微网结构和运行控制

杨仁花，黄 伟，关 丽，刘令富

（1.北京国电华北电力工程有限公司，北京 100120；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；3.湖南省超高压管理局，长沙 410015）

微网结构和运行控制

杨仁花1，黄 伟2，关 丽1，刘令富3

（1.北京国电华北电力工程有限公司，北京 100120；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京 102206；3.湖南省超高压管理局，长沙 410015）

0 引言

现代大的联网电力系统有很多的优点：与小发电单元相比，大发电机效率高；互联的高压输电网可以随时调度效率最高的发电厂，以有限的电能损耗远距离传输大的功率，允许发电机有较小的存储裕度。但是，随着电力需求的不断增长，集中式大电网出现一些弊端：成本高，运行难度大，难以满足用户越来越高的安全性和可靠性要求。尤其是近几年来，世界范围内接连几次发生大面积停电事故以后，大电网的脆弱性被充分暴露了出来，人们开始对电力系统的发展模式另辟蹊径。2003年北美大停电以后[1]，国际上的专家们得出了一个结论——发展分布式电源，比通过改造电网来加强安全更加简便快捷。我国2007年冬天南方雪灾的教训也说明[2]，在继续发展集中式大机组的同时，要注重在负荷中心建设足够的分布式电源，以在出现非常规灾害或者战时攻击情况下，保证居民最小能源供应和最基本生活条件，并将这种电源作为保障电网安全的重要设施和手段，其成本应纳入整个电网运营成本当中。分布式发电具有污染少，能源利用率高，安装地点灵活等优点，并且与集中式发电相比，节省了输配电资源和运行费用，减少了集中输电的线路损耗，分布式发电可以减少电网总容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性，是大型电网的有力补充和有效支撑[3]。近20a来，大部分国家已经把分布式发电提上了日程，人们开始对分布式发电系统的潜在效益展开认真研究。无疑，分布式发电是电力系统的发展趋势之一。

随着分布式发电渗透率的增加，本身存在的问题也显现出来，分布式电源单机接入成本高、控制困难。一方面，分布式电源相对大电网来说是一个不可控源，因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。2001年美国颁布了IEEE P1547/D08“关于分布式电源与电力系统互联的标准草案”，并通过了有关法令让部分分布式发电系统上网运行，但对分布式能源的并网标准做了规定：当电力系统发生故障时，分布式电源必须马上退出运行，这就大大限制了分布式能源效能的充分发挥。另一方面，目前配电系统所具有的无源辐射状运行结构以及能量流动的单向、单路径特征，使得分布式发电必须以负荷形式并入和运行，即发电量必须小于安装地用户负荷，导致分布式发电能力在结构上就受到极大限制。

随着新型技术的应用，尤其是电力电子接口和现代控制理论的发展，微网出现了。微网将发电机、负荷、储能装置及控制装置等结合，形成一个单一可控的单元，同时向用户供给电能和热能。基于微网结构的电网调整能够方便大规模的分布式能源（DER）互联并接入中低压配电系统，提供一种充分利用DER发电单元的机制。相对于以前，分别处理不同技术的个别发电单元，微网设计方法提供了一种大规模部署、DER/RES自治控制的系统方法。微网方法促进以下3个方面的发展:

1）基于DER和负荷的高效率能源供应系统;

2）考虑基于用户技术选择和电能质量需求的服务分化的安全可靠的供电结构;

3）停电和能源危机期间，有足够的发电和负荷平衡能力的电源，脱离主网，独立自治运行的能源传输结构[4]。

微网供电具有非集中化和本地化特点，能提高系统的稳定性，减少停电次数，达到更佳的供求关系，同时能减少对输电系统及大型发电厂的影响，降低发电储运消耗。通过电力电子技术可实现更佳的谐波和无功功率控制。

市场方面，广泛采用微网可降低电价，优化分布式发电可把经济实惠最大限度地带给用户。例如峰电价格高，谷电价格低。峰电期，微网可输送电能，以缓解电力紧张;在电网电力过剩时可直接从电网低价采购电能。

