引入电力工业，电力系统可靠性也应运而生，并逐步发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益

的一种重要手段。目前已渗透到电力系统规划、设计、制造、建设安装、运行和管理等各方面，并得到了广泛的应用，

如图2所示。 图2可靠性工程在电力系统中的应用 所谓电力系统可靠性，就是可靠性工程的一般原理和方法与电力系统工程问题相结合的应用科学。电力系统可靠性包括电力系统可靠性工程技术与电力工业可靠性管理两个方面。电力系统可靠性实质就是用最科学，经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。因此，一切为提高电力系统、设备健康水平和安全经济运行水平的活动都属于电力工业可靠性工作的范畴，都是为了提高电力工业可靠性水平所从事的服务活动。 通常，评价电力系统可靠性从以下两方面入手[2]。 (1) 充裕性(adequacy)—充裕性是指电力系统维持连续供给用户总的电力需求和总的电能量的能力，同时考虑到系统元件的计划停运及合理的期望非计划停运.又称为静态可靠性，即在静态条件下电力系统满足用户电力和电能量的能力。充裕性可以用确定性指标表示，如系统运行时要求的各种备用容量(检修备用、事故各用等)百分比，也可以用概率指标表示，如电力不足概率(LOLP)，电力不足时间期望值(LOLE)，电量不足期望值(EENS)等。 (2) 安全性(security)—安全性是指电力系统承受突然发生的扰动，如突然短路或未预料到的失去系统元件的能力，也称为动态可靠性， 即在动态条件下电力系统经受住突然扰动且不间断地向用户提供电力和电能量的能力。安全性现在一般采用确定性指标表示，例如最常用的可靠 性工 程在 电力 系统 中的 应用 元件故障数据统计和处理 可靠性数学理论 电源可靠性 输电系统可靠性 配电系统可靠性 大电力系统可靠性 可靠性管理 电气主接线可靠性 负荷预测 可靠性设备预诊断 故障分析 可靠性指标预测 建设安装质量管理 最佳检修和更换周期的确定 运行方式可靠性定量评估 可靠性工程教育

并网运行的微电网系统设计

毕业设计（论文）. 题目并网运行的微电网系统设计 系别电力系 专业电气工程及其自动化 班级 姓名 指导教师 设计时间自2012年2 月21日至2012年6月25日

毕业设计（论文）任务书

并网运行的微电网系统设计 摘要 微电网已成为一些发达国家解决电力系统众多问题的一个重要辅助手段，所以分布式发电是21世纪电力行业发展的重要方向。随着电网中分布式发电系统数量的日益增多，尤其是基于可再生能源的并网发电装置在分布式发电系统中应用的日益广泛，随着世界科技的不断进步，当今电网的负荷越来越大，随之而来的是问题不断的增多，解决当今电力系统中存在的诸多问题已经成为研究者们头等的问题。 文中介绍了微电网的应用现状与发展趋势的研究，并设计简单的微电网。首先，介绍了当今电网的一个整体局面，并阐述了本文的选题背景与意义。从微电网的概念、结构、整体单元、储能元件、模型、微电网的优点以及微电网与局部电网的连接等方面来简单的介绍微电网。其次，对分布式电源进行介绍和研究，本文主要介绍三种分布式电源，风力发电机、光伏电源和微型燃气轮机。第三，介绍了本次设计的微电网模型并使用PSCAD进行仿真，对仿真结果进行简要分析。 【关键词】微电网；分布式电源；风力发电；光伏电源；微型燃气轮机；

Parallel operation of the power grid system design ABSTRACT The grid has become some developed countries solve many of the issues the power system is an important auxiliary means, so distributed power generation is 21 century the important direction of electric power industry. With the power of distributed power generation system number of increasing, especially based on renewable energy grid generation device in the distributed power generation system of the applications of the increasingly widespread, along with the progress of science and technology in the world, the load of the power grid is more and more big, the problem is with unceasingly increasing, solution to today's power system, there are many problems have become the researchers first class. This paper introduces the present situation of the application of the power grid and the development trend of the research, and design simple micro power grid. First, this paper introduces the grid a whole situation, and expounds the ? 【Key words】

