蔡淵

（海南電力技術(shù)研究院，海南?？?570203）

近年來(lái)，隨著世界范圍內(nèi)能源價(jià)格的不斷提升，利用風(fēng)能、太陽(yáng)能、燃料電池等清潔能源發(fā)電技術(shù)的價(jià)格不斷下降，使得多種形式的清潔能源得到越來(lái)越廣泛的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用。除了少數(shù)地區(qū)具備得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，可以建立大型風(fēng)電站和太陽(yáng)能電站以外，大部分清潔能源都以零星分布的狀態(tài)存在，因此，將零星分布的清潔能源轉(zhuǎn)化為電能的分布式發(fā)電技術(shù)和將分布于各方的電能收集整合的微電網(wǎng)技術(shù)被眾多專家學(xué)者認(rèn)為是降低耗能，提高供電可靠性和靈活性的主要技術(shù)手段。

微電網(wǎng)是小規(guī)模的發(fā)供電系統(tǒng)，將燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)電、光伏發(fā)電，燃料電池，儲(chǔ)能等設(shè)備與用戶的用電設(shè)備整合在一起。由于大多數(shù)分布式電源類型具有不連續(xù)發(fā)電的特性，為了保證用戶的供電可靠性，微電網(wǎng)必須要與配電網(wǎng)相連接，配網(wǎng)和微網(wǎng)中的發(fā)電設(shè)備，相互補(bǔ)充為用戶提供可靠的電力。對(duì)于配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，微電網(wǎng)可被視為電網(wǎng)中的一個(gè)可控單元。隨著電力信息技術(shù)的發(fā)展，微網(wǎng)和配網(wǎng)之間不僅存在能量的交換，而且二者之間的信息交換也越來(lái)越緊密[1-3]。本文將配合具體的微網(wǎng)模型討論微網(wǎng)融入配網(wǎng)后，配網(wǎng)、微網(wǎng)和用戶三者之間結(jié)構(gòu)性關(guān)系。

1 微網(wǎng)、配網(wǎng)與用戶的新型結(jié)構(gòu)關(guān)系

1.1 微網(wǎng)定義

目前，國(guó)際上對(duì)微網(wǎng)的定義沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)電氣可靠性技術(shù)措施解決方案聯(lián)合會(huì)（Consortium for Electric Reliability Technology Solution，CERTS）對(duì)微網(wǎng)的定義如下：微網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同組成的系統(tǒng)，它可同時(shí)提供電能和熱能；微網(wǎng)內(nèi)部的電源主要是由電力電子裝置負(fù)責(zé)能量轉(zhuǎn)換，并提供必須的控制；微網(wǎng)相對(duì)外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的可控單元，同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電可靠性、安全性的要求。歐盟微網(wǎng)項(xiàng)目對(duì)微網(wǎng)的定義為利用一次能源。使用微型分布式發(fā)電系統(tǒng)，分為不可控、部分可控和完全可控3種類型，并可冷、熱、電三聯(lián)供；配有儲(chǔ)能裝置；使用電力電子設(shè)備進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和控制[4]。

在我國(guó)，微網(wǎng)還沒有完整的定義，但是從上述2個(gè)組織的定義可提煉出微電網(wǎng)的共同特征：含有電源、負(fù)荷和儲(chǔ)能裝置；一次能源可以轉(zhuǎn)換為多種形式的二次能源（如熱和電等）；控制和轉(zhuǎn)換設(shè)備盡可能采用電力電子裝置；其中設(shè)備可內(nèi)部控制并對(duì)外表現(xiàn)為統(tǒng)一可控。目前，網(wǎng)中除了電能可以與外界交換外，其他形式的二次能源還在獨(dú)立的小網(wǎng)絡(luò)中處于自給自足的狀態(tài)。

1.2 用戶接口

根據(jù)我國(guó)配網(wǎng)用戶的種類[5-6]，本文將可能建設(shè)微網(wǎng)的種類分為：企業(yè)型微網(wǎng)和社區(qū)型微網(wǎng)。企業(yè)型的微網(wǎng)劃分針對(duì)大型用戶，如學(xué)校、醫(yī)院、中小型企業(yè)、商業(yè)中心等，在這些用戶中，存在自己投資建設(shè)微網(wǎng)的可能，而公共電網(wǎng)與此類用戶的接口在于配網(wǎng)和微網(wǎng)的接口。社區(qū)型微網(wǎng)的劃分針對(duì)居民用戶，在政策允許、用電價(jià)格有利的條件下，居民便會(huì)有強(qiáng)烈的愿望建設(shè)小型的發(fā)電設(shè)備，為了對(duì)眾多的小型發(fā)電設(shè)備進(jìn)行管理，微網(wǎng)技術(shù)提供了一個(gè)很好的技術(shù)手段。這時(shí)微網(wǎng)由電力運(yùn)行商建設(shè)，公共電網(wǎng)與用戶的接口在于到戶的開關(guān)和智能表計(jì)。

