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1、10申请公布号CN104078982A43申请公布日20141001CN104078982A21申请号201410298627X22申请日20140626H02J3/14200601H02J3/3820060171申请人国家电网公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人国电南瑞科技股份有限公司国网浙江省电力公司国网浙江省电力公司温州供电公司72发明人孙国城陈晖赵深赵景涛王辉刘贵傅强林世溪孙景钌74专利代理机构南京纵横知识产权代理有限公司32224代理人董建林54发明名称一种基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法57摘要本发明公开了一种基于负荷控制的微电网运行方式由并网运行转换。
2、到离网运行的控制方法，微电网内各控制设备利用EPON光纤设备快速通讯，基于61850的GOOSE机制全网建模，实现微电网全网的开关量信息、模拟量信息、跳闸信息的快速交换，在微电网从并网运行模式转为离网运行模式过程中，根据微电网发电容量、负荷情况和储能系统的稳定裕度，切除部分发电设备或负荷，保证微电网能够离网稳定运行。该方法对微电网的开关量和功率值P模拟量等进行GOOSE建模，通过负荷控制，动态解决了微电网转为离网运行时带载能力。51INTCL权利要求书2页说明书9页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图3页10申请公布号CN104078982ACN。
3、104078982A1/2页21一种基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，其特征在于微电网内各控制设备利用EPON光纤设备快速通讯，基于61850的GOOSE机制全网建模，实现微电网全网的开关量信息、模拟量信息、跳闸信息的快速交换，在微电网从并网运行模式转为离网运行模式过程中，根据微电网发电容量、负荷情况和储能系统的稳定裕度，切除部分发电设备或负荷，保证微电网能够离网稳定运行，具体包括以下步骤1微电网内各保护测控装置与微电网模式切换控制装置之间通过交换机和EPON组成基于ICE61850的GOOSE机制通讯网；2微电网全网基于ICE61850的GOOSE机制进行全网建模，使其在支持开。
4、关量、跳闸命令信息传送的基础上，还支持GOOSE模拟量传送，微电网内各保护测控装置的运行状态开关量和有功功率模拟量通过GOOSE网上送给微电网模式切换控制装置；3微电网内负荷或发电设备根据特性及重要性，通过配置文件进行切除优先级设定；4微电网模式切换控制装置接收上级监控系统下发的离网命令或并网点接口装置发送的检孤岛启动离网命令后，先计算微电网当前功率缺额，并切除部分发电设备或负荷，保证微电网内发电设备与负荷之间功率的相对平衡，再断开并网点开关，控制储能逆变器由并网运行方式切到离网运行方式。2根据权利要求1所述的基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，其特征在于负荷或发电设备切除顺序先通。
5、过配置文件配置；切负荷分为多组多轮，其中第一组按照分支进行排序，第二组按照分段进行排序，第三组按照线路进行排序，切除顺序依次为第一组第一轮、第一组第二轮、依次类推，第二组第一轮、第二组第二轮、依次类推，第三组第一轮、第三组第二轮、依次类推；切发电设备按照一组多轮，切除的命令为GOOSE跳闸命令。3根据权利要求1所述的基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，其特征在于步骤4中，当模式切换控制装置收到上级监控系统的离网命令或并网点接口装置的检孤岛启动离网命令后，首先计算微电网运行的功率缺额，当功率缺额小于储能逆变器PCS的稳定裕度时，直接向储能逆变器PCS下达离网预置控制指令，断开并网点开。
6、关，储能逆变器PCS接收到该命令后经延时转为V/F工作模式，微电网离网运行；当功率缺额大于储能逆变器PCS的离网稳定裕度时，根据切除顺序切除发电设备或负荷，使微电网满足稳定运行的条件，再向储能逆变器PCS下达离网预置控制指令，断开并网点开关，储能逆变器PCS接收到该命令后经延时转为V/F工作模式，微电网离网运行。4根据权利要求3所述的基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，其特征在于当时，根据切除顺序执行或并记录需权利要求书CN104078982A2/2页3要切除的负荷或发电设备的开关序号，直到然后通过GOOSE通讯将跳闸命令组播给各电源控制装置或负荷控制装置，电源控制装置或负荷控制装。