电力系统运行可靠性最优控制研究

电力系统运行可靠性最优控制研究 发表时间：2016-12-12T13:45:45.203Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：鲁康杰苏林[导读] 电力是我国的支柱产业，电能是最主要的能源，无论是国家的建设发展，企业的日常运营，还是人们的工作生活都离不开电能。 (国网山东省电力公司平邑县供电公司山东平邑 273300) 摘要：电力是我国的支柱产业，电能是最主要的能源，无论是国家的建设发展，企业的日常运营，还是人们的工作生活都离不开电能。我国电网覆盖面积广，相关的检修工作人员较少，因此电力运行存在很大的安全风险，针对这一情况，必须加强电力系统运行安全的管理，提高相关技术。下面就分析影响电力运行的因素，提出合理化建议，保证对电力系统可靠性的最优控制。 关键词：电力系统；运行可靠性；最优控制 如果设备质量不过关，管理工作不到位，电力系统运行中很容易发生故障，例如线路、电缆容出现短路、电火花问题，电气设备出现故障。因此企业在经营管理中，工作人员必须加强线路的监督检查，增加电网检查人员数量，缓解检查工作的压力，扩大电网检查覆盖面，实现对电力系统运行可靠性最优控制，为我国的经济发展、城市建设提供可靠的电能。 1分析影响电力系统运行可靠性因素 1.1电力设备出现故障 通过多年的实践研究得知，电力设备故障、线路问题、外力破坏是三个重要的影响因素。对于设备故障而言，电力系统是由不同设备、元件所组成的，要求其在规定的环境中，特点的时间范围内，完成相应的功能，保证电力系统运行正常。但是由于电力系统运行复杂，天气状况不同，在运行中会出现不同的故障，严重时发生火灾，直接导致大面积停电，人们无法正常工作和生活。如果电压达不到要求，机械设备就不能正常运行，如果网损情况继续恶化，电力设备在电能方面就会有非常大的损耗，浪费很多国家电能。 1.2线路发生故障 我国电网已经覆盖全国，一般大中城市电力设施配套比较完善，小城镇、乡村由于比较偏僻，电网设施不完善，而且这一地区检修人员较少，因此容易发生故障。很多线路所处环境比较复杂，长期暴露在野外，例如线路在零下30度的环境，或者在零上30度的环境，线路穿越高山等，一旦发生故障，为后期的检修也提出较大挑战。当长期得不到保养和检修时，线路外的绝缘皮老化，导致漏电，进而酿成更严重的事故。 1.3分析外力破坏 在乡村和城乡结合的位置，由于其地理位置的特殊性，同时也由于国家电力资金投入的问题，导致这部分电网中自动化水平不高，这样无论是在突发事故的有效处理方面，还是日常的巡检工作上，都会造成效率低下，出现问题的概率比较大。除此之外，由于缺乏相关的警示牌，在一些特殊路段，容易发生交通事故，直接影响配电线路安全，例如车辆撞上路旁电线杆，由于线路、设备没有必要的避雷针，导致在阴天下雨的时候，线路设备遭到雷击。在现代社会发展中，大城市都使用了智能化的管理系统，而这些地区却和智能化脱轨，技术人员在对电能分配以及负荷控制中，不能保证电压的稳定性，因此增加了电网运行的风险和成本。 2分析评估电力运行可靠性的方法在当前对电力系统可靠性评价中主要有两种方法，解析法和后果分析法，对于解析的评价方法而言，通过系统结构，以及各个元件之间的联系，构建系统的可靠性模型，在此基础上，在解析过程中应用的可靠性指标，通过数值对比就可以得到。其有清楚的物理概念，模型构建也有很好的精度。但是在实践应用中也要面临一些新问题[1]，导致计算难度增大，评价工作不能顺利进行。对于故障模式的后果分析法而言，可以有效解决电力系统运行中的可靠性问题。通常情况下这两种方法都可以在辐射状配电系统中应用。但是在实际使用中，如果拓扑结构比较复杂，使用这种方法操作会更加复杂，针对这一情况电力部门采取了有效的措施进行处理。对这一方法加以改进，电力系统运行稳定性评价中，必须对故障后果进行总结，电网计算指标进行分析，在此基础上，操作中对不同故障进行模拟，然后对事件进行预想，对负荷相应的情况进行转移分析。 3分析电力系统运行可靠性最优控技术 3.1分析可靠性指标的具体内容 通常情况下在分析电力系统运行可靠性的时候，利用切负荷指标进行度量评价，对于切负荷指标而言，其是一个重要的衡量电力运行可靠性的指标，其在输电规划、电源规划中发挥着重要的作用。电力系统正常运行中，不仅要考虑系统的节能和电量供应，还要时刻监视系统运行状态。另一方面，为了找到电力系统的薄弱环节，还要对系统功率不平衡指标、母线电压超限指标、线路过负载指标进行监视，再根据工作经验，建立了电力系统运行可靠性指标体系。在该体系中的可靠性指标中，主要包括概率指标、电量不足期望指标、安全状态下的概率指标[2]。 3.2对可靠性模型的分析 在对相关指标进行计算时精度必须保持，否者影响后续的分析，在此基础上，还应该提高计算速度，保证工作效率，保证整个工作实时完成，确保电力系统实时都处于安全状态。一般电力人员使用直流潮流方式分析电力系统中的潮流情况，建立可靠性控制模型的时候，对电压、无功等约束条件进行忽视，此控制模型包括控制标量、目标函数以及约束条件。 3.3对电气元件可靠性模型的分析 在电力系统中元件是其重要组成部分，如果电气元件出现故障，直接影响电力系统运行的可靠性，不同元件出现故障都是随机的，但是都直接影响系统的正常运行。针对这一情况，相关部门必须对电力系统进行最优控制。为了达到这一目标，对系统中不同电气元件做好可靠性模拟建模，在短时间内考验系统运行能力，在此过程中是否发生故障，如果发生故障，检测设备会系统记录其参数，进而对不同元件的可靠性进行评价分析，当前建模方式有元件瞬时概率，其可以全面对元件进行描述，综合评价元件的可靠性，为其正式使用作出数据依据[3]。 3.4分析计算可靠性的方法和具体实施

