CN206442123U - 多运行模式微电网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多运行模式微电网系统。该多运行模式微电网系统包括：微电网总控制器、多个微电网；多个微电网通过输电线路和联络线路连接；微电网总控制器与多个微电网中每个微电网的微电网控制器电连接；其中，多个微电网中每个微电网还包括通过输电线依次连接的：发电站、变电站、负载功率调节器和负载；微电网控制器用于监视微电网的运行状态并将运行状态发送给微电网总控制器，以及接收微电网总控制器的控制指令，以控制微电网以并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式之一的运行模式运行。通过本实用新型，解决了相关技术中微电网不能平稳地进行运行模式的切换的问题，实现了微电网运行模式的平稳切换。

Description

多运行模式微电网系统

技术领域

本实用新型涉及电网技术领域，具体而言，涉及一种多运行模式微电网系统。

背景技术

随着社会经济的发展，伴随着能源消耗的日益加剧，能源匮乏、利用率低以及环境污染也愈演愈烈，而微电网以其灵活、高效、经济、环保以及能源多样等优势成为发展电力行业、解决能源问题的主要战略手段。微电网能够整合大量分布式新能源发电，有助于解决大电网遇到的各种问题，是未来智能电网中配电网的重要组成部分。

微电网的运行控制必须具有在并网和孤网运行模式下平稳切换的能力，现有的微电网运行，大都是两种模式的直接切换，切换策略单一，运行不稳定。为了实现微电网的两种典型的运行模式间的平稳切换，需要一种能够在微电网多运行模式环境下合理切换平稳过渡的运行策略，从而提高微电网的供电可靠性，打造低碳环保能源与实现可持续发展。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多运行模式微电网系统，以至少解决相关技术中微电网不能平稳地进行运行模式的切换的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种多运行模式微电网系统，包括：微电网总控制器、多个微电网；所述多个微电网通过输电线路和联络线路连接；所述微电网总控制器与所述多个微电网中每个微电网的微电网控制器电连接；其中，所述多个微电网中每个微电网还包括通过输电线依次连接的：发电站、变电站、负载功率调节器和负载；所述微电网控制器用于监视微电网的运行状态并将运行状态发送给所述微电网总控制器，以及接收所述微电网总控制器的控制指令，以控制微电网以并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式之一的运行模式运行。

可选地，所述负载功率调节器包括：负载优先级存储单元，用于存储所述负载中各个负载的优先级；负载功率调节单元，用于根据所述微电网总控制器的指令，按照所述负载的优先级调整所述变电站向所述负载输出的功率。

可选地，所述微电网总控制器包括风险运行模式控制模块，所述风险运行模式控制模块包括以下至少之一：第一控制模块，用于控制所述多个微电网之间的功率流向；第二控制模块，用于控制输电线路和发电站的负荷和出力。

可选地，在所述多个微电网包括第一微电网和第二微电网，所述第一微电网与主电网联络，所述第二微电网与所述第一微电网联络的情况下，所述第一控制模块包括以下之一：第一控制单元，用于控制所述主电网与所述第二微电网分别向所述第一微电网传输功率；第二控制单元，用于控制所述主电网向所述第一微电网传输功率，所述第一微电网向所述第二微电网传输功率；第三控制单元，用于控制所述第一微电网分别向所述主电网和所述第二微电网传输功率；第四控制单元，用于控制所述第二微电网向所述第一微电网传输功率，所述第一微电网向所述主电网传输功率。

可选地，所述微电网总控制器还包括：孤网运行模式控制模块，用于在所述多个微电网中的一个或者多个微电网出现故障的情况下，控制所述多个微电网由风险运行模式转为孤网运行模式。

可选地，所述孤网运行模式控制模块包括：第三控制模块，用于在微电网中出现机组故障退出运行的情况下，相对应地切除该微电网的负荷，以维持功率平衡；第四控制模块，用于在微电网中出现线路故障跳开负荷的情况下，相对应地减少该微电网的出力，以维持功率平衡。

可选地，所述微电网总控制器还包括：恢复并网运行模式控制模块，用于在所述多个微电网的故障都已经被排除的情况下，控制所述多个微电网由孤网运行模式转为恢复并网运行模式。

可选地，所述恢复并网运行模式控制模块包括：第五控制模块，用于减少所述多个微电网中每个微电网与主电网之间的电压差；第六控制模块，用于调整所述多个微电网中每个微电网的频率，使得每个微电网的频率低于主电网的频率；第七控制模块，用于调整所述多个微电网中每个微电网的电压，使得主电网的电压的相位超前与每个微电网的电压的相位。