1.3 3層結(jié)構(gòu)體系

為了對(duì)微網(wǎng)內(nèi)部設(shè)備和用戶進(jìn)行管理，對(duì)能源進(jìn)行調(diào)配，接收公共電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度和關(guān)系，在微網(wǎng)中需要建設(shè)一套自動(dòng)化系統(tǒng)。對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)可控單元，其控制系統(tǒng)必須保留接口與公共配電網(wǎng)中的控制系統(tǒng)相連，進(jìn)行信息的交換，并接受配網(wǎng)系統(tǒng)的控制；對(duì)內(nèi)表現(xiàn)為一個(gè)調(diào)度管理的集控中心，高效、節(jié)能、環(huán)保地運(yùn)行內(nèi)部設(shè)備。為此，本文提出配電網(wǎng)——微網(wǎng)——智能表計(jì)3層體系結(jié)構(gòu)，建設(shè)清潔、高效的智能配電網(wǎng)。

2 3層結(jié)構(gòu)的功能分析

提出的3層結(jié)構(gòu)體系功能模型如圖1所示。此模型將配網(wǎng)、微網(wǎng)和用戶的功能分層分區(qū)實(shí)現(xiàn)，各層之間的功能不會(huì)穿插混淆。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)負(fù)責(zé)饋線、配變等公共配網(wǎng)主設(shè)備的監(jiān)控、保護(hù)和管理功能。不論由誰(shuí)來(lái)建設(shè)，微網(wǎng)建設(shè)時(shí)有統(tǒng)一的準(zhǔn)入原則，運(yùn)行時(shí)接受配網(wǎng)的監(jiān)視、控制和管理，而微網(wǎng)中的用戶只與微網(wǎng)系統(tǒng)交互，不直接與配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生聯(lián)系。對(duì)配網(wǎng)來(lái)說(shuō)，微網(wǎng)是一個(gè)可控單元，相當(dāng)于一個(gè)能控制分布式電源的配網(wǎng)自動(dòng)化子站，配網(wǎng)自動(dòng)化可將一些功能如接口開關(guān)的控制、接口處保護(hù)策略、需求側(cè)管理等下放其中。如圖2所示，微網(wǎng)A負(fù)責(zé)控制微網(wǎng)A與公共配網(wǎng)的接口開關(guān)A1和A3；微網(wǎng)B負(fù)責(zé)控制微網(wǎng)B與公共配網(wǎng)的接口開關(guān)A2和A3。

圖1 3層結(jié)構(gòu)功能分層Fig.1 Function layers of the three levels structure

圖2 3層結(jié)構(gòu)與具體配置方案模型Fig.2 Three levels structure and practice configuration model

微網(wǎng)對(duì)內(nèi)主要功能為控制網(wǎng)內(nèi)設(shè)備，維護(hù)系統(tǒng)能量平衡以及對(duì)用戶管理等。如圖2微網(wǎng)A負(fù)責(zé)控制微網(wǎng)A中的燃機(jī)和多個(gè)智能表計(jì)、微網(wǎng)B中的儲(chǔ)能裝置和多個(gè)智能表計(jì)。智能表計(jì)不僅具有雙向計(jì)費(fèi)的功能，還具備了負(fù)荷控制，微電源控制和通訊的功能，允許單戶安裝微電源的系統(tǒng)接入。

2.1 微網(wǎng)內(nèi)的控制

文獻(xiàn)[7-11]研究了各種分布式電源在微網(wǎng)中的控制方式。本文提出微網(wǎng)內(nèi)分布式電源遵從主從控制和對(duì)等控制策略并存原則。例如微網(wǎng)A中燃機(jī)為其主控電源，由微網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)直接控制，當(dāng)微網(wǎng)A轉(zhuǎn)入孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，燃機(jī)可建立起整個(gè)微網(wǎng)的電壓。