电力系统可靠性评估指标

电力系统可靠性评估指标 1.1 大电网可靠性的测度指标 1. (电力系统的)缺电概率 LOLP loss of load probability 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的概率，即 ∑∈=s i i P LOLP 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；S 为给定时间区间内不能满足负荷需求的系统状态全集。 2. 缺电时间期望 LOLE loss of load expectation 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的小时或天数的期望值。即 ∑∈=s i i T P LOLE 式中：i P 、S 含义同上； T 为给定的时间区间的小时数或天数。缺电时间期望LOLE 通常用h/a 或d/a 表示。 3. 缺电频率 LOLF loss of load frequency 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的次数，其近似计算公式为 ∑∈=S i i F LOLF 式中：i F 为系统处于状态i 的频率；S 含义同上。LOLF 通常用次/年表示。 4. 缺电持续时间 LOLD loss of load duration 给定时间区间内系统不能满足负荷需求的平均每次持续时间，即 LOLF LOLE LOLD = LOLD 通常用小时/次表示。 5. 期望缺供电力 EDNS expected demand not supplied 系统在给定时间区间内因发电容量短缺或电网约束造成负荷需求电力削减的期望数。即 ∑∈=S i i i P C EDNS 式中：i P 为系统处于状态i 的概率；i C 为状态i 条件下削减的负荷功率；S 含义同上。期望缺供电力EDNS 通常用MW 表示。

微电网你并网运行

摘要 微电网为新能源并网发电规模化应用提供了有效技术途径，微电网技术可以对分布式电源进行有效管理，降低分布式电源对大电网安全运行的影响，有助于实现分布式电源的“即插即用”，同时可以最大限度地利用可再生能源，符合我国新能源发电和可持续发展战略的要求。随着微电网技术不断发展的新需求，微电网中微电源的协调控制、微网运行模式切换等诸多问题亟待解决，因此，本文将从微电网的控制系统角度进行研究，以实现微网技术的规模化应用。 首先，本文系统详细的阐述了微网主要的整体控制策略以及微电源逆变器接口侧的控制方法，并对各种控制策略的工作原理、适用范围以及优缺点进行分析；其次，提出了基于P-f /Q-V下垂控制的微网功率最优分散协调控制方法。针对微电网功率分配因微电源到负荷线路的影响而分配不合理的问题进行了深入的研究;分析了传统P-f /Q-U下垂控制的缺点，给出了P-f/Q-V下垂控制方法，建立了微网的数学模型，通过部分输出量反馈最优分散协调控制方法，使微网在实现微电源功率合理分配的基础上，保证电压和频率处在正常范围内，仿真结果表明微电网在输出有功功率分配不受影响的前提下，输出无功功率的分配情况得到明显的优化，而且微网始终处于稳定运行状态。最后，提出了将对等控制与主从控制相结合的控制策略。针对微网运行模式转换时存在的问题，给出了符合我国国情的微电网运行模式转换的条件，通过分析对等控制以及主从控制在微网运行模式切