可选地，所述微电网总控制器还包括：并网运行模式控制模块，用于控制所述多个微电网由恢复并网运行模式转为并网运行模式。

通过本实用新型，采用的多运行模式微电网系统，包括：微电网总控制器、多个微电网；多个微电网通过输电线路和联络线路连接；微电网总控制器与多个微电网中每个微电网的微电网控制器电连接；其中，多个微电网中每个微电网还包括通过输电线依次连接的：发电站、变电站、负载功率调节器和负载；微电网控制器用于监视微电网的运行状态并将运行状态发送给微电网总控制器，以及接收微电网总控制器的控制指令，以控制微电网以并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式之一的运行模式运行。解决了相关技术中微电网不能平稳地进行运行模式的切换的问题，实现了微电网运行模式的平稳切换。

附图说明

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

图1是根据本实用新型实施例的多运行模式微电网系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的微电网总控制器的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的微电网运行模式控制方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实施例中提供了一种多运行模式微电网系统，图1是根据本实用新型实施例的多运行模式微电网系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：微电网总控制器1、多个微电网2；多个微电网2通过输电线路21和联络线路22连接；微电网总控制器1与多个微电网2中每个微电网2的微电网控制器23电连接；其中，每个微电网2还包括通过输电线依次连接的：发电站201、变电站202、负载功率调节器203和负载204；微电网控制器23用于监视微电网2的运行状态并将运行状态发送给微电网总控制器1，以及接收微电网总控制器1的控制指令，以控制微电网2以并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式之一的运行模式运行。

通过上述系统，本实用新型实施例实现了并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式这四种运行模式的循环切换，由于风险运行模式和恢复并网运行模式的加入，保证了微电网的平稳切换，提高了微电网运行的稳定性。

可选地，负载功率调节器203与微电网控制器23连接，负载功率调节器203包括：负载优先级存储单元，用于存储负载中各个负载的优先级；负载功率调节单元，与负载优先级存储单元连接，用于根据微电网总控制器的指令，按照负载的优先级调整变电站向负载输出的功率。

图2是根据本实用新型实施例的微电网总控制器的结构示意图，如图2所示，微电网总控制器包括：并网运行模式控制模块210、风险运行模式控制模块220、孤网运行模式控制模块230、恢复并网运行模式控制模块240。

可选地，微电网总控制器包括风险运行模式控制模块，风险运行模式控制模块包括以下至少之一：第一控制模块，用于控制多个微电网之间的功率流向；第二控制模块，用于控制输电线路和发电站的负荷和出力。

可选地，在多个微电网包括第一微电网和第二微电网，第一微电网与主电网联络，第二微电网与第一微电网联络的情况下，第一控制模块包括以下之一：第一控制单元，用于控制主电网与第二微电网分别向第一微电网传输功率；第二控制单元，用于控制主电网向第一微电网传输功率，第一微电网向第二微电网传输功率；第三控制单元，用于控制第一微电网分别向主电网和第二微电网传输功率；第四控制单元，用于控制第二微电网向第一微电网传输功率，第一微电网向主电网传输功率。

可选地，孤网运行模式控制模块，用于在多个微电网中的一个或者多个微电网出现故障的情况下，控制多个微电网由风险运行模式转为孤网运行模式。

可选地，孤网运行模式控制模块包括：第三控制模块，用于在微电网中出现机组故障退出运行的情况下，相对应地切除该微电网的负荷，以维持功率平衡；第四控制模块，用于在微电网中出现线路故障跳开负荷的情况下，相对应地减少该微电网的出力，以维持功率平衡。

可选地，恢复并网运行模式控制模块，用于在多个微电网的故障都已经被排除的情况下，控制多个微电网由孤网运行模式转为恢复并网运行模式。

可选地，恢复并网运行模式控制模块包括：第五控制模块，用于减少多个微电网中每个微电网与主电网之间的电压差；第六控制模块，用于调整多个微电网中每个微电网的频率，使得每个微电网的频率低于主电网的频率；第七控制模块，用于调整多个微电网中每个微电网的电压，使得主电网的电压的相位超前与每个微电网的电压的相位。

可选地，并网运行模式控制模块，用于控制多个微电网由恢复并网运行模式转为并网运行模式。

基于上述的多运行模式微电网系统，在本实施例中提供了一种微电网运行模式控制方法，图3是根据本实用新型实施例的微电网运行模式控制方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：