环境方面，与传统的大型集中发电厂相比，微源对环境的影响小。由于技术创新及可再生能源的利用，大量低电压DG的连接，能减少温室气体排放，缓解气候变化。在局部电网和微网层级，众多电源与储能装置协同工作，实现高效运营。

运行方面，微网的并网标准只针对微网和大电网的公共连接点（Point of Common Coupling），而不针对具体的微电源，解决了配电网中分布式电源的大规模接入问题。微网可以灵活的处理分布式电源的连接和断开，体现了“即插即用”的特征，为充分发挥分布式电源的优势，提供了一个有效的途径；微网具有双重角色，对于电力企业，微网可视为电力系统可控的“细胞”，例如，这个细胞可以被控制为一个简单的可调度负荷，可以在数秒内作出响应，以满足传输系统的需要；对于用户，微网可以作为一个可定制的电源，以满足用户多样化的需求。例如，增加局部供电可靠性，降低馈线损耗，通过微型电网储能元件对当地电压和频率提供支撑，或作为不可中断电源，提高电压下陷的校正。

投资方面，通过缩短发电厂与负载间的距离，提高系统的无功供应能力，从而改善电压分布特征，消除配电和输电瓶颈，降低在上层高压网络中的损耗，减少或至少延迟对新的输电项目和大规模电厂系统的投资。

可见，紧紧围绕全系统能量需求的设计理念和向用户提供多样化电能质量的供电理念是微型电网的两个重要特征。

表1显示了配电系统规划的传统方法和基于分布式能源发电和微网的新型规划方法的主要不同点。

表1 配电系统规划方法

1 微网概念及微网结构

分布式电源（DER），包括分布式发电（DG）和分布式储能（DS），位于局部负荷附近，具有很多优点，包括提高电能质量和供电可靠性。微网是这样一个系统，可能由部分低压（≤1kV）或者中压（通常1～69kV）配电系统和由单个或者多个DER服务的群集负荷组成。在微网内部，以对当地负荷产生尽量小的干扰为目的，为局部区域提供热冷电。从运行的角度看，微网可能与当地电力系统有一个耦合点，在物理结构上与主网相连，而其运行和控制模式可能在依赖主网（grid-dependent-GD）模式和不依赖主网模式（grid-independent-GI）之间转换，其取决于微网和主干网之间的功率交换。从电网的角度看，微网是电力和能源市场中的净电源或者净负荷。任何时候，微网都置力于电力系统中，其需要良好的规划以避免产生不可预期的问题。微网概念为实现分布式电源的运行提供了一种新方式。小型孤立的电力系统虽然并不完全符合上面的定义，在这里也被认为是微网。它们运用相似的技术并且使人们更清楚电力系统如何向当前尚未发展或者并不存在的方向发展。

表2是基于微网应用、所有制结构、负荷类型的微网结构的一般分类及其特征。其中包括了3类微网，1类是电力系统微网，1类是单一或者是多厂址的工业/商业微网，还有1类是偏远微网。3类微网的应用、主要驱动力、各自优点以及运行方式在表2中有详细的介绍。

表2 微网结构

典型的微网结构设置为配电变电站的一部分，为工业、商业或者变电站的居民用户供电，如图1所示。

图1 微网和微网元件

2 微网技术

微网将具有极大的应用潜力。虽然依赖于它们“硬”连接（隔离）或者“软”控制的水平，结构和设计上存在很大的不同，但是大部分的研究精力集中在DER单元的最优整合和相关的控制技术上。

2.1 分布式能源

分布式能源（DER），包括分布式发电（DG）和分布式储能（DS），通常在中低压水平和主微网相连。

DER单元，根据它们与微网接口的不同，分为两类。第一类包括传统的或是旋转单元，其通过旋转电机与微网相连。第二类由电力电子耦合单元组成，其利用电力电子转换器作为与主系统的耦合媒介。电力电子转换器，作为大部分类型的DG和DS单元的接口媒介，其控制概念、控制策略和特性与传统的旋转电机有很大的不同。

