专利名称：一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于配电网调度及管理领域，尤其涉及一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统。
背景技术：
微网系统在并网运行模式下，当大电网出现停电事故时，需要迅速从大电网解列， 切换到孤岛运行模式，保证微网负荷的可靠供电；在孤岛运行模式下，当大电网恢复正常以后，应迅速切换到并网运行模式。现有的微网系统在孤岛和并网模式之间的相互切换存在不合理性，如切换时间较长，负荷会出现间歇性断电，难以满足微网系统安全可靠、快速反应的要求。
发明内容
本发明提供了一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统，旨在解决现有技术提供的微网系统在孤岛和并网模式之间的相互切换存在不合理性，切换时间较长，负荷会出现间歇性断电，难以满足微网系统安全可靠、快速反应要求的问题。本发明的目的在于提供一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法，该方法包括以下步骤设定微网系统由并网模式向孤岛模式切换的阈值电压Ul及由孤岛模式向并网模式切换的阈值电压U2，且阈值电压Ul小于阈值电压U2 ；实时监测与微网系统相连接的外部电网电压U3 ；根据外部电网电压U3与阈值电压Ul、阈值电压U2的关系，实现对微网系统进行孤岛模式与并网模式的切换。本发明的另一目的在于提供一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的系统，该系统包括阈值电压设定模块，用于设定微网系统由并网模式向孤岛模式切换的阈值电压Ul 及由孤岛模式向并网模式切换的阈值电压U2，且阈值电压Ul小于阈值电压U2 ；电网电压监测模块，用于实时监测与微网系统相连接的外部电网电压U3 ；模式切换模块，用于根据外部电网电压U3与阈值电压U1、阈值电压U2的关系，实现对微网系统进行孤岛模式与并网模式的切换。本发明提供的用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统，当外部电网故障时，微网系统内的分布式电源首先断电，然后打开微网系统与外部电网的并网联络断路器，微网系统内负荷短时停电，当确认微网系统与外部并网的联络断路器打开后，微网系统内主电源切换控制模式，重新建立微网系统的电压和频率，微网系统独立运行，微网系统从独立运行切换到并网的判据是检测到外部电网恢复正常，当外部电网恢复正常后，如果监测到并网的联络断路器电网侧电压正常并持续一定时间后，同时停止风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统运行，微网系统内负荷失电，然后下达指令闭合微网系统并网的联络断路器，负荷由外部电网供电，微网系统并网的联络断路器闭合后，风机、光伏发电系统和蓄电池储能系统重新并网运行，满足了微网系统在孤岛、并网模式切换的暂态过程中的稳定运行，有效地减少了暂态过渡时间，满足了微网系统安全可靠、快速反应的要求，提高了微网系统在模式切换过程中的可控性，具有的快速、稳定、可靠的特点。
图1是本发明实施例提供的用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法的的流程图；图2是本发明实施例提供的微网系统由并网模式向孤岛模式切换的实现方法的流程图；图3是本发明实施例提供的微网系统由孤岛模式向并网模式切换的实现方法的流程图；图4是本发明实施例提供的用于微网在孤岛与并网模式之间切换的系统的结构框图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定发明。图1示出了本发明实施例提供的用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法的实现流程。该方法包括以下步骤在步骤SlOl中，设定微网系统由并网模式向孤岛模式切换的阈值电压Ul及由孤岛模式向并网模式切换的阈值电压U2，且阈值电压Ul小于阈值电压U2 ；在步骤S102中，实时监测与微网系统相连接的外部电网电压U3 ；在步骤S103中，根据外部电网电压U3与阈值电压U1、阈值电压U2的关系，实现对微网系统进行孤岛模式与并网模式的切换。如图2所示，在本发明实施例中，微网系统由并网模式向孤岛模式切换的实现方法为在步骤S201中，当外部电网电压U3小于阈值电压Ul时，打开微网系统与外部电网之间的联络断路器；在步骤S202中，风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作，同时打开负荷回路断路器，断开负荷与微网系统的连接；在步骤S203中，将蓄电池储能系统转换为孤岛模式；在步骤S204中，闭合负荷回路断路器，建立负荷与微网系统的连接；在步骤S205中，风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。如图3所示，在本发明能够实施例中，微网系统由孤岛模式向并网模式切换的实现方法为在步骤S301中，当外部电网电压U3大于阈值电压U2时，验证微网系统与外部电网之间的联络断路器处于打开状态；在步骤S302中，风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作；在步骤S303中，将蓄电池储能系统转换为并网模式；在步骤S304中，闭合微网系统与外部电网之间的联络断路器；在步骤S305中，风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。