专利名称：一种综合微网实验系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电网实验系统，具体地说是一种结构灵活的综合微网实验系统。
背景技术：
随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，电网规模不断扩大，超大规模电力系统 的弊端也日益凸现，成本高，运行难度大，难以适应用户越来越高的安全和可靠性要求以及 多样化的供电需求。尤其在近年来世界范围内接连发生几次大面积停电事故，电网的脆弱 性充分暴露。分布式发电可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性，但本身也存在 诸多问题，如并网后对大电网的影响。微网技术的提出能够有效缓解分布式发电对大电网 的影响，将成为高渗透率分布式发电的主要应用形式。分布式发电和微网技术在发达国家受到广泛关注并得到了政府的大力支持。近几 年，微网得到了较快的发展，但同时也面临着很多问题。微网研究的核心问题在于如何保证 微网的稳态运行以及微网受到扰动后如何维持暂态稳定，即微网的控制策略问题。微网实 验系统的建设，作为微网控制策略的实现载体，可为微网控制策略研究提供验证平台，其对 微网的研究具有重要意义。目前，国内尚未有自己建设完成的综合微网实验系统。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提出一种结构灵活的综合微网实验系统，其含 多种分布式电源和储能系统，具备可靠的多微网系统结构，既可以各小微网单独运行，也可 组成大微网运行，并可实现并网与独立运行模式的灵活切换。为此，本实用新型采用的技术方案是一种综合微网实验系统，包括微网A和微网 B，其特征在于所述的微网A包括三段母线LM3、LM4、LM5，在母线之间设有模拟线路，母线 LM3挂有蓄电池及双向逆变器和模拟负载，母线LM4挂有三相光伏系统和模拟负载，母线 LM5挂有双馈风力发电模拟系统、直驱式风力发电机并网系统(由风机逆变器和直驱式风 力发电机组成)和模拟负载，微网A通过并网开关Ml与外网相连，孤岛运行时，蓄电池及双 向逆变器提供微网内的电压频率参考。所述的微网B包括三段母线LM7、LM8、LM9，在母线LM7与LM8之间设有模拟线路， 母线LM8上挂有三相光伏系统，配有模拟负载，母线LM7上挂有柴油发电机和飞轮储能系 统，飞轮储能系统的输出经模拟线路连到母线LM9，母线LM9挂有用于模拟重要负荷的模拟 负载，在母线LM8与LM9之间设有联络开关L2，使得微网B可以有两种拓扑结构，微网B通 过并网开关M2与外网相连，孤岛运行时，飞轮储能提供短时供电，随后启动柴油发电机提 供长时间微网内的电压频率参考。在母线LM5与LM8之间设有联络开关Li，联络开关Ll打开时，微网A和微网B分 别运行；联络开关Ll闭合并配合相关开关状态，将微网A和微网B联合成一个大微网运行，该大微网通过并网开关Ml与外网相连，孤岛运行时，可以选择柴油发电机或蓄电池双向逆 变器提供长微网内的电压频率参考。所述的并网开关Ml、M2、双向逆变器和柴油发电机通过一模式控制器控制。微网 通常包括并网运行和孤岛运行两种模式，模式控制器可根据外部条件实现微网运行模式的 转换。两种运行模式对应的工作状态描述如下并网运行模式是指本实用新型内部微网与外电网相连，外电网提供微网内的电压 频率参考；孤岛运行模式是指本实用新型内部微网与外电网断开，微网独立运行。孤岛运行 时，蓄电池及双向逆变器提供微网内的电压频率参考，或者是飞轮储能提供短时供电，随后 启动柴油发电机提供长时间微网内的电压频率参考。本实用新型通过并网控制策略实现微网的并网运行模式和孤岛运行模式切换，即 微网的并网和脱网控制。微网的并网控制策略描述如下(1)当外网母线电压正常时，准备并网；(2)关停微网内部提供电压频率参考的设备；(3)关停分布式电源，闭合并网开关；(4)内网电压正常后，分布式电源系统恢复运行；(5)电网带负载运行，内部储能装置进入充电模式。微网的脱网控制策略描述如下(1)当外网母线电压不正常时，准备脱网；(2)打开并网开关；(3)微网内储能装置独立带部分重要负载运行，其他电源和负载将短时关断和停 电；(4)内网电压正常后，分布式电源系统恢复运行；(5)微网内部电源带负载运行，储能装置进入充电模式。所述的微网实验系统有独立微网模式和多微网并网模式，独立微网模式是打开两 个微网之间的联络开关，两微网各自运行；多微网并网模式是闭合两个微网之间的联络开 关，其中一个微网和外网的联络开关打开，两微网作为一个整体运行。本实用新型采用三相五线制接线方式，电源一端接地，电气装置外露可导部分与 电源接地点直接相连，中性导体和保护导体分开，中性线和保护零线分开，有效减少杂散电 流和谐波电流。所述的微网实验系统配有监控系统和保护装置。监控系统的结构包括主站层、协 调控制层、配网终端、保护设备层和微网控制层；保护配置包括线路保护、变压器保护、终端 保护、光伏、蓄电池、风机、飞轮保护、并网保护、故障模拟终端、馈线自动化远方终端、电容 器投切监控、故障滤波器等。本实用新型具有以下有益效果1)含有多种分布式电源和储能系统，满足不同研 究的需要；2)可靠的多微网系统结构，各小微网可单独运行或作为一个大微网运行；3)可 对微网运行模式进行灵活控制；4)微网内部母线安装有联络开关，可以改变微网的拓扑结 构；5)孤岛运行时，储能装置可以提供微网内的电压频率参考；6)多层结构监控系统，具有 良好的开放性、安全性、集成性、维护性、扩展性及抗干扰能力；7)保护装置能够快速响应系统侧和微网内部的故障，做出相应的保护动作，保护系统和用户安全。下面结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型中微网A的运行方式(外部故障)框图。图3为本实用新型中微网B的运行方式(外部故障)框图。图4为本实用新型监控系统结构图。