传统的DG单元（如由一个往复式内燃机驱动的同步发电机或者是固定风速驱动的异步发电机）的旋转机械，主要功能是：

1）把一次能源转换为电能；

2）同时也可以作为电源和微网之间的接口。

而对于一个电力电子耦合的DG单元，耦合转换器的功能如下：①能提供转换和控制功能，如电压/频率控制；②作为电源与微网之间的接口媒介（具有变频及稳压作用）。

电源侧输入接口转换器的功率可以是固定频率或者是变化频率的ac或dc电。转换器的微网侧是50Hz或者60Hz的ac电。

DG单元是安装在用户点附近的小型电源。典型的DG技术包括光伏（PV），风电，燃料电池，微型燃气轮机和往复式内燃机发电机[5-6]。这些系统的原料可能是化石燃料或者可再生能源。

当微网中的发电与负荷不能精确匹配时，DS技术应用于微网。分布式储能为微网满足功率和能源需求提供了一个桥梁。根据额定能源容量能覆盖负荷额定功率的时间来定义存储容量。存储容量还可以根据能源密度需求来分类 （如中期或者长期需要）或者根据功率密度需求来分类（如短期或者超短期需要）。

用于微网的能源存储包括电池、超级电容器和飞轮。电池以化学能的形式存储能量。许多电池通过双向变换器与电力系统相连，允许能量存储或者从电池吸取能量。超级电容器是一种能够提供高功率密度以及极高循环容量的储能设备。近年来，由于与电化学储能设备相比较，飞轮系统较快的反应特性，使其作为一种在网络功率中断时支撑关键负荷的可行手段受到极大关注。

表3概述了广泛使用的一次能源和储能媒介，以及DG和DS单元潮流控制方法和典型接口配置。值得注意的是，除了DG和DS两种基本类型，DER单元可以是一种混合类型：如包括“一次能源”和“储能媒介”的单元[7]。混合的DER单元与主微网的接口，通常是一个双向的ac-dc和dc-dc转换器系统。

根据潮流控制，DG单元可以是可调度发电单元，也可以是不可调度发电单元。一个可调度DG发电单元的输出功率可以通过监控系统提供的设置点实现外部控制。相反，不可调度DG单元的功率输出通常由自身一次能源的最优运行条件决定。例如，不可调度风机单元的功率输出随风的条件发生变化，通常是基于最大功率跟踪运行，以从风源吸取最大功率。基于可再生能源的DG发电单元通常都是不可调度单元，为获得最大输出功率，通常采取最大功率跟踪点 （maximum point of power tracking(MPPT)）控制策略用以获得所有变化条件下的最大功率。图2显示了一个电力电子接口的DER单元的3种常见结构。

表3 DER单元的接口媒介

图2 电力电子耦合的DG单元的一般特征

图2（a）是基于不可调度的光伏（PV）DG发电单元，光伏阵列通过转换器系统与主微网相连。图2（a）的结构也代表了，与PV阵列类似的一次能源即具有不可调度自然特性的DG单元；例如风力发电。相似地，如果图2（a）的PV阵列被储能电池所取代，它就组成了一个电力电子耦合的DS单元。图2（b）是一个混合的电力电子耦合DER单元，虽然PV阵列提供不可调度的功率，但是可以控制储能系统使发电单元输出可调度的功率。图2（b）也示意了基于风力的不可调度DG单元也能转换为可调度的混合DER单元。图2（c）是一个电力电子耦合的发电机组DG单元，其与电容器储能单元相耦合。这个发电机组是反应较慢的不可调度DG单元，其通过一个ac-dc-ac转换器系统与主微网耦合。电容器储能单元通过一个dc-dc转换器与系统的dc母线相连，为反应较慢的发电机组启动或者是加速/减速期间提供短期的功率潮流。

电力电子耦合的DER单元有一个显著的特点：其具有通过接口转换器快速反应的固有能力。接口转换器的另一个特点是限制DER单元的短路电流，使其小于额定电流的200%，从而减小了故障电流。相对于传统的DG单元，一个电力电子耦合的DG单元在微网暂态过程中没有任何的惯性，所以没有维持微网频率的固有能力。转换器快速控制也有助于频率调节。图2接口转换器系统的另一个特点是有助于一次能源和配电系统之间一定程度的电气解耦，从而减缓两个子系统之间的动态相互作用。

