CN104935009A - 含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法及系统，包括微电网系统，微电网系统经并网开关与配变台区的配电网母线连接；微电网系统包括微电网母线及并入微电网母线的燃气发电机组、光伏电源；配变台区设有第一控制终端，微电网系统与配电网母线相连的并网点设有第二控制终端，光伏电源处设有第三控制终端，微电网运行控制系统还包括与第一、第二、第三控制终端均通信连接的监控主站；各控制终端采集各接入点的电气参数并上传给监测主站；监控主站用于对各控制终端上传的电气参数进行统计并根据设定条件输出用于控制微电网运行及并网状态的控制指令。实现了微电网的在线监测及微电网在并网、孤岛运行模式间的自动切换。

Description

含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法及系统

技术领域

本发明涉及配电供电领域，特别地，涉及一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法及系统。

背景技术

小型分布式能源具有清洁、灵活的特点，近些年发展迅速。但目前对于屋顶光伏等小型分布式能源并入网后对电网电能质量、调度运行等造成影响，以及由多种新能源组成的混合微电网的稳定运行和方式转换未进行深入、系统的研究，不能给对小型分布式能源的迅速普及提供技术及理论支持。

发明内容

本发明提供了一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法及系统，以解决现有的包含光伏电源的微电网的并网运行不可靠及供能监控手段有限的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，提供一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，包括微电网系统，微电网系统经并网开关与配变台区的配电网母线连接；

微电网系统包括微电网母线及并入微电网母线的用于燃气发电的燃气发电机组、用于光伏发电的光伏电源；

配变台区设有第一控制终端，微电网系统与配电网母线相连的并网点设有第二控制终端，光伏电源处设有第三控制终端，

微电网运行控制系统还包括与第一、第二、第三控制终端均通信连接的监控主站；

其中，第一控制终端用于采集配变台区的电气参数并上传给监控主站；

第二控制终端用于采集并网点的电气参数及并网开关的状态并上传给监测主站；

第三控制终端用于采集光伏电源输出的电气参数并上传给监测主站；

监控主站用于对各控制终端上传的电气参数进行统计并根据设定条件输出用于控制微电网运行及并网状态的控制指令。

进一步地，燃气发电机组受监控主站远程控制或者由第一、第二、第三控制终端中的任一个控制，并在微电网系统进入孤岛模式时自动启动。

进一步地，第三控制终端包括用于对光伏电源自动进行孤岛保护动作及自动解除孤岛保护的保护开关。

进一步地，第二控制终端与微电网系统上各负荷回路的控制开关连接，以选择微电网系统的负荷回路。

进一步地，监控主站与第一、第二、第三控制终端之间经无线通讯通信连接。

根据本发明的另一方面，还提供一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，采用上述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，该方法包括：

在配变台区失压时，并网开关自动断开，微电网系统形成孤岛，第三控制终端控制光伏电源进入孤岛保护，燃气发电机组在远程控制下自启动；

微电网系统在燃气发电机组建立电压支撑后，光伏电源解除孤岛保护，以与燃气发电机组共同支持微电网系统的负荷；

检测到配变台区恢复正常供电后，并网开关自动闭合，燃气轮机发电机组恢复至热备用状态。

进一步地，光源电源终端与燃气发电机组共同支持微电网系统的负荷时，

第二控制终端选择性控制微电网系统上各负荷回路的控制开关，保证微电网系统的稳定运行。

进一步地，本发明方法还包括：

检测到配变台区的负荷增大到预设阈值时，监控主站控制燃气发电机组并网运行以进行调峰控制。

进一步地，监控主站控制燃气发电机组并网运行以进行调峰控制包括：

判断配变台区的负荷值是否大于启动设定值达到第一延时时间，若是则遥控燃气发电机组并网运行；

判断配变台区的负荷值是否小于退出设定值达到第二延时时间，若是则遥控燃气发电机组退出运行并恢复至热备用状态。

进一步地，监控主站根据上传的电气参数对微电网电能的质量数据进行统计分析，包括对各监测点的电压、电流、功率因数、谐波数据进行越限、合格率分类统计分析。

本发明具有以下有益效果：

本发明将燃气发电及光伏发电通过微电网的形式并入到配电网络中，且通过在配变台区、并网点、光伏电源处分别设置控制终端采集接入点的电气参数，且各控制终端与监控主站通信连接并将采集的电气参数上传给监控主站，实现了微电网的在线监测，通过监控主站生成控制指令实现了微电网在并网、孤岛运行模式间的自动切换，且在电网发生异常时，该系统能够远程启动燃气发电机组建立微电网系统的电压支撑，保证光伏电源正常并入微电网，从而确保了微电网的持续可靠运行。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统的结构示意图；