步骤S301，控制多个微电网在并网运行模式下运行，并等待微电网总控制器下发的风险运行模式切换指令，其中，多个微电网是按照区域电网的拓扑结构划分而成的；

步骤S302，在接收到风险运行模式切换指令的情况下，控制多个微电网由并网运行模式转为风险运行模式；

其中，在风险运行模式下，多个微电网执行风险运行控制策略并进行孤网运行判据，以为平稳过渡到孤网运行模式做准备。风险运行模式是在台风等极端恶劣天气来临前，为防止大风大雨导致停电而事先进入的一种应急模式。风险运行模式下，微电网总控制器(相当于微电网调度辅助决策系统)监视各条输电线路的运行状态、监视各个电站的负荷水平和出力水平，运行孤网判据和相关稳定控制策略，投入跳闸出口压板，为平稳过渡到孤网运行状态做准备。

在极端天气来临前，根据气象预警信息和风险预警级别，调度员下令投入功能出口压板，并在微电网总控制器中将运行模式设置为“风险运行模式”，将系统转到风险模式下运行。在充分分析和调研电网在台风预警时水电出力与负荷特性的基础上，运用理论构建风险模式下电网优化调度、在线安全预警等应用功能，微电网总控制器将为运行人员提供运行策略及建议，控制部分线路和厂站负荷及出力，以保证电网稳定运行以及在联络线跳闸后平稳进入孤网运行模式。

通过上述步骤，在将微电网从并网运行模式切换到孤网运行模式之前，通过风险运行模式进行过渡，以为平稳过渡到孤网运行模式做准备，从而解决了相关技术中微电网不能平稳地进行运行模式的切换的问题，实现了微电网运行模式的平稳切换。

可选地，风险运行控制策略包括但不限于以下至少之一：控制多个微电网之间的功率流向；控制输电线路和发电站的负荷和出力。

可选地，多个微电网包括第一微电网和第二微电网，第一微电网与主电网联络，第二微电网与第一微电网联络；控制多个微电网之间的功率流向包括以下之一：1、控制主电网与第二微电网分别向第一微电网传输功率；2、控制主电网向第一微电网传输功率，第一微电网向第二微电网传输功率；3、控制第一微电网分别向主电网和第二微电网传输功率；4、控制第二微电网向第一微电网传输功率，第一微电网向主电网传输功率。

本实用新型实施例中例举了四种功率流向方式，在具体应用中，可以根据各个微电网的负荷和出力情况决策并选用其中一种功率流向。

可选地，在控制多个微电网由并网运行模式转为风险运行模式之后，在多个微电网中的一个或者多个微电网出现故障的情况下，控制多个微电网由风险运行模式转为孤网运行模式。例如，在风险模式下，微电网总控制器监视各微电网之间的联络线的运行状态，当满足孤网判据后，自动将电网分解成两个小微电网，即转入孤网运行模式。

可选地，孤网运行模式包括但不限于：在微电网中出现机组故障退出运行的情况下，相对应地切除该微电网的负荷，以维持功率平衡；在微电网中出现线路故障跳开负荷的情况下，相对应地减少该微电网的出力，以维持功率平衡。

在孤网运行模式下，微电网总控制器通过运行孤网稳定控制策略，协调小水电出力和微电网负荷，切除部分负荷，实现源荷平衡，保证微电网的稳定运行和电网重要负荷不停不黑。

孤网运行模式下，网架结构和负荷水平与正常方式大不相同，系统阻抗和短路电流均与正常方式有较大差别。本实用新型提供的孤网运行时的继电保护方案，微电网总控制器在转入孤网运行模式后，不需对原有继电保护装置做任何修改，通过微电网总控制器执行新的继电保护方案，为孤网运行的线路提供继电保护功能。

可选地，在控制多个微电网由风险运行模式转为孤网运行模式之后，在多个微电网的故障都已经被排除的情况下，控制多个微电网由孤网运行模式转为恢复并网运行模式。孤网运行可靠性及稳定性不如并网运行，当主网联络线路故障排除后，应尽快安排运行中的县城孤网并入主网。

可选地，恢复并网运行模式包括但不限于：

1、减少多个微电网中每个微电网与主电网之间的电压差。孤网与主网的电压差越小越好，电压差会导致并网时频率以及功率的波动，造成系统的不稳定。

2、调整多个微电网中每个微电网的频率，使得每个微电网的频率低于主电网的频率。孤网的频率应当稍低于主网的频率，因为电网的功率会从频率高的主网流向频率低的孤网，减低孤网中小水电的运行压力。由于两者最终会在同一频率运行，频率低的出现功率缺额，将由频率高的补上。