用戶智能表計(jì)下風(fēng)能或光能發(fā)電設(shè)備為從電源，它們不被微網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)直接控制，而被智能表計(jì)管理。這類微電源具有一定的自動(dòng)控制能力，當(dāng)感知到配電箱母線失壓時(shí)便脫離微網(wǎng)，當(dāng)感知到配電箱母線電壓正常時(shí)并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)功率共享。微網(wǎng)對(duì)此類電源采用“群控”技術(shù)管理，即微網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)將整體策略和目標(biāo)分解，發(fā)送至智能表計(jì)，由智能表計(jì)對(duì)其下的微電源進(jìn)行控制，而達(dá)到群控目的。這樣可以保證微網(wǎng)中的從電源平等發(fā)揮作用，不受微電源規(guī)模和數(shù)量的影響，實(shí)現(xiàn)微電源的“即插即用”功能，因而此類電源的控制策略也被稱為“對(duì)等控制策略”。但此類微電源無(wú)法單獨(dú)在微網(wǎng)中工作，如微網(wǎng)A孤網(wǎng)時(shí)燃機(jī)失效，無(wú)法建立微網(wǎng)電壓，從電源則無(wú)法并網(wǎng)發(fā)電。在微網(wǎng)B中，儲(chǔ)能設(shè)備為主控電源。

由于微網(wǎng)中用戶既存在用電負(fù)荷，也存在發(fā)電設(shè)備，二者均接受智能表計(jì)管理，因此用戶對(duì)于微網(wǎng)來(lái)說(shuō)也成為一個(gè)可控單元。此單元對(duì)于微網(wǎng)可以表現(xiàn)為用電也可以表現(xiàn)為發(fā)電，微網(wǎng)控制器不需要監(jiān)視單個(gè)從電源的發(fā)電過程，但是可以通過對(duì)所有的智能表計(jì)的監(jiān)控管理，實(shí)時(shí)制定相應(yīng)的本地策略，調(diào)整主電源和公共接口的運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到合理使用分布式電源的目的。例如，當(dāng)社區(qū)型微網(wǎng)中眾多的風(fēng)、光發(fā)電已滿足負(fù)荷需求，微網(wǎng)本地策略可以調(diào)動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行充電，減少主電源的發(fā)電功率，或與配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)系，請(qǐng)求上送功率等。

2.2 微網(wǎng)的運(yùn)行模式及配網(wǎng)對(duì)其管理

該微網(wǎng)有4種運(yùn)行狀態(tài)：并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)過渡狀態(tài)和孤網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)過渡狀態(tài)。

2.2.1 并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)

微網(wǎng)A、B內(nèi)的燃機(jī)與風(fēng)光發(fā)電供給網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷使用，儲(chǔ)能設(shè)備處于充電狀態(tài)。微網(wǎng)內(nèi)發(fā)電不能滿足負(fù)荷需求時(shí)，配網(wǎng)可提供備用電能，微網(wǎng)內(nèi)發(fā)電富余且配網(wǎng)允許的情況下，可向配網(wǎng)上送多余電力。此時(shí)的微網(wǎng)為一個(gè)可控單元，配網(wǎng)對(duì)其實(shí)時(shí)監(jiān)控，跟蹤負(fù)荷曲線，根據(jù)配網(wǎng)的整體控制策略為各微網(wǎng)分配目標(biāo)，并向微網(wǎng)發(fā)送具體的控制指令。

2.2.2 孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)

微網(wǎng)A、B既可以獨(dú)立運(yùn)行，也可以整合成一個(gè)微網(wǎng)運(yùn)行。整合后，主從電源帶微網(wǎng)A、B的負(fù)荷運(yùn)行，燃機(jī)的功率將根據(jù)網(wǎng)內(nèi)實(shí)際負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)，儲(chǔ)能設(shè)備處于備用狀態(tài)，當(dāng)運(yùn)行方式特殊，如主從電源滿發(fā)都無(wú)法滿足微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷時(shí)，微網(wǎng)控制器將啟動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備逆變，仍不能滿足負(fù)荷需求時(shí)，微網(wǎng)控制器將啟動(dòng)切負(fù)荷策略。