具体实施方式
本实用新型所述的微网实验系统如图1中所示，由微网A和微网B两部分构成。微网A包括LM3、LM4、LM5三条母线，在母线之间设有模拟线路(IOOm)。母线LM3 挂有蓄电池及双向逆变器(IOOkW)和模拟负载(10kW+8kVar+8kVar)；母线LM4挂有三相光 伏系统(30kWp)和模拟负载(30kW+24kVar+24kVar)；母线LM5挂有双馈风力发电模拟系统 (30kff)，2*5kW直驱式风力发电机并网系统、模拟负载(30kW+24kVar+24kVar)。微网A通过 Ml与外网相连，孤岛运行时，蓄电池及双向逆变器提供微网内的电压频率参考。微网B包括LM7、LM8、LM9三段母线，在LM7与LM8之间设有模拟线路(IOOm) ；LM8 上挂有三相光伏系统(30kWp)，配有模拟负载(30kW+24kVar+24kVar)。LM7上挂有300kVA 柴油发电机、250kVA飞轮储能系统；250kVA飞轮储能系统输出经模拟线路(IOOm)连到母线 LM9 ；LM9配有模拟负载(60kW+45kVar+45kVar)用于模拟不允许停电的重要负荷。在LM8、LM9之间设有联络开关L2，使得微网B可以有两种拓扑结构。微网B通过 M2与外网相连，孤岛运行时，飞轮储能提供短时供电，随后启动柴油发电机提供长时间微网 内的电压频率参考。在LM5、LM8之间设有联络开关Li。Ll打开时，微网A、微网B可以分别运行。Ll闭合并配合相关开关状态，可以将微网A、微网B联合成一个大微网运行。大微 网通过Ml与外网相连，孤岛运行时，可以选择柴油发电机或蓄电池双向逆变器提供长微网 内的电压频率参考。当不进行微网试验时，各分布式电源可以直接并网。本实用新型微网A的运行方式(外部故障)的逻辑框图如图2-3所示，其中图2 为微网A脱网方式，图3为微网A并网方式。微网B的运行方式(外部故障)的逻辑框图 如图4-5所示，其中图4为微网B脱网方式，图5为微网B并网方式。本实用新型监控系统结构如图6所示，由主站层、协调控制层、配网终端、保护设 备层和微网控制层组成。监控系统的建设本着开放性、安全性、可集成性、易维护性、可扩展 性和抗干扰能力等原则。
权利要求一种综合微网实验系统，包括微网A和微网B，其特征在于所述的微网A包括三段母线LM3、LM4、LM5，在母线之间设有模拟线路，母线LM3挂有蓄电池及双向逆变器和模拟负载，母线LM4挂有三相光伏系统和模拟负载，母线LM5挂有双馈风力发电模拟系统、直驱式风力发电机并网系统和模拟负载，微网A通过并网开关M1与外网相连；所述的微网B包括三段母线LM7、LM8、LM9，在母线LM7与LM8之间设有模拟线路，母线LM8上挂有三相光伏系统，配有模拟负载，母线LM7上挂有柴油发电机和飞轮储能系统，飞轮储能系统的输出经模拟线路连到母线LM9，母线LM9挂有用于模拟重要负荷的模拟负载，在母线LM8与LM9之间设有联络开关L2，微网B通过并网开关M2与外网相连；在母线LM5与LM8之间设有联络开关L1，联络开关L1打开时，微网A和微网B分别运行；联络开关L1闭合并配合相关开关状态，将微网A和微网B联合成一个大微网运行，该大微网通过并网开关M1与外网相连；所述的并网开关M1、M2、双向逆变器和柴油发电机通过一模式控制器控制。
2.根据权利要求1所述的综合微网实验系统，其特征在于所述的微网实验系统配有监 控系统和保护装置。
专利摘要本实用新型公开了一种结构灵活的综合微网实验系统。目前，国内尚未有自己建设完成的综合微网实验系统。本实用新型采用的技术方案为一种综合微网实验系统，包括微网A和微网B，其特征在于微网A通过并网开关M1与外网相连，微网B通过并网开关M2与外网相连；在母线LM5与LM8之间设有联络开关L1，联络开关L1打开时，微网A和微网B分别运行；联络开关L1闭合并配合相关开关状态，将微网A和微网B联合成一个大微网运行，该大微网通过并网开关M1与外网相连；并网开关M1、M2、双向逆变器和柴油发电机通过一模式控制器控制。本实用新型既可以各小微网单独运行，也可组成大微网运行，并可实现并网与独立运行模式的灵活切换。
文档编号G01R31/08GK201654170SQ201020173540
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月29日 优先权日2010年4月29日
发明者张雪松, 徐玮韡, 童杭伟, 赵波, 郭力 申请人:浙江省电力试验研究院;浙江省电力试验研究院技术服务中心