图2是本发明优选实施例含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法的步骤示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，包括微电网系统，微电网系统经并网开关与配变台区的配电网母线连接。本实施例中，微电网系统包括微电网母线及并入微电网母线的用于燃气发电的燃气发电机组50、用于光伏发电的光伏电源60。本实施例中，燃气发电机组50、光伏电源60并联接入微电网母线。配变台区设有第一控制终端10，微电网系统与配电网母线相连的并网点设有第二控制终端20，光伏电源60处设有第三控制终端30，微电网运行控制系统还包括与第一、第二、第三控制终端均通信连接的监控主站(图中未示出)；其中，第一控制终端10用于采集配变台区的电气参数并上传给监控主站；第二控制终端20用于采集并网点的电气参数及并网开关的状态并上传给监测主站；第三控制终端30用于采集光伏电源60输出的电气参数并上传给监测主站；监控主站用于对各控制终端上传的电气参数进行统计并根据设定条件输出用于控制微电网运行及并网状态的控制指令。本实施例中，并网开关为接触器40，各控制终端采集接入点的三相电流、电压等电气量，以实时监测微电网及各分布式电源的运行状态，且监控主站还可以远程控制各分布式电源的启停。

本实施例将燃气发电及光伏发电通过微电网的形式并入到配电网络中，且通过在配变台区、并网点、光伏电源处分别设置控制终端采集接入点的电气参数，且各控制终端与监控主站通信连接并将采集的电气参数上传给监控主站，实现了微电网的在线监测，通过监控主站生成控制指令实现了微电网在并网、孤岛运行模式间的自动切换，且在电网发生异常时，该系统能够远程启动燃气发电机组建立微电网系统的电压支撑，保证光伏电源正常并入微电网，从而确保了微电网的持续可靠运行。

本实施例含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统正常运行时，微电网系统并入配变台区，光伏电源处于发电状态，并网运行；燃气发电机处于热备用状态，能随时根据控制终端或监控主站的指令启动。监控主站根据现场的控制终端上报的电气量实现光伏电能质量数据的统计分析，并对监测点的电压、电流、功率因数、谐波等电能质量数据进行越限、合格率等分类统计分析，提供按日、月、季、年或自定义时间段等多方式分类统计查询功能。从而，完善了分布式能源经微电网并入配电网时的电能质量在线监测，为后续的追溯性排查提供日志记录。

可选地，本实施例中，燃气发电机组受监控主站远程控制或者由第一、第二、第三控制终端中的任一个控制，并在微电网系统进入孤岛模式时自动启动，以给微电网系统提供电压支撑，保证光伏电源正常并入微电网，从而确保了微电网的持续可靠运行。

可选地，第二控制终端20与微电网系统上各负荷回路的控制开关连接，以选择微电网系统的负荷回路。第三控制终端30包括用于对光伏电源自动进行孤岛保护动作及自动解除孤岛保护的保护开关。在配变台区失压时，并网点的接触器40自动断开，微电网系统形成孤岛，保护开关动作，光伏电源闭锁，微电网短时失压。第二控制终端20检测到微电网系统失压和并网点的接触器40断开的信号后，自动断开微电网系统各负载回路的控制开关，此时，燃气发电机组在远程指令的控制下自动启动，燃气发电机组通过热机、怠速延时后，发电机达到额定转速，输出电压稳定，第二控制终端发出并网信号，通过接触器将燃气电源并入微电网系统。燃气发电机组发电并网过程在1分钟内完成，快速建立起微电网的电压支撑。微电网在燃气电源建立电压支撑后，光伏电源自动解除孤岛保护和闭锁，光伏电源又重新发电并入微电网，与燃气电源共同支技微电网负荷，此时并网点的第二控制终端根据负荷情况有选择性的合上各负荷回路的控制开关，保证微电网的稳定运行。

可选地，本实施例中，监控主站与第一、第二、第三控制终端之间经无线通讯通信连接，例如，通过GPRS/CDMA无线连接。

根据本发明的另一方面，还提供一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，采用上述实施例的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，参照图2，本实施例方法包括：

步骤S10，在配变台区失压时，并网开关自动断开，微电网系统形成孤岛，第三控制终端控制光伏电源进入孤岛保护，燃气发电机组在远程控制下自启动；此时，微电网短时失压，微电网系统各负荷回路的控制开关自动断开，等待燃气轮机发电机组启动后并入微电网以进行电压支撑。

步骤S20，微电网系统在燃气发电机组建立电压支撑后，光伏电源解除孤岛保护，以与燃气发电机组共同支持微电网系统的负荷；本步骤中，燃气轮机发电机组由热备用状态快速启动，待发电机达到额定转速，输出电压稳定后并入微电网系统，光伏电源自动解除孤岛保护，以与燃气发电机组共同支持微电网系统的负荷。

步骤S30，检测到配变台区恢复正常供电后，并网开关自动闭合，燃气轮机发电机组恢复至热备用状态。若配变台区恢复正常供电，微电网并网点的接触器自动闭合，将微电网及全部的负荷回路并入配变台区。此时微电网并网点的第二控制终端检测到并网点的电压恢复和交流接触器闭合的信号，第二控制终端连续发出燃气发电机组交流接触器切负荷和机组停机的控制信号，燃气发电机组停机恢复到热备用状态，微电网恢复到正常方式。