此時(shí)的微網(wǎng)是配網(wǎng)中的能量孤島，但信息的聯(lián)系沒有中斷，當(dāng)并網(wǎng)條件滿足時(shí)，微網(wǎng)發(fā)出并網(wǎng)請(qǐng)求，配網(wǎng)結(jié)合實(shí)際情況接受或拒接請(qǐng)求。

2.2.3 過渡狀態(tài)

1）并網(wǎng)轉(zhuǎn)孤網(wǎng)過渡狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)故障失壓，燃機(jī)和風(fēng)光發(fā)電的低壓保護(hù)動(dòng)作，跳開網(wǎng)內(nèi)的發(fā)電設(shè)備。控制系統(tǒng)斷開微網(wǎng)與配網(wǎng)的連接點(diǎn)（A1與A2），此時(shí)網(wǎng)內(nèi)的主儲(chǔ)能設(shè)備短時(shí)內(nèi)逆變，建立起微網(wǎng)內(nèi)的電壓，控制好負(fù)荷與逆變的容量配比，待系統(tǒng)穩(wěn)定之后，燃?xì)廨啓C(jī)重新合上出口接觸器，切換至孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)并帶微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷，投入并網(wǎng)前斷開的負(fù)荷，儲(chǔ)能設(shè)備轉(zhuǎn)入備用狀態(tài)，風(fēng)光發(fā)電設(shè)備逐漸轉(zhuǎn)入運(yùn)行。

2）孤網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)過渡狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)通過調(diào)整主電源來(lái)調(diào)整微網(wǎng)內(nèi)的參數(shù)，使微網(wǎng)內(nèi)參數(shù)與系統(tǒng)參數(shù)達(dá)到同期區(qū)間，同期合上微網(wǎng)與配網(wǎng)的連接點(diǎn)（A1或A2），微網(wǎng)逐步轉(zhuǎn)為并網(wǎng)運(yùn)行方式。

在過渡狀態(tài)中，配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)最主要的任務(wù)是控制好微、配網(wǎng)之間的保護(hù)配合和自動(dòng)化策略配合。另外，微網(wǎng)將過渡過程記錄下來(lái)，上送配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，以便配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)該微網(wǎng)過渡過程的跟蹤分析。當(dāng)過渡過程結(jié)束后，配網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，配網(wǎng)自動(dòng)化也應(yīng)及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整。

2.3 微網(wǎng)內(nèi)同期點(diǎn)設(shè)置

由于智能表計(jì)以下從電源感知到系統(tǒng)電壓后才并網(wǎng)發(fā)電，因此從電源應(yīng)配有相應(yīng)的跟蹤系統(tǒng)電壓功能。但如果智能表計(jì)下還配有相應(yīng)的儲(chǔ)能設(shè)備，當(dāng)微網(wǎng)失去電壓時(shí)，智能表計(jì)下設(shè)備還可正常運(yùn)行，則在智能表計(jì)接口處需配有同期和解列功能。主電源和公共接口處均應(yīng)配有同期和解列設(shè)備，并受微網(wǎng)控制器控制。

2.4 微網(wǎng)本地策略和配網(wǎng)遠(yuǎn)方策略

2.4.1 微網(wǎng)自動(dòng)切負(fù)荷策略

當(dāng)微網(wǎng)在過渡過程中或微網(wǎng)在孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)中，微網(wǎng)內(nèi)的電源不足以為所有負(fù)荷提供電能，此時(shí)則需要本地的切負(fù)荷策略。例如微網(wǎng)B進(jìn)入孤網(wǎng)狀態(tài)后，通過微網(wǎng)B控制器與智能表計(jì)進(jìn)行信息交換，本地切負(fù)荷控制策略將通過智能表計(jì)將DL8開關(guān)和儲(chǔ)能站母線以下的一般負(fù)荷切除，保證儲(chǔ)能設(shè)備與重要負(fù)荷的穩(wěn)定運(yùn)行。

微網(wǎng)的切負(fù)荷策略也可以和配網(wǎng)的負(fù)控功能結(jié)合，接受配網(wǎng)的負(fù)控指令來(lái)對(duì)網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷進(jìn)行控制。

2.4.2 備自投策略

為了保證微網(wǎng)的供電可靠性，備自投策略是其重要技術(shù)手段。傳統(tǒng)的A1、A2開關(guān)互為進(jìn)線備投和A3開關(guān)作為分段備投，保證了配網(wǎng)成為微網(wǎng)的可靠電源。

