智能电网实验室仿真试验平台搭建

智能电网实验室仿真试验平台搭建
深圳市菊水皇家科技有限公司作者：郭立如2012-8-8智能电网定义：
在现代电网的发展过程中，各国结合其电力工业发展的具体情况，通过不同领域的研究和实践，形成了各自的发展方向和技术路线，也反映出各国对未来电网发展模式的不同理解。

近年来，随着各种先进技术在电网中的广泛应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。

从技术发展和应用的角度看，世界各国、各领域的专家、学者普遍认同以下观点：智能电网是将先进的传感测量技术、信息通信技术、分析决策技术、自动控制技术和能源电力技术相结合，并与电网基础设施高度集成而形成的新型现代化电网。

由于智能电网的研究与开发尚处于起步阶段，各国国情及资源分布不同，发展的方向和侧重点也不尽相同，国际上对其还没有达成统一而明确的定义。

根据目前的研究情况，智能电网就是为电网注入新技术，包括先进的通信技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术和电力工程技术等，从而赋予电网某种人工智能，使其具有较强的应变能力，成为一个完全自动化的供电网络。

发展趋势：
电网已成为工业化、信息化社会发展的基础和重要组成部分。

同时，电网也在不断吸纳工业化、信息化成果，使各种先进技术在电网中得到集成应用，极大提升了电网系统功能。

（1）智能电网是电网技术发展的必然趋势。

近年来，通信、计算机、自动化等技术在电网中得到广泛深入的应用，并与传统电力技术有机融合，极大地提升了电网的智能化水平。

传感器技术与信息技术在电网中的应用，为系统状态分析和辅助决策提供了技术支持，使电网自愈成为可能。

调度技术、自动化技术和柔性输电技术的成熟发展，为可再生能源和分布式电源的开发利用提供了基本保障。

通信网络的完善和用户信息采集技术的推广应用，促进了电网与用户的双向互动。

随着各种新技术的进一步发展、应用并与物理电网高度集成，智能电网应运而生。

（2）发展智能电网是社会经济发展的必然选择。

为实现清洁能源的开发、输送和消纳，电网必须提高其灵活性和兼容性。

为抵御日益频繁的自然灾害和外界干扰，电网必须依靠智能化手段不断提高其安全防御能力和自愈能力。

为降低运营成本，促进节能减排，电网运行必须更为经济高效，同时须对用电设备进行智能控制，尽可能减少用电消耗。

分布式发电、储能技术和电动汽车的快速发展，改变了传统的供用电模式，促使电力流、信息流、业务流不断融合，以满足日益多样化的用户需求。

电力技术的发展，使电网逐渐呈现出诸多新特征，如自愈、兼容、集成、优化，而电力市场的变革，又对电网的自动化、信息化水平提出了更高要求，从而使智能电网成为电网发展的必然趋势。

系统结构组成：
本方案所描述的实验系统可用在新能源发电系统及微电网控制系统、智能家居、充电汽车充电等科学研究的实验方面。

主要由以下几个部分组成（图1）：
�利用楼顶建设发电峰值容量20kWp的单晶硅平板光伏发电系统(分成9路2.5kW并网系统)；
�利用地面安装具有微风启动、轻风发电特点的5kW小型风力发电系统3台，形成安装容量为15kW 的小型风力发电系统；
�建设25kW/50kWh胶体电池+超级电容储能系统（一套），建设25kW/30kWh胶体电池+超级电容储能系统（一套），分别用于两段母线；
图1智能电网实验室系统组成
�建设可变灵活接线系统，可以适用于微电网主从控制技术、对等控制技术的研究；
�仿真实验室系统配置之变频器：60KW的PVS900电网模拟器（图1中的变频器）、提供三相相位角独立可调，可任意编辑测试谐波，低电压穿越，满足电网能量管理系统测试；
仿真实验室系统配置之
仿真实验室系统配置之
�部署包含了二次测控保护、通讯与数据采集在内的设备和微电网集中管理系统，实现与供电网络的协调运行，最终建成一个包含智能配电、风、光、储、微多种智能电网要素结合的实验的系统；
�建设包括智能家电控制系统、灯光情景控制系统、可视对讲系统、智能安防系统的智能家居样板间；
�建设包括充电桩、充电站监控系统在内的充电汽车充电系统。

该智能电网实验系统的结构和功能如下：
本实验系统重点对基于逆变电源技术的微网系统的控制方法进行验证，包括微网主从控制技术，及预留对等控制技术研究的功能扩展。

微网试验采用可变结构，系统结构如图2所示。

图2智能电网试验系统结构及其变型系统图
1)智能电网与本地电网之间联络线上不可避免地会出现功率波动，本试验系统可进行联络线功率控制研究，分别对L1、L2和L3联络线上的功率进行控制；
2)能够对基于逆变电源技术微网系统的各种主流控制方法进行验证，包括智能电网主从控制技术，及预留对等控制技术研究的功能扩展。

3)研究适用于分布式能源智能电网系统并网及智能电网自主稳定运行的发电单元控制理论，提出基于分布式测量的功率、电压和频率的分布式控制策略，实现智能电网快速无缝地连接或独立于电网系统稳定运行、同时有功和无功功率可以独立控制，以满足负载的动态需求。

4)智能电网与外部电网接口快速切换方法。

研究在外部电网故障条件下，快速检测出外部电网故障及判断算法，提出智能电网与外部电网接口快速切换控制算法，保证在尽可能短的时间内，将智能电网与外部电网快速分离。

5)防逆流控制。

防逆流控制在分布式电源发电大于负荷用电时实现零功率交换控制，实现分布式发电并网不上网的功能。

6)自动电压无功控制。

微电网能通过自动电压无功控制模块保证微电网内部的电压质量，实现无功功率的就地平衡，确保电压在合格范围内。

7)调度交换功率控制。

在并网运行方式下，配电网可根据经济运行分析、需求侧管理分析等，给各个微电网下发交换功率定值以实现整个配电网最优运行。

8)储能充放电曲线控制。

根据负荷曲线制定储能充放电曲线，依靠储能充放电实现用电负荷的消峰填谷。

9)调度交换功率紧急控制。

在特殊情况下（如发生地震、暴风雪、洪水等意外灾害情况）或在大电网用电紧张需大范围拉闸限电时，微电网作为配电网的后备电源向配电网提供有力支撑。

微电网能量管理系统支持在保证微电网内部重要负荷用电的前提下，实现对配电网的紧急援助。

10)配网联合调度。

微电网集中管理系统具有与配电调度中心交互信息的功能，能将微电网公共连接点处的并离网状态、交换功率上送调度中心，并可接受调度中心对微电网的并离网状态的控制和交换功率的设置。

11)微电网经济运行控制。

微电网在并网运行时，在保证微网安全运行的前提下，以全系统能量利用效率最大和运行费用最低为目标，充分利用可再生能源，实现多能源互补发电，保证整个微电网的经济最优运行。