7、置根据订约的GOOSE命令切除相应开关，使微电网满足稳定运行的条件；其中分别为储能逆变器PCS、并网点接口装置的上送功率，为各负荷控制装置的上送功率，为各电源控制装置的上送功率，为储能逆变器PCS的离网运行稳定裕度。5根据权利要求4所述的基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，其特征在于当时，且时，切除发电设备。6根据权利要求4所述的基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，其特征在于当时，且时，切除负荷。权利要求书CN104078982A1/9页4一种基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法技术领域0001本发明公开了一种微电网由并网运行模式切换离网运行模式的一种设计思路。
8、，涉及配网领域、继电保护领域和通讯领域。背景技术0002受全球能源的需求增加和环境污染的影响，世界上各国大力推进发展风力发电、太阳能发电以及其它清洁发电技术，我国在政策上也对新能源发电进行扶持，根据“十二五”规划，政府对分布式发电上网电价予以补贴，分布式电源作为大电网的补充，就地接入配电网，目前分布式光伏发电上网政策已经放开。分布式发电属于间歇性能源，具有不稳定性，会引起系统电压的波动和闪变，将分布式发电与储能系统组成微电网，可有效地对电压的波动进行平抑。0003微电网的运行方式分为并网运行方式和离网运行方式，一般情况下微电网与配电网并网运行，上级系统异常或配网故障时，微电网带部分重要负荷离网。
9、运行于V/F模式。微电网由并网运行模式转换为离网运行模式的过程中时，微网内发电与负荷容量并不一致，由储能系统对微电网进行稳定控制，起着调峰电厂的作用。如储能系统容量足够大，微电网可稳定运行，但储能系统的投资成本很高，且储能电池存在寿命问题，这种微电网的稳定解决方案性价比不高。如果微电网由并网转为离网的过程中，将微电网内部分发电或不重要的负荷切除掉，使微网内发电与负荷的不平衡控制在储能系统的稳定控制裕度内，可实现并离网切换的平滑过渡，保证微电网内重要负荷可靠供电，可大大降低储能系统的投资。微电网的主动离网允许较长的时间内投切负荷或发电，再切换到微电网离网运行方式，配网故障或上级系统失电后，对于具。
10、备低电压穿越功能的储能逆变器，低电压穿越时间在625MS，0电压穿越时间一般不超过150MS，因此，要求投切负荷或发电并切换到离网稳定运行的时间一般不超过150MS，否则储能逆变器停机。0004近年来，计算机技术、通讯技术、光纤技术快速发展，EPON技术在配网自动化中大量使用。如果将IEC61850的GOOSE快速通讯机制与EPON进行有效融合，可有效降低投资，可实现微电网内动态负荷平衡控制，保证微电网离网稳定运行。发明内容0005目的0006本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于负荷控制的微电网并网到离网运行模式切换方法，提供了一种微电网由并网运行模式切换离网运行模式的一。
11、种新的设计思路，可实现并离网切换的平滑切换，保证微电网内重要负荷可靠供电。0007技术方案0008本发明的主要技术内容如下依托配电网的EPON光纤通讯作为通讯系统，利用ICE61850的GOOSE通讯机制进行开关量、模拟量、跳闸信息等快速信息交换，在微电网由并网运行转为离网运行的过程中，动态计算并切除部分发电或负荷，形成微电网内发电与负说明书CN104078982A2/9页5荷的平衡，保证微电网离网安全稳定运行，包括四个步骤00091、微电网内各保护测控装置与微电网模式控制装置之间通过交换机和EPON组成基于ICE61850的GOOSE机制通讯网。00102、微电网全网基于ICE61850的G。
12、OOSE机制进行全网建模，使其在支持开关量、跳闸命令等信息传送的基础上，还支持GOOSE模拟量传送，微电网内各保护测控装置的运行状态开关量和有功功率等模拟量可通过GOOSE网上送给微电网模式控制装置。00113、微电网内负荷或发电根据特性及重要性，可通过配置文件进行切除优先级设定。00124、微电网模式控制装置接收上级监控系统下发的离网命令或并网点接口装置发送的检孤岛启动离网命令后，可先计算微电网当前功率缺额，并切除部分发电或负荷，保证微电网内发电与负荷之间功率的相对平衡，再断开并网点开关，控制储能逆变器由并网运行方式切到离网运行方式。0013负荷或发电设备切除顺序先通过配置文件配置；0014。