由于微網(wǎng)中有相應(yīng)的電源，當(dāng)系統(tǒng)失壓時(shí)，微網(wǎng)A、B互為備投也成為可能。系統(tǒng)失壓時(shí)，A1、A2、A3開關(guān)均跳開，微網(wǎng)A由于失去系統(tǒng)電壓，除儲(chǔ)能外所有的分布式電源均因低電壓保護(hù)跳開，等待燃機(jī)啟動(dòng)建立微網(wǎng)電壓需要較長(zhǎng)的時(shí)間。而微網(wǎng)B在失去系統(tǒng)電壓后，切負(fù)荷策略和儲(chǔ)能的逆變裝置能迅速啟動(dòng)，保證重要負(fù)荷的供電。此時(shí)微網(wǎng)A、B通過配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)溝通信息，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)B成為微網(wǎng)A的備投電源，備投合上A3，為微網(wǎng)A重要負(fù)荷提供電源，然后再啟動(dòng)燃機(jī)。由于微網(wǎng)A、B通過A3相聯(lián)，暫時(shí)整合成一個(gè)微網(wǎng)，解決了微網(wǎng)B中儲(chǔ)能設(shè)備不能長(zhǎng)期運(yùn)行和微網(wǎng)A中燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)的問題。

2.4.3 智能表計(jì)對(duì)負(fù)荷的控制策略

為了保證微網(wǎng)內(nèi)重要負(fù)荷的供電可靠性，本文將微網(wǎng)內(nèi)的負(fù)荷分為重要負(fù)荷、次重要負(fù)荷和一般負(fù)荷3種。重要負(fù)荷要求必須持續(xù)供電（如重要的數(shù)據(jù)服務(wù)器），次重要負(fù)荷可以短時(shí)間斷供電（如會(huì)議室供電），一般負(fù)荷完全服從微網(wǎng)方式的安排（如制冷）。

當(dāng)微網(wǎng)從并網(wǎng)到孤網(wǎng)時(shí)，是所有智能表計(jì)最繁忙的時(shí)候?？刂埔话阖?fù)荷的智能表計(jì)當(dāng)感知電壓下降或收到微網(wǎng)控制器發(fā)出的孤網(wǎng)指令時(shí)，即刻與微網(wǎng)斷開聯(lián)系；控制次重要負(fù)荷的智能表計(jì)則設(shè)置更低的開斷電壓，并接受微網(wǎng)控制器開斷指令才與微網(wǎng)斷開連接；控制重要負(fù)荷的智能表計(jì)功能最強(qiáng)大，無(wú)論微網(wǎng)處于任何狀態(tài)都要保證重要負(fù)荷的持續(xù)供電，因此此類表計(jì)下面應(yīng)配備一定容量的儲(chǔ)能，當(dāng)接收到孤網(wǎng)指令時(shí)，智能表計(jì)要根據(jù)電壓和頻率來(lái)評(píng)估重要負(fù)荷是否要獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)電壓和頻率的波動(dòng)不能滿足重要負(fù)荷的要求時(shí)，及時(shí)與微網(wǎng)脫離，并按既定策略調(diào)整表計(jì)下的儲(chǔ)能與負(fù)荷的匹配。

2.4.4 峰谷調(diào)節(jié)

當(dāng)配網(wǎng)需要進(jìn)行峰谷調(diào)節(jié)時(shí)，也可以通過配網(wǎng)自動(dòng)化群控微網(wǎng)、微網(wǎng)控制主電源和群控智能表計(jì)的方式，對(duì)電網(wǎng)友好型電器和從電源進(jìn)行控制，以達(dá)到峰谷調(diào)節(jié)的目的。

2.4.5 微網(wǎng)保護(hù)和配網(wǎng)保護(hù)的配合

傳統(tǒng)配網(wǎng)自動(dòng)化的保護(hù)隔離功能是建立在相鄰的終端設(shè)備之間相互通信交換數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的。當(dāng)故障發(fā)生后，檢測(cè)到故障的終端會(huì)主動(dòng)與其左右相鄰的終端裝置進(jìn)行對(duì)等通信，詢問故障信息狀態(tài)，當(dāng)通信主動(dòng)方終端收到前側(cè)（電源側(cè)）相鄰終端的故障上報(bào)信息，而未收到后側(cè)相鄰終端故障上報(bào)信息時(shí)，其認(rèn)為故障點(diǎn)在其后側(cè)，啟動(dòng)隔離處理過程。

