分享｜南瑞继保微电网整体解决方案

1. 概述

微网是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而 成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，具有提高能源利 用效率、提高供电的安全性和可靠性、减少电能传输损耗、减少对环境影响等优点。根据微网是否与外部大电网联接，微网可分为联网型微网和独立型微网。联网型微网一般应用于工业园区、企业、社区、医院、学校等区域，具有并网和独立两种运行模式，在并网工作模式下，与配电网并网运行，实现能量的双向交换。在外部电网供电中断的情况下，可转为独立运行模式，提高了供电可靠性。独立型微网一般应用于大电网未覆盖的农村、海岛等偏远地 区，不与常规电网相联接，独立运行，利用自身分布式电源满足微网内负荷需求的系统。

南瑞继保为联网型和独立型微网提供安全、稳定、可靠的解决方案，采用分层分布式控制系统设计并继承了智能变电站技术，通过不同层次控制保护之间的协调配合，实现微网系 统的稳定、经济运行，并能大大提高分布式清洁能源接入电网的比例。

2. 分层分布式微网控制保护系统

南瑞继保微网控制保护系统采用分层分布式设计，分为就地控制层、协调控制层和优化 控制层。

就地控制层

包含DG、储能变流器，就地控制器以及保护装置，装置之间不依赖于通信，响应速度快。当系统发生小的扰动或短路故障时，通过变流器自身的调节或保护的快速动作，能够快 速平抑系统波动，恢复稳定供电。

协调控制层

包含微网协调控制装置，需要通过控制通信网络采集DG、储能、柴油机以及重要负荷的信息，微网发生大的扰动(如电网非计划停电、孤岛运行时大容量的DG跳闸等)，微网 协调控制装置通过对柴油机、储能的运行模式以及DG的出力，确保电压、频率均维持在允许的范围内，保证微网系统的稳定安全运行。

优化控制层

包含微网能量管理系统，该控制层在数据采集与监视控制系统、调度计划、负荷预测等相关系统提供的数据基础上，实现对特定应用进行数据分析、能量预测、负荷管理、优化运行和经济调度等功能，为实现网内能源综合利用效率的最大化提供保障。

特点

1、分层分布式控制保护系统设计，兼具分布式控制系统的高可靠性和集中式控制系统的易 于扩展的优点，通过有效发挥不同层次控制保护间的协调配合，实现微网系统的稳定、经济运行;

2、控制层网络冗余设计，相互独立，安全可靠;

3、高性能微网协调控制装置，ms级响应速度，能够实现微网不同运行方式之间的无缝切换。

2.1 微网协调控制装置

PCS-9617MG 是专门为微电网(包括联网型和独立型)而设计的控制装置，具备控制、保护、测量、监视、通信等功能，通过协调控制DG、储能、柴油机以及可控负荷，可实现微电网安全稳定、经济化运行，有助于提高用户的经济收益以及电网对分布式电源的接纳能力和清洁能源的利用率。

PCS-9617MG基于南瑞继保UAPC平台开发，性能优越，控制响应速度可达到继电保护级，为微网的安全稳定运行提供了有力地保障。除此之外，采用先进的优化控制算法，确保 微网内各种能源(如柴油机、CHP、光伏、风力发电等)的高效、经济运行。该控制器控制逻辑可灵活组态，易于为用户作特定逻辑开发。该控制器不仅具备先进的控制功能，还集成 了微网并网保护等功能。

PCS-9617MG功能主要包括一下：

1) 控制

a) 并网运行控制

联络线功率控制

为了避免联络线功率的大幅变化对配网潮流产生影响，通过调节储能和DG的功率，使PCC点功率维持在预定的范围，使微网成为一个可控源/负荷，从而使得分布式电源友好的接入电网。

辅助服务

接受电网调度指令或根据就地电压、频率，控制储能和DG的功率，为电网提供调频、调压服务。

储能管理

平抑波动：风电和光伏具备出力随机性和波动性的特点，影响微网的电能质量和稳定性。 储能具备动态吸收和释放功率的能力，控制器通过设置特定的策略，控制储能吸收风光 出力的波动，实现了风光的平滑出力。

削峰填谷：控制器可以根据调度下发的削峰填谷曲线控制储能出力，使微网成为配网系统的好公民。也可以就地设置峰谷出力曲线，峰电价时发电，谷电价时吸电，获取峰谷电价差利润，提高微电网的经济效益。

b) 孤岛运行

频率、电压紧急控制 微网孤岛运行时，功率缺额或者过剩导致电压频率急剧变化，影响微网内负荷的正常运 行，甚至导致系统奔溃。为此配置了频率、电压紧急控制，通过控制储能出力、快速甩负荷和解列DG，平衡微网内功率需求，使得频率、电压恢复到允许的运行范围内。

光伏限功率控制 为了避免发电机(柴油机、燃气机)因出力过低导致自动停机或损伤，自动控制光伏降低出力从而提高发电机出力至允许的值。

c) 暂态过程

微网运行模式切换：并网转孤岛，电网因故障、检修等原因导致电网失电时，本控制器快速检测出孤岛状态， 跳开PCC断路器并发送孤岛信号至储能及其他分布式电源，实现微网运行状态的切换。

同期并网：孤岛转并网微电网并网时，本控制器提供自动同期合闸功能，实现了微网安全并网。

2) 保护

过流保护、低/过电压保护、低/过频率保护;

3) 监视与测量

a) PCC点电压、电流、频率、有功、无功、功率因素以及电度量;

b) 断路器位置监视、CT断线监视、PT断线监视等;

c) 可记录64次故障及动作报告，64次故障波形，1024次自检报告及1024次变位报告;

d) 对时接口可支持多种GPS对时方式，包括IRIG-B、SNTP等对时方式以及IEEE1588 V2 高精度网络同步对时方式。

4) 通信

a) 最多配有6个10/100Mbps、1个1000Mbps电以太网接口和6个RS-485/RS-232串 口，能够与DG以及SCADA通信，支持IEC60870-5-103、IEC60870-5-104、DNP3.0、MODBUS(Master和Slave)等规约;

b) 最多配有8个100Base-FX光以太网接口，支持IEC61850-8-1 GOOSE，能够与PCS快速通信;

c) 对下与DG以及其他智能设备通信支持数百种通信规约，具备方便的组态配置方式，规约模块配置灵活，可扩展。

特点

1、基于统一控制保护平台(UAPC)开发，具有继电保护级响应速度和可靠性，能够实现微网不同运行方式之间的无缝切换;

2、控制逻辑可灵活组态，易于为用户作特定逻辑开发;

3、丰富的通信接口和通信规约，满足现场不同厂家、不同类型的变流器以及其他设备的通信接入;

4、通信板卡、IO插件可灵活选配，满足不同容量微网的需求。