换时的 优缺点，提出了将两者相结合的控制策略，并结合控制器状态跟随的平滑切换控制方法实现了微网运行模式的平滑、可控切换，减小了切换过程对微网的冲击，通过仿真实验验证了该控制策略的可行性。 关键词:微网;功率分配;协调控制;并网运行模式;孤岛运行模式

电力系统运行可靠性

清华大学出版社图书编写规范 一、总体要求 (1) 科学性：书稿内容应体现科学性、先进性和实用性，所采用的资料和数据必须准确可靠。 (2) 政治性：书稿内容应注意维护我国的国家利益、民族尊严，保护国家机密，不得有与我国现行政策和法律相抵触的内容与提法。 (3) 版权问题：作者应注意著作权问题，不得侵犯他人著作权。为介绍、评论某一作品或说明某一问题而引用他人的资料、数据、图表时，应以脚注或参考文献方式注明出处。 (4) 交稿方式：Latex或者word软件排版均可。 (5) 交稿要求：书稿必须符合“齐、清、定”要求。 “齐”：文稿（必备项：扉页、内容简介、前言、目录、正文、参考文献、索引等；可选项：他序、译者序、符号表、附录、后记等）、图稿齐全； “清”：稿面整齐，书写清楚，标注明确、易辨，图件清绘； “定”：文、图内容已确定，不存在遗留问题，无需再作较大增删和修改。 二、基本格式 1.扉页 包括：书名，作者姓名，著作方式（著、编著、编、主编等）。 2.内容简介 一般按照内容分成两段：（1）简要介绍本书的内容和特点；（2）读者对象。 3.序 一般是请对书中内容十分了解的本专业专家、知名人士等，由他们作为第一读者对本书的内容、意义、写作水平、作者背景等作全面评价。 4.前言 主要介绍本书的写作背景、本书的特点、本书的编写分工及致谢等。字数最好在1000左右。 5.目录 一般只标出三级标题, 序号与文字间空一格，页码统一用5号宋体，右顶格对齐。 6.正文 1）标题 除特殊声明外均用5号宋体。标题序号一律用阿拉伯数字编排，序号与文字间空一格。 一级（BT1，如第1章■■■■）：另面起，黑体，3号，上空2行，居中，占3行；

蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中地应用

3 蒙特卡洛法在电力系统可靠性评估中的应用 3.1电力系统可靠性评估的内容与意义 可靠性指的是处于某种运行条件下的元件、设备或系统在规定时间内完成预定功能的概率。电力系统可靠性是指电网在各种运行条件下，向用户持续提供符合一定质量要求的电能的能力。电力系统可靠性包括充裕度(Adequacy)和安全性(seeurity)两个方面。充裕度是指在考虑电力元件计划与非计划停运以及负荷波动的静态条件下，电力系统维持连续供应电能的能力，因此又被称为静态可靠性。安全性指的是电力系统能够承受如突然短路或未预料的失去元件等事件引起的扰动并不间断供应电能的能力，安全性又被称为动态可靠性。目前国内外学者对充裕度评估的算法和应用关注较多，且在理论和实践中取得了大量的研究成果，但随着研究的深入也出现了很多函待解决的新课题。电力系统的安全性评估以系统暂态稳定性的概率分析为基础，在原理、建模、算法和应用等方面都处于起步和探索阶段。由于电力系统的规模很大，通常根据功能特点将其分为不同层次的子系统，如发电、输电、发输电组合、配电等子系统，对电力系统的可靠性评估通常也是对上述子系统单独进行。不同层次的子系统的可靠性评估的任务、模型、算法都有较大区别。电力系统在正常运行情况下，系统能够正常供电，不会出现切负荷的事件。如果系统受到某些偶发事件的扰动，如元件停运(包括机组、线路、变压器等电力元件的计划停运与故障停运)、负荷水平变化等，可能会引起系统功率失衡、线路潮流越限和节点电压越限等故障状态，进而导致切负荷。电力系统可靠性研究的主要内容是基于系统偶发故障的概率分布及其后果分析，对系统持续供电能力进行快速和准确的评价，并找出影响系统可靠性水平的薄弱环节以寻求改善可靠性水平的措施，为电力系统规划和运行提供决策支持。 3.2电力系统可靠性评估的基本方法 电力系统可靠性评估方法可分为确定性方法和概率性方法两类。确定性方法主要是对几种确定的运行方式和故障状态进行分析，校验系统的可靠性水平。在电源规划中，典型的确定性的可靠性判据有百分备用指标和最大机组备用指标;电网规划

