微电网能量管理系统(3)

7.3 能量管理系统通讯与控制功能

微电网能量管理系统具有数据综合处理、方案制定、命令发布及与微电网并网功能，主要包括对微电源的管理、储能装置管理、负荷管理、断网与并网的控制功能等。各控制器经过通讯线路上传各自的状态信息，包括的PCC点电网参数，各微电源输出特性参数，断路器通断状态，负荷的各种电量参数，经过能量管理系统的综合数据处理，制定微电源的投切、工作方式切换、功率输出等调节，断路器的通断等控制策略。然后把这些设定值与控制命令发送各调节装置，维持微电网的正常运行。

7.3.1 上传信息：

(1) PCC点：通过大电网监控装置上传大电网的各种参数包括大电网的电压、频率、相位角等。在联网运行模式下，将大电网电压、频率与微电网当前电压和频率做比较，分析是否同步，如果偏差超过允许范围将调节储能装置和光伏电池的功率输出，以尽快与大电网同步。

(2) 光伏电池功率电压控制器：上传光伏电池的工作方式(MPPT/定电压)，输出电压、电流、频率，有功功率、无功功率等参数值。

(3) 储能装置(蓄电池)功率电压控制器：上传储能当前的工作方式、充放电的电压、电流，输出时有功功率、无功功率等参数值，荷电状态等。

(4) 微型燃气轮机功率电压控制器：上传微型燃气轮机的运行状况(是否投入运行、低位运行、高位运行、)工作方式、输出电压、电流、频率，有功功率、无功功率等参数值。

(5) 负荷参数：包括负荷的大小，电压、电流，频率，功率因数等。

(6) 各断路器的通断状况。

7.3.2 发送命令:

(1) PCC点的信息

在联网运行模式下，将大电网电压、频率与微电网当前电压和频率做比较，分析是否同步，如果偏差超过允许范围能量管理系统计算无功功率补偿量，并把这个值传送给储能装置。命令储能装置发送无功，维持系统平衡。

当监测到大电网出现电压扰动等电能质量问题或供电中断时，通知隔离开关S1动作，微电网转入孤岛运行模式。

当大电网来电时，检测当前大电网与微电网的电压、频率、相位角，若微电网与电网不同步，能量管理系统计大电网与微电网的参数差额，计算出补偿量，把这设定值通知给运行中的微电微电网。调节功率输出，尽快与大电网的同步。

(2) 光伏电池

1) 在联网运行模式下：能量管理系统通知其一直工作在MPPT方式下。

2) 在孤网运行模式下：当光伏电池输出大于负荷消耗且蓄电池充满时并且储能装置充满时，通知光伏电池控制器改变运行方式，工作在定电压方式下，否则应一直保持工作在MPPT方式。当光伏电池输出为0时，通知光伏电池控制器停止运行。

(3) 储能装置

根据负荷需求与荷电状况确定其充放电与工作方式

1) 联网运行模式时：能量管理系统发送命令与储能装置，仅工作在充电的工作方式下，当检测到储能装置未充满时。蓄电池充电。若充满，则停止充电。

2) 孤网运行模式时：蓄电池储能为0，光伏输出持续增加但小于负荷消耗时，蓄电池停止运行。光伏输出超过微电网负荷消耗，蓄电池未充满。通知蓄电池控制器工作在充电方式。光伏输出小于负荷消耗时或光伏输出为零，并检测到储能装置有储能，通知储能装置放电。当储能装置输出为0时，通知储能装置控制器停止运行。

(4) 微型燃气轮机

1) 在联网运行模式时，能量管理系统通知微型燃气轮机不投入运行。

2) 在孤网运行模式时，当光伏输出超过微电网负荷消耗，通知微型燃气轮机工作在低输出运行模式。当负荷需求持续增加，光伏电池和蓄电池已不能满足负荷用电需求，微型燃气轮机则增加输出功率。当储能装置与光伏电池输出为零时，通知两个微型燃气轮机完全供电。