上述的保護(hù)隔離策略是基于單側(cè)電源供電的基礎(chǔ)上生成的。在擁有微網(wǎng)的配網(wǎng)中，配網(wǎng)發(fā)展為多電源供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)生故障時(shí)，短路電流與傳統(tǒng)配網(wǎng)發(fā)生了較大區(qū)別[12-15]。以下故障分析無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)，均默認(rèn)故障前處于并網(wǎng)運(yùn)行方式。

當(dāng)F1發(fā)生短路故障時(shí)，1001與1005可能會(huì)同時(shí)感受到故障電流，但電流的方向正好相差180°，因此，微網(wǎng)外部的配網(wǎng)故障應(yīng)加入故障電流方向判據(jù)，并且同時(shí)切除故障點(diǎn)兩側(cè)開關(guān)1001及1005。

當(dāng)變壓器T1和T2分列運(yùn)行時(shí)，T1發(fā)生故障F2，則應(yīng)同時(shí)切除T1兩側(cè)開關(guān)1003及A1。若故障前系統(tǒng)與微網(wǎng)的功率無(wú)交換，故障切除后微網(wǎng)的功率還保持平衡，轉(zhuǎn)入孤網(wǎng)后微網(wǎng)A無(wú)過多的策略調(diào)整。若故障前功率由微網(wǎng)A流向系統(tǒng)，故障切除后，微網(wǎng)A的電壓與頻率將上升，此時(shí)的微網(wǎng)A將進(jìn)入孤網(wǎng)策略，調(diào)整燃機(jī)，恢復(fù)微網(wǎng)A正常的運(yùn)行狀態(tài)。若故障前功率由系統(tǒng)流向微網(wǎng)A，故障切除后，微網(wǎng)A的電壓與頻率將下降，此時(shí)的微網(wǎng)A的孤網(wǎng)策略不僅需要調(diào)整主電源，還需要啟動(dòng)切負(fù)荷，保證微網(wǎng)A的孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)微網(wǎng)A運(yùn)行穩(wěn)定下來(lái)后，啟動(dòng)同期備自投，同期投入開關(guān)A3，微網(wǎng)A與微網(wǎng)B組成大微網(wǎng)，通過開關(guān)A2與系統(tǒng)并網(wǎng)。

當(dāng)變壓器T1和T2分列運(yùn)行時(shí)，T2發(fā)生故障F5，此時(shí)切除T2兩側(cè)開關(guān)1004及A2。此時(shí)微網(wǎng)B與微網(wǎng)A的保護(hù)過程有所不同，孤網(wǎng)檢測(cè)啟動(dòng)儲(chǔ)能設(shè)備的逆變。若故障前系統(tǒng)與微網(wǎng)的功率無(wú)交換、功率由微網(wǎng)B流向系統(tǒng)、功率由系統(tǒng)流向微網(wǎng)B這3種情況下，故障切除后轉(zhuǎn)入孤網(wǎng)的微網(wǎng)B策略調(diào)整與上節(jié)分析微網(wǎng)A策略類似。當(dāng)微網(wǎng)B運(yùn)行穩(wěn)定后，也需要啟動(dòng)同期備自投，利用開關(guān)A3，微網(wǎng)A與微網(wǎng)B組成大微網(wǎng)，通過開關(guān)A1與系統(tǒng)并網(wǎng)。

由于配網(wǎng)的接口，微網(wǎng)的主電源和A、B微網(wǎng)的連接均在母線LM1上，因此母線LM1是微網(wǎng)A中極其重要的元件，本方案為其配備了母差保護(hù)，當(dāng)LM1母線出現(xiàn)短路故障F3時(shí)，應(yīng)可靠跳開母線上所有開關(guān)A1、A2、DL1、DL2。母差動(dòng)作后必須閉鎖備自投動(dòng)作，此時(shí)的所有配電箱母線失壓，無(wú)法建立電壓。燃機(jī)失壓解列后重新啟動(dòng)，只能帶燃機(jī)站母線，微網(wǎng)A進(jìn)入小孤網(wǎng)模式，只能維持主電源和少部分負(fù)荷運(yùn)行。微網(wǎng)B中的LM2故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作過程與微網(wǎng)A類似。