2.2 互联开关

互联开关是微网和配电网络的连接点。这个领域的新技术巩固了各种功率转换功能 （如电源开关、继电保护、计量和通讯）。传统上，这些功能都是由继电器、硬件和电力系统的其他组件整合到带有数字信号处理器的单一系统中实现的。通过CT（电流互感器）和PT（电压互感器）测量开关两侧——大电网和微网——的网络状态，以决定其运行条件，如图3所示。一般情况下，互联开关的设计应满足网络互联标准（IEEE 1547）以减少自定义工程、位点专一审批过程并降低成本[8]。为达到最大限度的适用性和功能性，其控制的设计也保持技术中立，可用于断路器和更快的以半导体为基础的静态开关，适用于带有传统发电机和电能转换器的DG单元。

图3 基于互联开关的断路器示意图

2.3 控制系统

最初，微网被视为是一个传统电力系统的微型版本，直觉上，它们的控制/运行概念是大电力系统控制/运行概念的降规模和简化版本。实际上，依赖于分布式电源（DER）的类型和渗透深度，负荷特性及电能质量约束条件，以及市场参与策略，所需要的微网控制和运行策略，甚至在概念上，与传统电力系统有显著的不同。微网的环境效益和经济效益，以及微网在电力系统中的可接受度和可扩展度，主要取决于所采取的控制器的能力和运行特点[9]。主要原因如下：

1）DER单元的稳态和动态特性，尤其是电力电子耦合单元，与传统的大汽轮发电机单元有所不同；

2）由于单相负荷和单相DER单元的出现，微网自身受到单相不平衡程度的影响比较严重；

3）微网供电的一个显著特点是可能形成“不可控”电源，如风电发电单元；

4）短期和长期的储能单元在微网控制中起到非常重要的作用；

5）经济性往往对微网有一定的限定必须随时容纳DER单元和负荷的接入和断开，并同时保证微网稳定运行；

6）微网为一些负荷提供高电能质量或者优质服务；

7）另外，除了电能，微网往往负责所有或者部分负荷的热供应。

微网控制系统必须保证，在并网和孤网运行方式下，系统都能安全稳定运行。当与电网隔离时，控制系统必须有能力控制局部电压和频率，提供或者吸收电源和负荷之间的暂时功率差额，保护微网。

孤网运行方式下，微网频率控制具有挑战性。大系统的频率响应基于旋转体，其被认为是系统固有稳定性的要素。相反，微网本质上是以转换器为主的网络，具有很小（像飞轮储能通过转换器进行耦合）或者根本没有直接相连的旋转体。由于微型燃气轮机和燃料电池对控制信号有较缓慢的响应特性，并且几乎是没有惯性的，孤网运行需要技术支持并且提出了负荷跟踪问题。转换器控制系统必须相对应地提供原先与旋转体直接相连时所能得到的响应特性。而频率控制策略应该以一种合作的方式，通过频率下垂控制、储能设备响应、切负荷方案等，根据微源的容量改变它们的输出有功。

对局部可靠性和稳定性，恰当的电压调节是必要的。没有有效的局部电压控制，分布式电源高渗透率的系统可能会产生电压和无功偏移或振荡。电压控制要求电源之间没有大的无功电流流动。由于电压控制本质上是一个局部问题，并网和孤网两种运行方式下，电压调节问题没有区别。在并网运行方式下，DG单元以局部电压支撑的形式提供辅助服务。对于现代电力电子接口，与有功频率下垂控制器相类似，其采用电压无功下垂控制器，为局部无功需求提供了一种解决方案。

微网内DER单元的控制策略选择依赖于可能的运行场景所需求的功能，同时也由系统和与其它DER单元相互作用的性质所决定。一个DER单元的主要控制功能是电压/频率控制或者有功/无功控制。表4提供了DER单元主要控制功能的一般分类。