微电网的基本组成及运行详解

微电网是指由分布式电源、用电负荷、配电设施、监控和保护装置等组成的小型发配用电系统（必要时含储能装置）。根据建设目的和经济环境的不同，微网的形状结构可能各不相同，但是技术架构大体类似。下面南京研旭简要探讨下微电网的基本组成。 微电网分为并网型微电网和独立型微电网，可实现自我控制和自治管理。并网型微电网既可以与外部电网并网运行，也可以离网独立运行；独立型微电网不与外部电网连接，电力电量自我平衡。 微电网的基本组成包括以下几个部分： 电源：在所有微电网系统中，基本的组成部分是电源。电源要满足微网内负荷的需求，例如容量，以及其他技术层面、经济层面的种种考虑。其中，分布式光伏受到广泛关注。尤其是近年来光伏电池模块价格的下降，让基于分布式光伏的微网的经济可行性上升。 对于位于偏远地区的基于光伏的微网来说，挑战主要来自系统的维护和储能系统的要求。一方面，当暴露在高温高湿的环境中时，光伏电池的性能会下降。另一方面，由于能量来源（太阳光）具有间断性，储能设备便必不可少，而它的投资占系统支出的很大一部分，对系统经济性影响较大，并且光伏电池装机容量越大，储能系统容量也要相应增大。 除了分布式光伏，常见的能量来源还包括：分布式风能，燃料电池，微型涡轮机，往复式内燃机，以及其他分布式发电技术（小型水电，小型潮汐发电，小型波浪发电，地热发电，分布式核能发电等）。 电力管理系统：电力管理系统主要负责电力从电源输送到用电设备。具体功能包括：一是，将电源处各形式的电能转换成符合出所需要的形式，例如使用逆变器将光伏产生的直流电转换成通常负荷所需要的50Hz交流电。二是，作为储能设备的界面，来使微网内的电力供需达到平衡。现代微网通常融入了软件和控制系统，例如智能电表，从而实现微网的高效和稳定运行。 储能系统：储能系统对微网的重要性不言而喻。它可以让微网实现内部的电力供需平衡，从而维持电压和频率的稳定。也可保证用户的用电需求随时能得到满足。微网系统中常见的储能设备为：电池，燃料电池+电解池，超级电容以及飞轮等。 用电设备：微网中用电设备的电力来源是系统中全部的发电和储能设备。综合考量用电设备是很有必要的，因为它们决定了用电负荷在微网中的位置，相应地也会影响发电装机容量以及对储能系统的要求。 对外连接：微网通常与大电网相连，从而实现之间的电力交换。这种类型的微电网在校园和医院中十分常见。此外，电网的发展趋势之一是使用先进的监测和控制系统，将很多个微电网连接起来。 微电网存在两种典型的运行模式：正常情况下微电网与常规配电网并网运行，称为联网模式;当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微电网将及时与电网断开而独立运行，称为孤岛模式。两者之间的切换必须平滑而快速。微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并可同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求。微电网内部的电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制。 （1）并网运行 并网运行就是微电网与公用大电网相连，微网断路器闭合，与主网配电系统进行电能交换。光伏系统并网发电。储能系统可进行并网模式下的充电与放电操作。并网运行时可通过控制装置转换到离

