微电网并网标准研究

3 微电网并网要求
微电网的并网方式可分为普通并网和并网不上 网两种方式。 3.1 普通并网 微电网带电并网时， 会存在并网点两侧的电压、 幅值和相角不匹配的情况，例如微电网与电网之间 的相角异相时并联会造成同步发电机电枢铁芯末端 过热， 并由于极高的扭矩而损坏微网中的发电设备； 当微电网电压低于电网电压且超过一定幅值时，并 网后微电网将立即遭受大量的流入发电设备的无功 功率，使得电网出现低电压；反之，当微电网电压 高于电网电压且超过一定幅值时，并联后微电网将 立即遭受大量的流出发电设备的无功功率，使得电 网出现过电压。 因此，在微电网并网前，必须使并网点两侧的 电压、频率和相角尽可能接近，以减小并网过程中
参数 ∆U/% ∆f/Hz ∆ /（°） 要求 ±10 ±0.4 ±15
图 1 微电网结构 Fig.1 Microgrids architecture
3.2 并网不上网 此种并网方式严格禁止微电网的功率倒送，即 并网点功率流向只能从电网流向微电网。此时需配 置逆功率保护。 3.3 重新并网 如图 2 所示，K1 发生故障时，断路器 B1 的电 流速断保护立即动作断开故障线路，但微电网的 PCC 从检测到故障到并联设备断开需要一段时间， 期间微电网和 B1 所在的馈线构成孤岛运行，如果 此时断路器 B1 重合闸，可能造成表 1 中的三个参 数不在规定的范围内（非同期合闸） 。同时，微电网 继续向故障点提供故障电流，可能使 K1 点电弧重 燃，扩大故障。
电力系统保护与控制
继电保护，同时计算容量时应该计入储能装置。对 并网上网运行，微电网向电网输送的功率也应该根 据电网的短路容量、负荷特性来给出确定的限值。 4.1.2 有功功率调节 微电网中的部分微电源，例如风力发电具有有 功功率调节能力，其应配备功率协调控制系统。要 求微电网不主动参与电网的有功调节，但能根据负 荷的变化不断调节微电源的有功输出，维持内部的 频率在规定的范围内。同时要求微电网在电网的控 制下为电网提供一些辅助的有功调节，在电网紧急 情况下，微电网能够根据电网的指令来协调控制微 电网内各微电源的有功输出，以防止输配电设备发 生过载， 确保电力系统稳定性。 在电网频率高于 50.5 Hz 且常规调频电厂容量不足时，可以通过降低微电 源的有功功率输出来保证电网频率恢复到正常值。 4.2 无功功率 4.2.1 无功电源 微电网中的无功电源包括具有无功输出及调节 能力的微电源和无功补偿装置。微电网应具备协调 控制微电源和无功补偿装置的能力，能够自动快速 调整无功总功率，从而提高用户的功率因数、减少 电网的有功损耗以及提高电力系统的电压水平，改 善电能质量，提高系统的抗干扰能力。首先应充分 利用微电源的无功容量及其调节能力，仅依靠微电 源的无功容量不能满足系统电压调节需要或功率因 数要求的，应在微电网内加装无功补偿装置。 无功补偿装置可以是分组投切的电容器或电抗 器，也可以使用能连续调节的快速无功补偿装置或 其他先进的无功补偿装置。 4.2.2 无功容量 微电网应具备无功功率调节能力，其调节范围 根据微电网特性、电网结构和电网运行管理部门的 要求决定。 在并网运行时， 微电网所能吸收/发出的无功功 率应使其功率因数可以在一定范围内调节。 微电网吸收感性无功功率时，PCC 点的功率因 数应该满足《电力系统电压和无功电力管理条例 1998》的要求[17]。 4.3 电压调节 微电网控制系统接受在恒定功率因数或恒定无 功功率输出方式下运行，其本身允许采用自动电压 调节器，但在进行电压调节时应遵照已有的相关标 准和规程[18]，不造成并网点的电能质量问题。一般 而言不应由微电网承担并网点的电压调节，而应由 电网运行管理部门来承担。微电网只有在电网管理 部门允许的条件下主动参与电压调节。微电网的无
Study on the standard of the grid-connected microgrids
YANG Zhi-chun，LE Jian, LIU Kai-pei，XIE Xue-jing (School of Electrical Engineering, Wuhan University, Wuhan 430072, China) Abstract: Based on existing domestic and international standards and norms, this paper does a preliminary study about technical requirements of microgrids grid-connecting, grid-connection operation and islanding process from the perspective of grid. Basic principles and grid-connecting norm of microgrid grid-connection are proposed, and the requirements for access point, capacity of access and access schemes are presented based on reliability of distribution network. The issues caused by microgrids grid-connection are analyzed, such as power quality, power control, voltage regulation, relay protection, communication, monitoring, energy metering and so on. Microgrid disconnection have been divided into normal and accident splitting, and the principle of splitting region and disconnection requirements for accident splitting are emphasized. By analyzing and discussing on key issues of microgrid which need to be considered, a foundation has been provided for the standards of microgrid grid-connection in the future. Key words: microgrid; power system; grid-connecting; grid-connection operation; splitting; power quality; relay protection 中图分类号： TM727 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2012)02-0066-06