表4 电力电子耦合的DER单元的分类和控制策略

每一类又分为非交互式和交互式控制策略。当PC点不需要直接进行电压控制或者频率控制时，采用的是网络跟随控制方法。同时，如果单元的功率输出控制与其他单元或者负荷 （不可调度的DER单元）控制是相互独立的，则构成了非交互式控制策略。非交互式控制策略的例子是光伏PV单元的MPPT控制。交互式控制策略是基于精确的有功无功设定值作为输入指令。功率设定值的确定则是基于功率调度策略或者是基于负荷或者馈线的有功/无功补偿。

在与大电网隔离的情况下，非交互式微网形成控制，是一种明确的依赖于可调度单元电压/频率控制的运行方式。这种控制策略，DER单元设法实现微网的有功无功平衡，调节电压并稳定自治微网的频率。如果两个或者是更多的DG单元分享负荷需求的同时，对微网负荷的变动作出响应，则采用的是通过改变DER单元的电压和频率的交互式控制策略。

2.3.1 网络跟随（grid-following）控制

1）功率输出控制。网络跟随功率输出控制策略通常用于，当电压和频率在规定的范围之内时，控制DER的功率输出。如果耦合变换器是电压源变换器（VSC），当前控制策略用于决定VSC的PWM电压参考波。通过跟踪PC点的电压波形，实现参考信号与微网频率同步。控制策略在同步“dq0”坐标系下实现，变换器输出电流的直轴（d轴）和交轴（q轴）分量，分别对应输出功率的有功和无功分量。图4是“dq0”坐标下控制器的典型控制模块。

图4中，通过 “abc”到“dq0”的坐标转换器得到VSC的“d轴”和“q轴”电流分量，然后与对应的参考信号作比较（参考信号由外部功率或者是电压控制环决定）。误差信号输入到d-q电流控制模块，从而决定参考电压信号的d轴和q轴分量Vd和Vq。最后，通过 “dq0”到“abc”坐标转换器转换到“abc”坐标系下，得到PMW信号发生器的三相电压参考信号。同理，也可以得到“abc”坐标系下类似的电流控制方法，用于不平衡系统。

图4 VSC型DER的“dq”电流控制

图5是基于功率输出策略的控制模块。其中直流侧电压控制器和无功控制器分别代替了图4中的dq参考控制器。从可再生能源得到的输入功率馈入直流母线，其提高了直流侧母线电压。电压控制器通过给逆变器指定一个合适的“d轴”电流值以平衡直流母线的输入输出功率，反作用于电压的上升[10]。图5中无功控制器指定转换器电流的q轴分量参考值。如果确定为单位功率因数，Q（ref）的值被设定为0。图5也包括了d-q电流控制的详细细节，包括d轴和q轴电流控制的两个比例积分（PI）控制器，电压前馈项以及交叉耦合消除项。电流控制器的输出，经过变换以后，形成PWM信号发生器的电压参考值。电流控制策略的主要特征之一是在微网故障时，具有限制转换器输出电流的固有能力。

图5 网络跟随功率输出控制模块

2）电力调度和有功/无功支撑。电力调度和有功/无功控制策略通常用于可调度DER单元的功率输出控制，使用预设的参考值作为有功调度和无功补偿值。控制结构从概念上与图5很类似。主要不同点在于产生参考值的方法不同。图6是一个DER单元基于预设值的有功无功控制模块图。

P（ref）和Q（ref）是功率设定值，Pout和Qout是通过测量发电单元的电压和电流计算出来的有功和无功输出值。P（ref）和Q（ref）值通过监测功率管理单元或者是根据来自单元的为使有功无功输出最优的预设功率曲线的局部计算来确定。

图6 有功和无功控制

2.3.2 微网形成（grid-forming）控制

微网形成控制策略是对自治微网中一个“摆动源”（swing source）的性能进行仿真研究。微网内，网络形成单元被设计成调节PCC的电压并稳定系统频率。此时发电单元容量要足够大，并有足够的存储容量以实现功率平衡。如果两个或者更多的微源积极地参与网络稳定和电压调节，那么，频率-下垂和电压-下垂控制策略用于分享有功无功分量。在这种情况下，微网的电压频率可能会偏离额定值，但在可以接受的限制范围之内，这取决于负荷水平和下垂特性。