(5) 各断路器的通断控制

1) 在联网运行模式时，应密切监视个断路器的通断，当某条支路或节点电压、电流过高时，应迅速切断该支路或节点的断路器，并发送维修指令，通知维修人员快捷解除故障，保障负荷的正常供电。

2) 在孤网运行模式时，通知隔离开关S1快速动作断开与大电网的连接，微电网进入孤网运行模式。断路器S3、S11动作切断一般负荷的供电，确保敏感负荷的正常供电。当微电网供电仍不满足敏感负荷需求时，应将敏感负荷中供电等级较低的较重要敏感负荷切除，通知断路器S6或S10动作，确保重要敏感负荷的正常供电。

(6) 负荷的控制

在联网模式是，确保所有负荷的正常供电。

在孤网模式时，首先将一般负荷切除，确保敏感负荷的供电。

当储能装置与光伏电池输出均为0，且两微型燃气轮起完全供电，仍不能满足负荷需求时，应考虑将敏感负荷中供电优先级较低的负荷切除，命令所在支路的断路器断开。保证重要敏感负荷的供电。若系统存在两个或两个以上供电等级相同的较重要敏感负荷时，能量管理系统应采集当前较敏感负荷的大小，并结合微电源的运行情况做出判断，若将较小负荷切除时，不会造成系统的电压频率降低，可将较小负荷切除，若会出现电压、频率不稳定，须将较大负荷切除。

当某负荷节点的电压超过允许范围时，根据无功补偿算法，制定无功补偿量，并把这个设定值传送送给调节电源，使其参与电压调节。

7.4 微电网的突发事故的处理

联网运行发生故障时，由于微电源的分布式特性，可由微电源能量管理系统迅速定位故障点位置。当故障点在微电网内部时，由微电网能量管理控制器通过综合各微电源的信息给出相应调整;当故障点在微电网外部时，通过主网调度中心与各高级调度中心相互通信以确定故障严重程度。如超出自身调节能力，相应微电网可选择与主网断开，进入孤岛运行，这样可同时保证主网与微电网的安全稳定运行。

孤网运行发生故障时，由于微电源的分布式特性，可由微电源能量管理系统迅速定位故障点位置。当故障点在微电网内部时，由微电网能量管理控制器通过综合各微电源的信息给出相应调整;如超出自身调节能力，相应微电源断路器可选择与微电网断开，微电网相应的拓扑结构发生变化如下图2。

图1 微电网结构图

1) 通知断路器S2、S7开、S5、S9闭:微电网分割成两个孤岛区域，分别是馈线A中微型汽轮机和光伏电池并联运行，馈线B中蓄电池组和微型燃气轮机并联运行。

2) 通知断路器S2、S7闭、S5、S9开:微电网分割成三个孤岛区域，分别是馈线A中微型汽轮机和馈线B中蓄电池组并联运行，馈线A中光伏电池和馈线B中微型燃气轮机各自独立运行，单独为敏感负荷一对一供电。

3) 通知断路器S2、S7、S9闭、S5开:微电网分割成两个孤岛区域，分别是馈线A中微型汽轮机和馈线B中蓄电池组和微型燃气轮机并联运行，馈线A中光伏电池独立运行，单独为敏感负荷一对一供电。

4) 通知断路器S2、S5、S7闭、S9开:微电网分割成两个孤岛区域，分别是馈线A中微型汽轮机和光伏电池与馈线B中蓄电池组并联运行，馈线B中微型燃气轮机独立运行，单独为敏感负荷一对一供电。

5) 通知断路器S2、S5、S7、S9全开:微电网全部解列，4个微源分别独立运行，单独为各自的敏感负荷一对一供电。

几种不同的孤岛拓扑结构直接决定了微电网对微电源所采取的控制方法。能量管理系统根据其特定的拓扑结构制定控制策略，并发出警报信号，告知维修人员，尽快解决故障。保证系统安全稳定运行。

几种不同的孤岛拓扑结构直接决定了微电网对微电源所采取的控制方法。能量管理系统根据其特定的拓扑结构制定控制策略，并发出警报信号，告知维修人员，尽快解决故障。保证系统安全稳定运行。

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