13、切负荷分为多组多轮，其中第一组按照分支进行排序，第二组按照分段进行排序，第三组按照线路进行排序，切除顺序依次为第一组第一轮、第一组第二轮、依次类推，第二组第一轮、第二组第二轮、依次类推，第三组第一轮、第三组第二轮、依次类推；0015切发电设备按照一组多轮，切除的命令为GOOSE跳闸命令。0016步骤4中，当模式切换控制装置收到上级监控系统的离网命令或并网点接口装置的检孤岛启动离网命令后，首先计算微电网运行的功率缺额，当功率缺额小于储能逆变器PCS的稳定裕度时，直接向储能逆变器PCS下达离网预置控制指令，断开并网点开关，储能逆变器PCS接收到该命令后经延时转为V/F工作模式，微电网离网运行；当功。
14、率缺额大于储能逆变器PCS的离网稳定裕度时，根据切除顺序切除发电设备或负荷，使微电网满足稳定运行的条件，再向储能逆变器PCS下达离网预置控制指令，断开并网点开关，储能逆变器PCS接收到该命令后经延时转为V/F工作模式，微电网离网运行。0017当时，0018根据切除顺序执行或并记录需要切除的负荷或发电设备的开关序号，直到然后通过GOOSE通讯将跳闸命令组播给各电源控制装置或负荷控制装置，电源控制装置或负荷控制装置根据订约的GOOSE命令切除相应开关，使微电网满足稳定运行的条件；0019其中分别为储能逆变器PCS、并网点接口装置的上送功率，为各负荷控制装置的上送功率，为各电源控制装置的上送功率，为。
15、储能逆变器PCS的离网运行稳定裕度。说明书CN104078982A3/9页60020当时，且时，切除发电设备。0021当时，且时，切除负荷。0022本发明所达到的有益效果00231、通过EPONETHERNETPASSIVEOPTICALNETWORK，以太网无源光网络分光组成光纤通讯网，将IEC61850的GOOSE快速通讯机制应用于EPON系统，实现微电网全网快速信息交换，可减少光纤重复敷设。该方法对微电网的开关量和功率值P模拟量等进行GOOSE建模，通过负荷控制，动态解决了微电网转为离网运行时带载能力。00242、根据全网的功率值进行动态负荷平衡计算，在微电网由并网运行转为离网运行过程中。
16、快速切除部分负荷或发电单元，有效提高分布式电源的利用率，实现微电网由并网转为离网运行的平滑切换。00253、在系统失电时可保证微网内能够离网运行，保证重要负荷的可靠供电。附图说明0026图1是GOOSE通讯模型示意图；0027图2是模式切换控制逻辑框图；0028图3是示例微电网一次网架示意图；0029图4是示例微电网GOOSE通讯网示意图。具体实施方式0030为更进一步阐述本发明的技术手段,以下结合附图及实例，对本发明具体实施方式进行详细说明。0031依托配电网的EPON通讯系统，在微电网内各控制装置间建立基于IEC61850的GOOSE机制的快速通讯网，模型如图1。0032微电网基于IEC6。
17、1850的GOOSE机制进行通讯建模，模式切换控制装置、并网点接口装置、电源控制装置、储能逆变器PCS等装置GOOSE模型如下表0033说明书CN104078982A4/9页70034负荷或发电切除顺序需先通过配置文件配置好，切负荷分为多组多轮，其中第一组按照分支进行排序，第二组按照分段进行排序，第三组按照线路进行排序，切除顺序依次为第一组第一轮、第一组第二轮、，第二组第一轮、第二组第二轮、，第三组第一轮、第三组第二轮、，切发电一般按照一组多轮即可，切除的命令为GOOSE跳闸命令，需在通讯模型中进行建模。0035模式切换控制装置实时接收微电网内各装置功率值P的GOOSE模拟量，P的方向以微电网。
18、母线指向线路为正方向。当模式切换控制装置收到上级监控系统的离网命令或并网点接口装置的检孤岛启动离网命令后，首先计算微电网运行的功率缺额，当功率缺额小于储能系统PCS的稳定裕度时，直接向储能系统PCS下达离网预置控制指令，断开并网点开关，PCS接收到该命令后经短延时转为V/F工作模式，微电网离网运行。当功率缺额大于储能逆变器PCS的离网稳定裕度时，即当0036时，0037根据切除顺序执行或，并记录需要切除的开关序号，直到然后通过GOOSE通讯将跳闸命令组播给各装置，各装置根据订约的GOOSE命令切除相应开关，使微电网满足稳定运行的条件，再向储能系统PCS下达离网预置控制指令，断开并网点开关，PC。
19、S接收到该命令后经短延时转为V/F工作模式，微电网离网运行，逻辑流程见图2。说明书CN104078982A5/9页80038其中分别为储能逆变器PCS、并网点接口装置的上送功率，为各负荷控制装置的上送功率，为各电源控制装置的上送功率，为储能逆变器PCS的离网运行稳定裕度。0039实例说明0040如图3示例的微电网模型中，微电网各控制设备的功率方向均由母线指向线路，KP1、KP2、KP3、KP4分别为电源连接开关，各电源发电容量均为400KW，均装设电源控制设备，KPCC为并网点开关，装设并网点接口装置，KPCS连接储能逆变器PCS，离网稳定裕度为300KW，KL01、KL02、KL03、KL0。