图7是频率-下垂f-p和电压-下垂V-Q特性曲线，分别是由其斜率（Kfp或KvQ）和一个代表额定频率（f0，P0）或者基准电压（V0，Q0）的基点所确定的。下垂系数和基点可以通过动态地的调节各个发电单元的运行点的恢复过程来控制。各个单元的运行点可以通过动态的改变功率分享水平，设置电压和频率为一个新值来实现。

下垂控制策略的模块如图8所示。控制器的输入是发电单元的频率和终端电压的局部测量偏差值。根据DER单元容量不同，每个下垂特性的斜率与防止超载的相应单元额定容量成正比[11]。

图7 多个DER单元进行负荷分享的下垂特性曲线

图8 下垂控制策略

2.4 微网负荷

微网负荷分为电负荷和热负荷。并网模式下，电力配电系统通常被认为是电气“松弛母线”，以供应/吸收微网产生的不平衡功率，维持净功率平衡。但是如果基于运行策略或者是合同义务，净输入/净输出已经达到硬性限制，微网内部也可以采取切负荷或者是切电源方案。

自治模式下运行时，经常会采用切负荷/切电源方案以维持功率平衡，从而稳定微网电压/角度。运行策略必须保证微网对关键负荷的服务优先。微网运行应该满足用户服务分化、改善特殊负荷的电能质量以及提高特殊负荷的供电可靠性。同时，也应该实行负荷控制，通过减少峰荷和负荷变动的范围，优化DS单元和可调度DG单元的额定容量。

实践中，部分非敏感负荷也被认为是可控负荷，将其归入需求反应控制范围以减少峰荷，或者将其安排在特殊时间内，如当间歇式DG有额外的功率可用时的负荷服务时间。而非敏感负荷的非可控部分是切负荷的第一候选。

2.5 微网保护

局部发电机和储能单元的引进极大改变了配电网络的性能（馈线电压曲线和动态特性发生了变化）。由于更多电源的存在，起始短路容量增加，短路电流路径变得复杂，甚至可能是双向的，传统的保护技术不再适用。要使电能质量和可靠性增加，保证微网的安全性非常重要。

另外，分布式电源的动态特性和不可预期的自然特性导致故障发生时，微网的行为不断变化。电力电子DER单元由于其电流限制，不能传输大的短路电流。即当临近区域发生短路时，即使导致严重的电压畸变也不能产生大的注入电流。不过，因为这种发电单元的动态行为是可控的。如果有足够的储能可用以吸收这些发电单元持续的短路电流，则发电单元的短路电流行为可以用一台“虚拟的同步发电机”来模拟[1]。还有一些DER单元（小的PV系统）向配电网络注入单相功率，这会影响三相电流的平衡和故障行为。

微网在并网运行与独立运行两种工况下，短路电流大小不同且差异很大。电力电子接口的故障电流限制在其额定电流的2倍左右，孤网时的电力电子接口的电流幅值不够大，不足以使传统的过电流保护继电器动作[12]。因此，如何在独立和并网两种运行工况下均能对微网内部故障做出响应以及在并网情况下快速感知大电网故障，同时保证保护的选择性、快速性、灵敏性与可靠性，是微电网保护的关键，也是微电网保护的难点。

文献[13]提出了一种新的保护方案：监测微源的输出电压，并使用dq参考坐标转换为直流量，由于网络故障微网输出的任何偏差反应在d-q值的偏差上，偏差值用于检测故障并启动故障段隔离。这种方案避免了并网和孤网运行时故障电流潜在变化导致的并发症。

另外，关于多于两个DER的微网稳定运行，尤其是自治运行模式下，功率管理策略（PMS）和能量管理策略（EMS）的应用以及快速反应非常关键。目前国外有关于集中式微网控制管理和分散式微网控制管理的探讨，并指出多agent系统（MAS）是发展分散式微网控制的主要候选。