當(dāng)微網(wǎng)A并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)生F4故障，僅需要跳開DL2和DL6開關(guān)，燃機(jī)帶燃機(jī)站母線進(jìn)入孤網(wǎng)模式，其他負(fù)荷及分布式電源正常運(yùn)行。當(dāng)微網(wǎng)B并網(wǎng)運(yùn)行，發(fā)生F7故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作過程與微網(wǎng)A類似。

當(dāng)微網(wǎng)A孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，發(fā)生F4故障，保護(hù)動(dòng)作跳開DL2和DL6開關(guān)，LM1母線失壓，微網(wǎng)A損失大部分負(fù)荷和分布式電源，僅有燃機(jī)帶少部分負(fù)荷進(jìn)入小孤網(wǎng)狀態(tài)。當(dāng)微網(wǎng)B孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，在F7發(fā)生故障后，保護(hù)動(dòng)作過程與微網(wǎng)A類似。

2.5 高級(jí)功能的實(shí)現(xiàn)

隨著配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，配網(wǎng)自動(dòng)化的功能分層分布實(shí)現(xiàn)。主流的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)一般分為主站、子站和設(shè)備終端。按照本文提出3層結(jié)構(gòu)，微網(wǎng)完全可以發(fā)展成配網(wǎng)自動(dòng)化的一個(gè)子站，起到一個(gè)承上啟下的關(guān)鍵層的作用。既是配網(wǎng)自動(dòng)化的子站，也是微網(wǎng)內(nèi)分布式電源的眾多負(fù)荷的數(shù)據(jù)集控中心。

2.5.1 微網(wǎng)的能量管理與配網(wǎng)的能量管理

配網(wǎng)側(cè)的能量管理，關(guān)鍵在于制定合理的電價(jià)，刺激用戶使用清潔能源或節(jié)電，獲取最大的社會(huì)效益；微網(wǎng)控制系統(tǒng)接受配網(wǎng)特殊情況下的調(diào)度，如調(diào)頻調(diào)壓控制等。

對(duì)于微網(wǎng)的能量管理系統(tǒng)，關(guān)注點(diǎn)在于：

1）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下，根據(jù)不同的策略，如以冷定電、以電定冷、經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、聯(lián)絡(luò)線功率控制等，自動(dòng)確定各個(gè)DG的發(fā)電計(jì)劃。

2）綜合考慮下網(wǎng)電價(jià)、燃機(jī)價(jià)格、環(huán)境溫度、上網(wǎng)電價(jià)等，自動(dòng)控制微網(wǎng)內(nèi)的能源生產(chǎn)，以達(dá)到運(yùn)行費(fèi)用最低、實(shí)現(xiàn)一次能源利用率最高的目的。

3）根據(jù)電網(wǎng)峰谷價(jià)差進(jìn)行用電計(jì)劃安排，最大程度利用電力市場(chǎng)的價(jià)差獲利；對(duì)儲(chǔ)能元件進(jìn)行控制，“低吸高拋”，實(shí)現(xiàn)局部范圍內(nèi)購(gòu)電最少。

4）響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度的要求。

2.5.2 微網(wǎng)的負(fù)荷管理和配網(wǎng)的需求側(cè)管理

目前的配電自動(dòng)化系統(tǒng)的需方管理（Demand Side Management，簡(jiǎn)稱DSM）實(shí)際上是通過一系列經(jīng)濟(jì)政策和技術(shù)措施，由供需雙方共同參與的供用電管理。電力的供需雙方共同對(duì)用電市場(chǎng)進(jìn)行管理，以達(dá)到提高供電可靠性，減少能源消耗及供需雙方費(fèi)用支出的目的。其內(nèi)容包括負(fù)荷監(jiān)控與管理、遠(yuǎn)方抄表與計(jì)費(fèi)自動(dòng)化兩方面。這兩方面功能均可通過微網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)智能表計(jì)的管理來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

用戶側(cè)的分布式電源使得配網(wǎng)的電能不再單向從電網(wǎng)側(cè)流向用戶側(cè)。微網(wǎng)技術(shù)、智能電表技術(shù)的發(fā)展，以及配網(wǎng)、微網(wǎng)和負(fù)荷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)關(guān)系的完善為人們使用清潔能源和節(jié)能提供了一系列技術(shù)條件。但還需要增強(qiáng)系統(tǒng)的安全可靠性，并提高其經(jīng)濟(jì)性和易用性，才能通過新的技術(shù)和模式來(lái)大量使用清潔能源。

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