电力系统运行可靠性分析

电力系统运行可靠性分析 发表时间：2018-06-22T14:30:11.570Z 来源：《电力设备》2018年第7期作者：王陆陆余亮亮李玉斌[导读] 摘要：二十世纪以来，科学技术的发展越来越迅速，人们也越来越依赖各种能源，电能在现代人们的生活中也扮演着重要的能源的角色。 （国网新疆电力有限公司乌鲁木齐供电公司新疆乌鲁木齐 830011）摘要：二十世纪以来，科学技术的发展越来越迅速，人们也越来越依赖各种能源，电能在现代人们的生活中也扮演着重要的能源的角色。电力生产的水平趋向于集约化，一次性的不可再生能源的开采和运输等严重受制约，以及电能在生产的过程中可能会制造污染，危害人们的生活的健康，这都在一定程度上使得电源和电力负荷中心不得不分布于不同的地区。为了满足电能的需求，电力系统的结构趋向于 复杂化，规模趋向于扩大化。但是，电力系统在发展的同时，一旦发生意外事故，随之产生的，影响和后果也会很严重，直接或间接地对社会、经济和人们的生活产生不可忽略的危害。 关键词：电力系统；运行；可靠性；分析导言 近年来，随着各项新型技术的快速发展，出现了很多新型的可再生能源，并被广泛应用在各种行业当中，取得了较好的效果。对于电力系统而言，生产水平更倾向于集约化，因此传统产电资源的运输与开采不但会对电力生产的发展产生直接影响，而且还会对电厂周围的环境产生不良影响，严重时还会危及当地居民的生命安全，因此电力负荷与电源系统只能分散在不同的区域当中。为了满足人们日益增长的用电需求，电力系统的结构不断复杂化和扩大化。电力系统在运行过程中，若出现运行事故，必然会产生不可挽回的后果，严重时还会威胁当地人们的生命财产安全。因此，对电力系统运行可靠性进行分析具有重要的现实意义。 1影响电力系统运行可靠性的因素 1.1运营人员对电力系统的评判预测不准确 工作人员在对电力系统进行维护时，需要保证电力系统运营的稳定性。在对电力系统进行评价时，也会涉及到各类电力系统的运营问题，这就造成电力系统运营的工作复杂性，让电力系统在运行过程中的扰动类型难以预测。普通工作人员很难在工作过程中处理这类电力系统的运营问题，因此，需要专业性的技术人员对电力系统进行评估，评价有价值的信息数据，预测电力系统的运行状况，保证电力系统的运行状态始终处于安全稳定的情况下。目前，运营人员在信息数据采集方面的工作还有很多缺陷，他们不能很好的控制预测结果，这就导致电力系统的安全稳定性受到影响。 1.2电力系统的运营设施问题 电力系统在运营过程中会遇到很多问题。首先，进行电力系统维护建造时，会投入大量的运营资金。在我国一二线大城市，这些问题很容易解决，但是对一些偏远地区来说，解决电力系统的工作问题就存在一定难度。在一些偏远地区以及县级以下的区域内，不能投入过多的资金去建设电力系统，在运营过程中也难以配备齐全的电网设备。