可选地，光源电源终端与燃气发电机组共同支持微电网系统的负荷时，第二控制终端选择性控制微电网系统上各负荷回路的控制开关，保证微电网系统的稳定运行。

可选地，本实施例方法还包括：

检测到配变台区的负荷增大到预设阈值时，监控主站控制燃气发电机组并网运行以进行调峰控制。例如，当配变台区负荷逐渐增大，达到设定值(如配变额定负荷的80％)时,监控主站启动燃气发电机组调峰程序。

优选地，监控主站控制燃气发电机组并网运行以进行调峰控制包括：

判断配变台区的负荷值是否大于启动设定值达到第一延时时间，若是则遥控燃气发电机组并网运行；

判断配变台区的负荷值是否小于退出设定值达到第二延时时间，若是则遥控燃气发电机组退出运行并恢复至热备用状态。

可选地，本实施例监控主站根据上传的电气参数对微电网电能的质量数据进行统计分析，包括对各监测点的电压、电流、功率因数、谐波数据进行越限、合格率分类统计分析。优选地，监控主站提供按日、月、季、年或自定义时间段等多方式分类统计查询功能。从而，完善了分布式能源经微电网并入配电网时的电能质量在线监测，为后续的追溯性排查提供日志记录。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，包括微电网系统，所述微电网系统经并网开关与配变台区的配电网母线连接；其特征在于，

所述微电网系统包括微电网母线及并入所述微电网母线的用于燃气发电的燃气发电机组、用于光伏发电的光伏电源；

所述配变台区设有第一控制终端，所述微电网系统与所述配电网母线相连的并网点设有第二控制终端，所述光伏电源处设有第三控制终端，

所述微电网运行控制系统还包括与所述第一、第二、第三控制终端均通信连接的监控主站；

其中，所述第一控制终端用于采集所述配变台区的电气参数并上传给所述监控主站；

所述第二控制终端用于采集所述并网点的电气参数及所述并网开关的状态并上传给所述监测主站；

所述第三控制终端用于采集所述光伏电源输出的电气参数并上传给所述监测主站；

所述监控主站用于对各控制终端上传的电气参数进行统计并根据设定条件输出用于控制所述微电网运行及并网状态的控制指令。

2.根据权利要求1所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，其特征在于，

所述燃气发电机组受所述监控主站远程控制或者由所述第一、第二、第三控制终端中的任一个控制，并在所述微电网系统进入孤岛模式时自动启动。

3.根据权利要求1所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，其特征在于，

所述第三控制终端包括用于对所述光伏电源自动进行孤岛保护动作及自动解除孤岛保护的保护开关。

4.根据权利要求1所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，其特征在于，

所述第二控制终端与所述微电网系统上各负荷回路的控制开关连接，以选择所述微电网系统的负荷回路。

5.根据权利要求1至4任一所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，其特征在于，

所述监控主站与所述第一、第二、第三控制终端之间经无线通讯通信连接。

6.一种含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，采用如权利要求1至5任一所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制系统，其特征在于，所述方法包括：

在所述配变台区失压时，所述并网开关自动断开，所述微电网系统形成孤岛，所述第三控制终端控制所述光伏电源进入孤岛保护，所述燃气发电机组在远程控制下自启动；

所述微电网系统在所述燃气发电机组建立电压支撑后，所述光伏电源解除孤岛保护，以与所述燃气发电机组共同支持所述微电网系统的负荷；

检测到所述配变台区恢复正常供电后，所述并网开关自动闭合，所述燃气轮机发电机组恢复至热备用状态。

7.根据权利要求6所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，其特征在于，所述光源电源终端与所述燃气发电机组共同支持所述微电网系统的负荷时，

所述第二控制终端选择性控制所述微电网系统上各负荷回路的控制开关，保证所述微电网系统的稳定运行。

8.根据权利要求7所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，其特征在于，还包括：

检测到所述配变台区的负荷增大到预设阈值时，所述监控主站控制所述燃气发电机组并网运行以进行调峰控制。

9.根据权利要求8所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，其特征在于，所述监控主站控制所述燃气发电机组并网运行以进行调峰控制包括：

判断所述配变台区的负荷值是否大于启动设定值达到第一延时时间，若是则遥控所述燃气发电机组并网运行；

判断所述配变台区的负荷值是否小于退出设定值达到第二延时时间，若是则遥控所述燃气发电机组退出运行并恢复至热备用状态。

10.根据权利要求6至9任一所述的含光伏和燃气发电的微电网运行控制方法，其特征在于，

所述监控主站根据上传的电气参数对微电网电能的质量数据进行统计分析，包括对各监测点的电压、电流、功率因数、谐波数据进行越限、合格率分类统计分析。