在本发明实施例中，当微网系统由并网模式向孤岛模式切换时，蓄电池储能系统从电流控制切换到恒压/恒频控制。在本发明实施例中，当外部电网故障时，微网系统内的分布式电源断电的实现方法为对于逆变电源，停止触发脉冲；对于同步发电机，打开电源与电网连接的接触器。在本发明实施例中，微网系统的解列与并列的原则为外部电网故障时，微网系统内的分布式电源应能够在联络断路器进行解列操作之前，快速与外部电网断开；微网系统与外部电网之间的联络断路器应具有防止非计划孤岛保护功能，防止非计划孤岛的出现，对于上级电网的安全运行带来安全隐患；微网系统主电源模式切换时间可以按照躲开配电自动化或者其他自动装置的动作时间整定；微网系统与外部电网并网时，应确保所有分布式电源退出运行，不会出现非同期并网问题；接入微网系统的配电系统保护整定原则，需要综合考虑微网内所有分布式电源所提供的最大短路电流和最大负荷电流；将微网系统的解列操作、并列操作、内部保护统一纳入到微网系统能量管理系统， 实现微网系统的保护监控一体化。图4示出了本发明实施例提供的用于微网在孤岛与并网模式之间切换的系统的结构。为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。该系统包括阈值电压设定模块41，用于设定微网系统由并网模式向孤岛模式切换的阈值电压 Ul及由孤岛模式向并网模式切换的阈值电压U2，且阈值电压Ul小于阈值电压U2 ；电网电压监测模块42，用于实时监测与微网系统相连接的外部电网电压U3 ；模式切换模块43，用于根据外部电网电压U3与阈值电压U1、阈值电压U2的关系， 实现对微网系统进行孤岛模式与并网模式的切换。在本发明实施例中，模式切换模块43进一步包括第一模式切换模块431，用于当外部电网电压U3小于阈值电压Ul时，将微网系统由并网模式向孤岛模式切换；第二模式切换模块432，用于当外部电网电压U3大于阈值电压U2时，将微网系统由孤岛模式向并网模式切换。在本发明实施例中，第一模式切换模块431进一步包括第一微网隔离单元4311，用于当外部电网电压U3小于阈值电压Ul时，打开微网系统与外部电网之间的联络断路器，风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作，同时打开负荷回路断路器，断开负荷与微网系统的连接；孤岛模式切换单元4312，用于将蓄电池储能系统转换为孤岛模式；第一微网投切单元4313，用于闭合负荷回路断路器，建立负荷与微网系统的连接， 同时将风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。在本发明实施例中，第二模式切换模块432进一步包括第二微网隔离单元4321，用于当外部电网电压U3大于阈值电压U2时，验证微网系统与外部电网之间的联络断路器处于打开状态，风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作；并网模式切换单元4322，用于将蓄电池储能系统转换为并网模式；第二微网投切单元4323，用于微网闭合微网系统与外部电网之间的联络断路器， 风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。如图1所示，当外部电网故障时，微网系统内的分布式电源首先断电，例如对于逆变电源，停止触发脉冲，对于同步发电机，则可以处于备用状态，打开电源与电网连接的接触器；然后微网系统与外部电网并网的联络断路器打开，微网系统内负荷短时停电；当确认微网系统与外部并网的联络断路器打开后，微网系统内主电源切换控制模式，重新建立微网系统的电压和频率，微网系统独立运行；微网系统从独立运行切换到并网的判据是检测到外部电网恢复正常，当外部电网恢复正常后，如果检测到并网的联络断路器电网侧电压正常并持续一定时间后，同时停止风机及光伏发电系统和蓄电池储能系统运行，微网系统内负荷失电，然后下达指令闭合微网系统并网的联络断路器，负荷由电网供电，微网系统并网开关闭合后，风机、光伏发电系统和蓄电池储能系统重新并网运行。微网系统的解列、并列原则(1)外部电网故障时，微网系统内的分布式电源应能够在并网的联络断路器进行解列操作之前，快速与电网断开；(2)微网系统并网的联络断路器应具有防止非计划孤岛保护功能，防止非计划孤岛的出现，对于上级电网的安全运行带来安全隐患；(3)微网系统主电源模式切换时间可以按照躲开配电自动化或者其他自动装置的动作时间整定；(4)微网系统再并网时，应确保所有分布式电源退出运行，不会出现非同期并网问题；(5)接入微网系统的配电系统保护整定原则需要综合考虑微网系统内所有分布式电源所提供的最大短路电流和最大负荷电流；(6)将微网系统解列、并列操作、微网系统内部保护统一纳入到微网系统能量管理系统，实现微网系统的保护监控一体化。本发明实施例提供的用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统，当外部电网故障时，微网系统内的分布式电源首先断电，然后打开微网系统与外部电网的并网联络断路器，微网系统内负荷短时停电，当确认微网系统与外部并网的联络断路器打开后，微网系统内主电源切换控制模式，重新建立微网系统的电压和频率，微网系统独立运行，微网系统从独立运行切换到并网的判据是检测到外部电网恢复正常，当外部电网恢复正常后， 如果监测到并网的联络断路器电网侧电压正常并持续一定时间后，同时停止风机及光伏发电系统和蓄电池储能系统运行，微网系统内负荷失电，然后下达指令闭合微网系统并网的联络断路器，负荷由外部电网供电，微网系统并网的联络断路器闭合后，风机、光伏发电系统和蓄电池储能系统重新并网运行，满足了微网系统在孤岛、并网模式切换的暂态过程中的稳定运行，有效地减少了暂态过渡时间，满足了微网系统安全可靠、快速反应的要求，提高了微网系统在模式切换过程中的可控性，具有的快速、稳定、可靠的特点。