与电力系统匹配的管理部门的电力系统管理工作，也存在很多漏洞，这就造成运营维护过程中的工作局限性，影响生产管理部门的生产工序，导致人为管理漏洞在电网运行系统中出现，另外，线路的老化和电力设备的更换不及时，也会影响电力系统的运营安全性。另外，很多落后地区的管理人员缺乏对电力系统的管理经验，监督部门对电网进行监督改造时，也没有对电网的规划设计做出详尽分析。 1.3自然灾害对电力系统的影响 不可抗力因素也会威胁电力系统的运营安全，在自然灾害面前，电力系统的运行时刻面临出现运行事故的风险。这样在电力系统运行过程中，电力系统的运行安全也会受到严重影响，当自然灾害来临时，很多电网线路会受到破坏。例如经常发生的暴雨、火灾、地震、泥石流等自然灾害。 1.4电网分布不均匀 电网分布不均匀就容易造成供电电容不足的现象出现，在很多地方，电网运营系统的建设体制不健全，导致很多变电站在进行电力传输时，出现工作状态不稳定的工作现象。运行过程中也难以满足用户的用电需求，这样就会对当地的经济环境和生产状况造成严重影响。 1.5数据测试问题 电力系统在运营过程中，运行的安全性和稳定性容易受到影响，这样很多因素就会作用于电力系统，增加系统运营维护工作的复杂程度。为了确保电力系统运行的可靠性，需要对具体的运行和维护环节进行分析，统筹规划，确保电力系统运行的安全性。电力系统在工作过程中，会使用很多数据程序，其中包括数字仿真数据以及电力系统维修员采集到的电力系统实测数据。大量的数据信息会增加电力系统的管理难度，这样在对电力系统进行信息处理时就会遇到一些复杂的问题，信息系统、地理系统都会在工作中受到影响。进行数据处理时，工程信息技术人员也难以区分有效数据和繁冗数据。对电力系统进行维护管理时，没有将数据的价值很好地发挥出来，很多有价值的信息没有得到有效利用，这样导致电力系统出现失稳模式、导致系统运行过程中出现运行缺陷和运营漏洞。 2提升电力系统运行可靠性措施分析 2.1确保电力设备的正常运行 对于电力系统而言，确保各项电力设备的顺利运行是实现电力系统安全运行的前提条件。针对不同线路情况，将其分成各个区段，并对其进行针对性管理。电力企业还需要组织专业人员对各个电力设备进行定期检修，同时还需要对不同区段内的电线进行定期巡视。针对部分特殊区段内的设备和线路，检修人员需要实施针对性检查，及时解决线路和设备运行过程中存在的问题。检修人员需要认真负责，重视检修过程中出现的所有问题，不但需要及时进行处理，还需要对出现问题的原因进行分析总结，找到相关的规律，提前做好应对措施以及应急预案，避免对电力系统的正常运行产生不良影响。 2.2提升电网运行人员素质 在对电力系统运行状况进行评价时，可靠性属于重要的评价指标，不但可以反映电力系统的运行以及管理状况，还能够对电力企业的经济效率产生直接影响，所以电力企业需要采取一定的措施来提高电力系统运行人员的整体素质，并制定相应的考核制度，确保工作人员可以更好的开展工作，从而提升电力系统运行的可靠性。 2.3强化输电线路的运行安全性