20、4为四条出线开关，装设负荷控制装置，KF1、KF2、KF3为负荷出线KL04上的分段开关，装设负荷控制装置，KL11、KL12、KL21、KL22、KL31、KL32、KL41、KL42为负荷出线KL04上的分支开关，每个分支负荷容量150KVA，另有不可切负荷1、2容量。0041GOOSE通讯网可通过交换机和EPON进行组网，模型为图4，GOOSE通讯建模如下0042说明书CN104078982A6/9页90043说明书CN104078982A7/9页100044说明书CN104078982A108/9页110045假如负荷重要程度由高到低分别为KL12、KL31、KL2L、KL41、KL4。
21、2、KL11、KL32、KL22，线路的重要程度由高到低分别为线路KL01、KL02、KL03、KL04，通过配置文件设置切负荷顺序为0046第一组第一轮KL220047第一组第二轮KL320048第一组第三轮KL110049第一组第四轮KL420050第一组第五轮KL410051第一组第六轮KL2L0052第一组第七轮KL310053第一组第八轮KL120054第二组第一轮KF30055第二组第二轮KF20056第二组第三轮KF10057第三组第一轮KL040058第三组第二轮KL030059第三组第三轮KL020060第三组第四轮KL010061假设电源的投运顺序分别是KP01、KP02、。
22、KP03、KP04，则电源切除顺序分别为0062第一组第一轮KP040063第一组第二轮KP030064第一组第三轮KP020065第一组第四轮KP010066为简化说明，假设KL01、KL02、KL03均断开，仅以KL04线路进行举例，微电网在并说明书CN104078982A119/9页12网运行时，模式切换控制装置在收到离网命令或并网点装置的检孤岛命令后，存在以下运行工况00671、发电大于负荷，且功率差额超过储能逆变器的稳定裕度0068假设4个电源都满功率发电，发电功率均为400KW，不可切负荷1、2当前负荷均为100KVA，每个分支当前负荷为50KVA,当前功率差额PPCCPPCS44。
23、0021008501000K,超过储能逆变器离网稳定裕度300K，且大于0，需切除发电，根据切除次序，计算当切除KP04、KP03后，功率差额为PPCCPPCS24002100850200K，小于储能逆变器离网稳定裕度，模式切换控制装置生成KP04、KP03的GOOSE跳闸命令，并控制微电网转为离网运行方式。00692、发电与负荷的功率差额在逆变器的稳定裕度范围内0070假设2个电源满功率发电，发电功率均为400KW，2个电源停运，不可切负荷1、2当前负荷均为100KVA，每个分支当前负荷为50KVA,当前功率差额PPCCPPCS24002100850200K,小于储能逆变器离网稳定裕度300。
24、K，模式切换控制装置不生成GOOSE跳闸命令，只控制微电网转为离网运行方式。00713、发电小于负荷，且功率差额超过储能逆变器的稳定裕度，切除部分分支线路可以满足微电网的稳定要求0072假设2个电源满功率发电，发电功率均为400KW，2个电源停运，不可切负荷1、2当前负荷均为400KVA，每个分支当前负荷为90KVA,当前功率差额PPCCPPCS24002400890720K,超过储能逆变器离网稳定裕度300K，且小于0，需切除负荷，根据切除次序，计算当切除分支KL22、KL32、KL11、KL42、KL41后，功率差额为PPCCPPCS24002400390270K，小于储能逆变器离网稳定裕。
25、度300K，模式切换控制装置生成KL22、KL32、KL11、KL42、KL41的GOOSE跳闸命令，并控制微电网转为离网运行方式。00734、发电小于负荷，且功率差额超过储能逆变器的稳定裕度，切除全部分支线路还不能满足微电网的稳定要求0074假设1个电源发电，发电功率为300KW，3个电源停运，不可切负荷1、2当前负荷均为320KVA，每个分支当前负荷为50KVA,当前功率差额PPCCPPCS3002320850740K,超过储能逆变器离网稳定裕度300K，且小于0，需切除负荷，根据切除次序，计算当第一组八轮负荷都切除掉后，功率差额为PPCCPPCS3002320340K，仍然超过储能逆变器离网稳定裕度，则取消第一组切除顺序，改由第二组切除顺序进行切除，根据切除次序，计算当切除KF3、KF2后，功率差额为PPCCPPCS300320450220K，小于储能逆变器离网稳定裕度，模式切换控制装置生成KF3、KF2的GOOSE跳闸命令，并控制微电网转为离网运行方式。说明书CN104078982A121/3页13图1说明书附图CN104078982A132/3页14图2说明书附图CN104078982A143/3页15图3图4说明书附图CN104078982A15。