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤设定微网系统由并网模式向孤岛模式切换的阈值电压Ul及由孤岛模式向并网模式切换的阈值电压U2，且阈值电压Ul小于阈值电压U2 ； 实时监测与微网系统相连接的外部电网电压U3 ；根据外部电网电压U3与阈值电压U1、阈值电压U2的关系，实现对微网系统进行孤岛模式与并网模式的切换。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，微网系统由并网模式向孤岛模式切换的实现方法为当外部电网电压U3小于阈值电压Ul时，打开微网系统与外部电网之间的联络断路器；风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作，同时打开负荷回路断路器，断开负荷与微网系统的连接；将蓄电池储能系统转换为孤岛模式； 闭合负荷回路断路器，建立负荷与微网系统的连接； 风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，微网系统由孤岛模式向并网模式切换的实现方法为当外部电网电压U3大于阈值电压U2时，验证微网系统与外部电网之间的联络断路器处于打开状态；风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作； 将蓄电池储能系统转换为并网模式； 闭合微网系统与外部电网之间的联络断路器； 风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，当微网系统由并网模式向孤岛模式切换时，蓄电池储能系统从电流控制切换到恒压/恒频控制。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中，当外部电网故障时，微网系统内的分布式电源断电的实现方法为对于逆变电源，停止触发脉冲； 对于同步发电机，打开电源与电网连接的接触器。
6.一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的系统，其特征在于，该系统包括阈值电压设定模块，用于设定微网系统由并网模式向孤岛模式切换的阈值电压Ul及由孤岛模式向并网模式切换的阈值电压U2，且阈值电压Ul小于阈值电压U2 ； 电网电压监测模块，用于实时监测与微网系统相连接的外部电网电压U3 ； 模式切换模块，用于根据外部电网电压U3与阈值电压U1、阈值电压U2的关系，实现对微网系统进行孤岛模式与并网模式的切换。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述模式切换模块进一步包括第一模式切换模块，用于当外部电网电压U3小于阈值电压Ul时，将微网系统由并网模式向孤岛模式切换；第二模式切换模块，用于当外部电网电压U3大于阈值电压U2时，将微网系统由孤岛模式向并网模式切换。
8.如权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述第一模式切换模块进一步包括 第一微网隔离单元，用于当外部电网电压U3小于阈值电压Ul时，打开微网系统与外部电网之间的联络断路器，风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作，同时打开负荷回路断路器，断开负荷与微网系统的连接；孤岛模式切换单元，用于将蓄电池储能系统转换为孤岛模式； 第一微网投切单元，用于闭合负荷回路断路器，建立负荷与微网系统的连接，同时将风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二模式切换模块进一步包括 第二微网隔离单元，用于当外部电网电压U3大于阈值电压U2时，验证微网系统与外部电网之间的联络断路器处于打开状态，风机、光伏发电系统及蓄电池储能系统暂时停止工作；并网模式切换单元，用于将蓄电池储能系统转换为并网模式； 第二微网投切单元，用于微网闭合微网系统与外部电网之间的联络断路器，风机、光伏发电系统重新并入微网系统进行发电。
全文摘要
本发明属于配电网调度及管理领域，提供了一种用于微网在孤岛与并网模式之间切换的方法及系统，当外部电网故障时，微网系统内的分布式电源断电，然后打开微网系统与外部电网的并网联络断路器，微网系统内主电源切换控制模式，重新建立微网系统的电压和频率，微网系统独立运行，当外部电网恢复正常后，如果监测到并网的联络断路器电网侧电压正常并持续一定时间后，停止风机、光伏发电系统和蓄电池储能系统运行，然后闭合微网系统并网的联络断路器，负荷由外部电网供电，风机等重新并网运行，满足了微网系统在孤岛、并网模式切换的暂态过程中的稳定运行，减少了暂态过渡时间，满足了微网系统安全可靠、快速反应的要求，快速、稳定、可靠。
文档编号H02J3/38GK102403735SQ201110426308
公开日2012年4月4日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者于建成, 冯斌, 张建海, 杨宇全, 杨磊, 林昌年, 潘正魁, 葛荣刚 申请人:中国电力科学研究院, 北京科东电力控制系统有限责任公司, 天津市电力公司