电力系统可靠性评估发展

电力系统可靠性评估发展 发表时间：2019-07-15T11:39:19.827Z 来源：《河南电力》2018年23期作者：薛琦 [导读] 电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。 （国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司 050000） 摘要：电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。随着经济的增长，电网向远距离、超高压甚至特高压方向的发展也越来越快，网络的规模日益庞大，结构也日益复杂。本文在对电力系统可靠性评估的研究现状进行学习的基础上，介绍了可靠性分析中的两个准则即N-1准则和概率性指标或变量的准则，在概率、频率、平均持续时间、期望值等指标框架内，讨论了解析法和蒙特卡洛法的基本原理及其在电力系统可靠性评估中的应用。 关键词：系统可靠性解析法；蒙特卡洛模拟法 一、可靠性产生背景 20世纪50年代，可靠性概念的提出开始于工业，并首先在军用的电子设备中得到应用。到了60年代中期，美国、西欧和日本以及前苏联等国家电力系统陆续出现稳定性的破坏事故，导致了大面积的停电，因此可靠性技术引入了电力系统。 1968年成立了美国电力可靠性协会，在美国的12个区各自制定可靠性准则，保证电力系统能经受较大事故的冲击，避免由于连锁反应导致大面积停电。 1981 年随着加拿大和墨西哥的加入改名为北美电力可靠性协会。 20世纪90年代电力市场的出现和1996年美国西部发生的两次停电事故成为影响电力系统可靠性进一步发展的因素。 近些年来不断发生大范围的停电事故，事故发生的同时也给人们带来了一些启示：确定性准则在大电网的规划和运行中受到了诸多限制，因此需要一些新的方法和观点来全面反映电网的状态，如需要考虑电网的一些随机事件。 二、可靠性在电力系统中的应用 电力系统的作用和任务就是保证用户用电的可靠性和经济性，并且要保证供电的质量。随着电力系统规模的扩大，对电力系统可靠性的评估也要求更加准确，但是系统元件的不断增加，系统自动化程度不断提高，所以在可靠性评估中的难度也越来越大。发输电系统可靠性评估方法及发展单一的对发电系统或输电系统进行可靠性评估，结果在实际中就会有一定的局限性。 由于评估中要考虑元件的响应、网络结构、电压的质量等因素，所以计算量比较大计算也极其复杂。同时，回顾各大连锁停电故障，可以观察到的一个现象是电力系统的运行状态随着故障的连锁发生而不断恶化，系统内其他元件承受的负荷不断增加，系统趋近于某种临界状态，此时某些小概率故障（例如输电线路悬垂增加与树木接触，保护的隐性故障等）发生的概率显著增加，且一个小的事件可能会导致一个大事件乃至突变。而且，调度人员可能由于对当前系统的状态缺乏估计和了解，忽视了某些看起来平常的扰动，结果却可能导致无法估计的停电损失；或者出于对连锁大停电故障的过分担忧，实施相对保守但更加安全的控制方案，在一定程度上损害了运行经济性。因此针对上述出现的问题，如何利用新的方法更加准确和全面的反映电力系统的可靠性，并提高计算的速度，具有重要的理论研究意义和工程应用价值。 三、可靠性评估准则 电力系统是由发电、变电、输电、配电、用电等设备和相应的辅助设施，按照规定的技术经济要求组成的统一系统。随着电力工业的发展，可靠性发展成为一门应用学科，成为电力工业取得重大经济效益的一种重要手段。电力系统可靠性实质就是用最科学、经济的方式充分发挥发、供电设备的潜力，保证向全部用户不断供给质量合格的电力，从而实现全面的质量管理和全面的安全管理。 可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定条件下完成规定功能的能力。可靠度则用来作为可靠性的特性指标，表示元件可靠工作的概率，可靠度高，就意味着寿命长，故障少，维修费用低；可靠度低，就意味着寿命短，故障多，维修费用高。 可靠性评估准则，因为在电力系统中所需要的可靠性水平应达到一定的条件，所以可靠性评估应该对应相应的可靠性准则。在可靠性分析中有两个准则分别是N-1准则和概率性指标或变量的准则。在传统的可靠性评估中主要采用的是N-1准则。确定性的N-1准则已经在电力系统可靠性评估中广泛的使用了许多年，该准则概念清晰，可操作性好。N-1准则是指正常运行方式下电力系统中任意一元件（如线路、发电机、变压器等）无故障或因故障断开后，电力系统应能保持稳定运行和正常供电，并且其他元件不过负荷，电压和频率均在允许的范围内。 这一准则要求单个系统元件的停运不会造成任何损害或者负荷削减。但同时N-1准则有两个缺点：第一个是没有考虑多元件失效；第二是只分析了单一元件失效的后果，而没有考虑其发生的概率多大。如果选择的故障事件不是非常严重，但是发生的概率比较高，基于该类故障事件的确定性分析得出的结果仍然会使系统有较高的风险。相反，即使一个具有严重后果的故障事件发生但是它的的概率可忽略不计，基于这类事件的确定性分析就会导致规划评估中过分投资。 概率评估不仅可计及多重元件的失效事件，而且可以同时考虑事件的严重程度和事件发生的概率，将二者适当结合可以得到如实反映系统可靠性的指标。使用概率性指标评估的目的是在系统评估过程中增加新的考虑因素，而不是代替已经在可靠性评估中使用了多年的N-1准则，两者之间并无冲突，将二者结合起来可更加全面准确的反映系统的可靠性水平。 四、可靠性评估方法 电力系统可靠性是通过定量的可靠性指标来度量的。为了满足不同场合的需要和便于进行可靠性预测，已提出大量的指标，其中较多的主要有以下几类： （1）概率：如可靠度，可用率等； （2）频率：如单位时间内的平均故障次数； （3）平均持续时间：如首次故障的平均持续时间、两次故障间的平均持续时间、故障的平均持续时间等； （4）期望值：如一年中系统发生故障的期望天数。 上述几类指标各自从不同角度描述了系统的可靠性状况，各自有其优点及局限性。在实际应用过程中往往是采用多种指标来描述一个