‧ 分散式能源微網控制保護與能量管理解決方案（supervisory control and data acquisition，簡稱 SCADA）

來源：分布式發電與微電網

微網是指能實現自我控制、保護和管理的，自製的微型電網系統，其既可併入大電網運行，又能脫離大電網獨立運行。微網的出現源於分布式新能源的發展和能源高效利用的需求，其具有能源種類多樣且具有間歇性，電網結構分散、運行方式複雜多變、穩定性弱等特點，這對微網的控制保護和能量管理提出了較高的要求。

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微網控制保護技術是是微網技術的關鍵，需要克服微網系統運行靈活多變，擾動頻繁的難點。微網的保護不同於常規電網保護裝置，特別是低壓配電系統，傳統的常規低壓配電系統並不設置複雜的繼電保護裝置，只針對具體迴路配置電流電壓保護，而微網由於包含了大量的分布式電源，其潮流和短路電流隨不同運行方式而時刻變化，因此傳統的低壓配電保護方式不能滿足其保護的需要。

微網的控制的主要功能是微網中網絡結構發生變化或者出現故障時，控制系統能夠及時協調各微電源之間運行方式或出力，控制微網的運行狀態，以保證微網安全有效的運行，保證在任何情況下都可以對負荷優質供電。

微網能量管理系統(MEMS)是電網特定應用環境下的能量管理系統，其隸屬於大電網能量管理系統的一部分，但其部分功能又相對獨立於大電網的能量管理系統，從微網角度看，MEMS主要功能應滿足微網內高效、經濟、安全、可靠運行的需要，協調優化微網內各分布式電源、負荷、以及各種調節設備運行；同時，又要滿足上級電網和用戶對微網的管理和控制保護要求。

隨著微網的推廣應用，微網控制、保護、能量管理技術將得到深入的研究和探索。

1 系統組成

本文提出分布式能源微網控制保護和能量管理解決方案，該解決方案可用於解決微網在不同運行模式下的控制和保護，以及微網系統的高級能量管理，適用於並網型或離網型微電網系統。

　　圖1 MEMS體系結構圖

本文提出的微電網技術解決方案由微電網控制保護裝置和能量管理系統組成。其中微網控制保護裝置包括可編程邏輯控制器CPU，單片機繼保模塊、數字量模擬量數據採集設備，電能參數採集設備，總線通訊設備，光纖通訊設備、顯示屏組成。

能量管理系統包括交換機、前置服務器、歷史數據服務器、用戶工作站、GPS衛星對時裝置、液晶顯示器、不間斷電源、數據庫軟件、MEMS系統軟件等。

圖2 控制保護系統拓撲結構圖

　　圖3 能量管理系統拓撲結構圖

2 系統功能

微網控制保護櫃和微網能量管理解決方案實現功能如下：控制保護一體化功能：並離網運行模式間的切換控制；離網模式下的電壓\頻率穩定控制；分布式電源與儲能系統的協同控制；並網功率交換控制；黑啓動控制；防孤島保護，三段定時限電流保護，過負荷保護，反時限過流保護，零序保護，電壓保護，低頻減載保護，重合閘等；微網與配網的配合保護；

能量管理系統功能：不同類型儲能系統的運行效率與經濟型技術分析；不同類型分布式發電源的運行效率和經濟性的計算分析；微網內可再生電源的出力預測如光伏發電預測、風力發電預測、儲能發電預測等；多種分布式能源經濟調度與控制；冷、熱、電三聯供系統的冷熱電優化調度與控制；微網適應電價機制、削峰填谷等的運行方式與控制策略。

3 系統特點

控制保護平台功能強大，可擴展，適應性強，方便系統集成和結構更改；控制平台支持IEC61850通訊協議；微網在並網、孤網兩種模式切換條件下保護控制系統的自適應技術；防護等級滿足戶外需求，工作溫度-25~55°，低溫下自加熱，能適應各種惡劣環境條件；控制器在整體設計方面充分考慮電磁環境的影響，大大提高了抗干擾性能；能量管理系統具有良好的開放性和可擴展性，方便進行功能擴展以及功能升級；能量管理系統採用行動客戶端技術，支持遠程運行維護；能量管理系統提供了完善的人機界面，實現在通用平台的基礎之上通過統一的接口方式進行協作，從而實現微網內設備「即插即用」的靈活集成。

4 使用範圍

適用於風、光、儲、柴發、燃機等多種分布式能源組建的微網系統；適用於不同分布式能源組成的並網型或離網型微網供電系統；適用於冷熱電三聯供微網系統；適用於區域微網整合系統。

5 實際應用情況

5.1 中國上海電氣輸配電集團微電網示範系統

對岸中國上海電氣輸配電集團微電網示範系統是一個小型的微電網實驗平台，在公司辦公樓配電系統基礎上構建一個含光伏、儲能、柴油發電機、DVR、APF的微網系統。

該平台主要研究微網控制保護一體化和能量管理系統的應用，研究微網組網技術、孤島控制技術和混合模型與在線仿真技術。