3、调整多个微电网中每个微电网的电压，使得主电网的电压的相位超前与每个微电网的电压的相位。并网时主网的电压必须超前于孤网电压，因为功率是从相位超前的电压流向相位滞后的电压，减小小水电机组并网时的振荡。

恢复并网运行模式是在极端天气过后，网架已经恢复正常运行，需要将孤网与主电网并网的一种模式。恢复并网运行过程分为两个阶段：

1、调度员通过微电网总控制器向第一微电网控制器发送并网指令，先将该第一微电网与主电网并网。第一微电网控制器执行并网指令，调节相应电站的励磁系统和调速系统，使同期点两端电压和频率达到同期要求，通过自身同期功能进行同期合闸；

2、第一微电网与主电网并网成功后，调度员通过微电网总控制器向第二微电网控制器发送并网指令，第二微电网控制器执行并网指令，调节相应电站的励磁系统和调速系统，使第二微电网两端电压和频率达到同期要求，通过自身同期功能进行同期合闸。

可选地，在控制多个微电网由孤网运行模式转为恢复并网运行模式之后，达到并网的各项指标要求后，则可以控制多个微电网由恢复并网运行模式转为并网运行模式。

至此，本实用新型实施例中实现了并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式这四种运行模式的循环切换，由于风险运行模式和恢复并网运行模式的加入，保证了微电网的平稳切换，提高了微电网运行的稳定性。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述的方法。

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

Claims (9)

1.一种多运行模式微电网系统，其特征在于包括：微电网总控制器、多个微电网；所述多个微电网通过输电线路和联络线路连接；所述微电网总控制器与所述多个微电网中每个微电网的微电网控制器电连接；其中，

所述多个微电网中每个微电网还包括通过输电线依次连接的：发电站、变电站、负载功率调节器和负载；

所述微电网控制器用于监视微电网的运行状态并将运行状态发送给所述微电网总控制器，以及接收所述微电网总控制器的控制指令，以控制微电网以并网运行模式、风险运行模式、孤网运行模式、恢复并网运行模式之一的运行模式运行。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述负载功率调节器包括：

负载优先级存储单元，用于存储所述负载中各个负载的优先级；

负载功率调节单元，用于根据所述微电网总控制器的指令，按照所述负载的优先级调整所述变电站向所述负载输出的功率。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微电网总控制器包括风险运行模式控制模块，所述风险运行模式控制模块包括以下至少之一：

第一控制模块，用于控制所述多个微电网之间的功率流向；

第二控制模块，用于控制输电线路和发电站的负荷和出力。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在所述多个微电网包括第一微电网和第二微电网，所述第一微电网与主电网联络，所述第二微电网与所述第一微电网联络的情况下，所述第一控制模块包括以下之一：

第一控制单元，用于控制所述主电网与所述第二微电网分别向所述第一微电网传输功率；

第二控制单元，用于控制所述主电网向所述第一微电网传输功率，所述第一微电网向所述第二微电网传输功率；

第三控制单元，用于控制所述第一微电网分别向所述主电网和所述第二微电网传输功率；

第四控制单元，用于控制所述第二微电网向所述第一微电网传输功率，所述第一微电网向所述主电网传输功率。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其特征在于，所述微电网总控制器还包括：

孤网运行模式控制模块，用于在所述多个微电网中的一个或者多个微电网出现故障的情况下，控制所述多个微电网由风险运行模式转为孤网运行模式。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述孤网运行模式控制模块包括：

第三控制模块，用于在微电网中出现机组故障退出运行的情况下，相对应地切除该微电网的负荷，以维持功率平衡；

第四控制模块，用于在微电网中出现线路故障跳开负荷的情况下，相对应地减少该微电网的出力，以维持功率平衡。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述微电网总控制器还包括：

恢复并网运行模式控制模块，用于在所述多个微电网的故障都已经被排除的情况下，控制所述多个微电网由孤网运行模式转为恢复并网运行模式。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述恢复并网运行模式控制模块包括：

第五控制模块，用于减少所述多个微电网中每个微电网与主电网之间的电压差；

第六控制模块，用于调整所述多个微电网中每个微电网的频率，使得每个微电网的频率低于主电网的频率；

第七控制模块，用于调整所述多个微电网中每个微电网的电压，使得主电网的电压的相位超前与每个微电网的电压的相位。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述微电网总控制器还包括：

并网运行模式控制模块，用于控制所述多个微电网由恢复并网运行模式转为并网运行模式。