第 40 卷 第 2 期 2012 年 1 月 16 日
电力系统保护与控制
Power System Protection and Control
Vol.40 No.2 Jan. 16, 2012
微电网并网标准研究
杨志淳，乐 健，刘开培，谢雪景
（武汉大学电气工程学院，湖北 武汉 430072） 摘要：根据现有的国内外相关标准和规范，从电力系统的角度初步研究了微电网并网、并网运行以及解列过程的技术要求。 提出了微电网并网的基本要求和并网准则，基于配电网可靠性考虑，对微电网并网时接入点、接入容量和接入方式提出了要 求。对微电网接入电网引起的电能质量、有功功率和无功功率控制、电压调节、继电保护、通信、监测和电能计量等问题进 行了分析。将微电网的解列分为正常解列和事故解列，着重强调事故解列时孤岛区域的划分原则及解列要求。通过对微电网 接入电网所需考虑的关键问题进行分析探讨，为制定微电网的接入标准提供了一定的基础。 关键词：微电网；电力系统；并网；并网运行；解列；电能质量； 继电保护
功功率应该能够在其允许范围内进行自动调节，使 并网点的电压或功率因数保持在一定范围内或为某 一给定值。 4.4 电能质量 微电网接入电网时，在并网点处的电能质量指 标主要有：谐波和波形畸变、电压波动和闪变、直 流注入、电压不平衡度、电压偏差、频率。 4.4.1 谐波和波形畸变 微电网的引入会带来大量的谐波，谐波的类型 和严重程度取决于功率变换器技术、微电网内微电 源的组成及特性、所连接的负荷设备。 在向平衡线性负荷供电时，在并网点处注入电 力系统的谐波电流不应超出表 2 所列出的限值。同 一范围内的偶次谐波应小于低的奇次谐波限值的 25%，总谐波畸变率小于 5%。
1 微电网并网总则
微电网在并网、并网运行、解列时不能对电网 以及电网中的其他用户产生不利影响，且需在电网 运行管理部门的监管和调度下进行。
杨志淳，等
微电网并网标准研究
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2 并网基本要求
微网需向电网运行管理部门提供微电网中所 包含的微电源的组成、总体性能以及微电网中的负 荷特性，微电网并网如图 1 所示。
对微电网和电网同时存在的暂态过程。 综上所述，并网时微电网的电压、频率、相角 和相序应与电网的相匹配，且两者上述参数的差值 必须满足表 1 中的要求[14]。
表 1 微电网并网时的同步参数限值 Table 1 Synchronization parameters limits for the microgrids paralleling
0 引言
微电网依其灵活的配置结构和方便的运行方式 在近年来得到广泛的研究[1-6]， 它能在提高电力系统 的安全性和可靠性的同时，提高用户的供电质量和 电网服务水平，促进了可再生能源分布式发电的应 用。 传统电网为电源到负荷的单向潮流供电方式， 微电网的接入将改变这种运行特性，并对微电网接 入点的电压、线路潮流、线路电流、电能质量、继 电保护以及网络可靠性等都将产生影响[7-8]， 且其影 响程度与微电网的位置、容量、负荷特性等密切相 关[9]。因此，制定微电网接入电网时的技术规定非 常重要。目前，国内外还没有相关的标准，IEEE 制 定了分布式电源（DR）的接入标准《IEEE1547 分
wenku.baidu.com4 微电网并网运行要求
4.1 有功功率 4.1.1 基本要求 微电网并网运行时的最大负荷容量与多个因素 有关，如配电网电压指标约束、相间短路影响、谐 波影响、对潮流优化的影响等[15-16]。其中对电压、 谐波等的影响可集中到对并网点的约束中。因此， 微电网并网运行时的最大负荷容量主要考虑电网的
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布式电源与电力系统互联的系列标准》 [10-11]。我国 将于 2011 年发布 DR 的并网标准。 本文研究了微电网接入电网时应该考虑的几 个重要因素，如：微电网接入系统的基本要求、微 电网并网要求、电能质量、功率控制和电压调节、 继电保护、并网监测、微网解列、通信、电能计量 等。通过对上述九方面的研究，从电网的角度提出 了微电网接入电网的技术规定，为今后制定微电网 接入标准和微电网大规模的发展提供了一定的基 础。
B1 PCC K1 S MG B2
微电网需在电网运行管理部门的建议和监督 下合理选择接入点、接入容量和接入方式。一般情况 下， 微电网的总容量不超过上一级变压器供电区域内 最大负荷容量的 1/4 或者最小负荷容量的 1/3。微电 网接入的电压等级为：200 kW 及以下微电网接入 0.38 kV 电压等级电网；200 kW 以上微电网接入 10 kV 及以上电压等级电网。经过技术经济比较[12-13]， 微电网采用低一电压等级接入优于高一电压等级接 入时，可采用低一电压等级接入。 微电网的并网以及并网方案需经过电网运行 管理部门同意，由后者实施。
图 2 微电网对电网重合闸的影响 Fig. 2 Influence of microgrids on the grid reclosing
因此，在故障恢复后的重新并网同样必须满足 3.1 中的要求。 一般情况下， 在未得到电网运行管理 部门同意的情况下，不能采用自动重合闸进行重新 并网。解列到重新并网的时间间隔由微电网和电网 运行管理部门预先达成协议确定。