3 展望

微网在国外蓬勃发展，越来越多的技术出版的核心包括定义理论基础的分析模型；证明运行性能的计算机仿真研究；把实地试验经验增加到理论和仿真中的实验室规模，社区规模及电力系统规模的大规模示范及试点工程。同时，扩展微网经济也正在进行中，但仍然存在很多的挑战。微网在国内的研究尚处于起步阶段，但可以清楚的看到，微网的特点适应中国电力发展的需求与方向，目前已经引起了国内众多学者的兴趣，正借鉴分布式发电的相关技术和国外试验经验，展开广泛的研究。

[1]青海电力调度中心.关于青海电网核电站发展的初步探讨[J].电网与清洁能源，2009，25（3）：48-52.

[2]杨靖波,李正,杨风利,等.2008年电网冰灾覆冰及倒塔特征分析[J].电网与水力发电进展，2008，24（4）：4-8.

[3]高研，毕锐，杨为，等.分布式发电对配电网继电保护的影响[J].电网与清洁能源，2009，25（04）20-23.

[4]Johan Driesen and Farid Katiraei.Design for Distributed energy resources[J].IEEE power&energy magazine,may/june2008(6),30-40.

[5]HoffT E,Wenge H J,and Farmer B K.Distributed generation:An alternative to electric utility investments in system capacity[J].Energy policy,24(2):137-147,1996.

[6]lasseter B,Microgrid.Distributed power generation[C]//In IEEE Power Engineering Society Winter Meeting, Ohio,Feb 2001,146-149.

[7]Aktarujjaman M,Kashem M A,Negnevitsky M,et al.Control Stabilisation of an Islanded System with DFIG Wind Turbine[C]//First International Power and Energy Coference PEC on 2006,2006,312-317.

[8]Benjamin Kroposki,Robert Lasseter,Toshifumi Ise,et al.A Look at Microgrid Technologies and Testing Project from Around the World.[Making Microgrids Work][J].IEEE Power&Energy Magazine,2008(6):41-53.

[9]Farid Katiraei,Reza Iravani,Nikos Hatziargyriou,et al.Microgrid Management.[Control and Operation Aspects of Microgrid][J].IEEE Power&Energy magazine,2008(6):54-65.

[10]Pena R,Clare J C,Asher G M.Doubly Fed Induction Generator Using Back-to-back PWM Converters and Its Application to Variable-speed Wind-energy Generation[J].IEE Proc.Electric Power Applications,1996,143(3):231-241.

[11]Pe觭as Lopes J A,Moreira C L,Madureira A G.et al.Control Strategies for MicroGrids Emergency Operation.Future Power Systems[C]//2005International Conference.2005,1-6.

[12]Nikkhajoei H,Lassete R H.Microgrid Protection.Power Engineering Society General Meeting[J].2007.IEEE,2007(6):1-6.

[13]Al-Nasseri H,Redfern M A,F Li.A Voltage Based Protection for Micro-grids Containing Power Electronic Converters[J].Power Engineering Society General Meeting，2006.IEEE,2006(6):1-7.

Structure and Operation Control of MICRO-Grids

YANG Ren-hua1,HUANG Wei2,GUAN Li1,LIU Ling-fu3
（1.North China Power Engineering(beijing)CO.LTD，Beijing 100120，China；2.School of Electrical and Electronic Engineering,North China Electric Power University,Beijing 102206,China；3.Hunan Provincial EHV Authority，Changsha 410015，Hunan Province，China）

The rapid penetration of a largenumber of distributed generations poses newchallenges for the safe and effective operation of the main grid. A better way to realize the emerging potential of distributed generation is to take a systematic approach which views generation and associated loads as a subsystemor a “micro- grid”.This paper aims to elaborate the structure, development and new technologies ofmicro- gridswith emphasis lain on the controlmodes,protection and management systems and the refor eitcanprovide some the oretical foundations for the rapid and effective development of micro- grids.

structureofmicro-grid;protectionofmicro-grid;controlmodes

分布式发电大量而快速的渗透为电网安全有效的运行提出新的挑战。采取系统的方法即把发电和相关负荷看成一个子系统或者“微网”是实现分布式发电新型潜力的更好方式。详细阐述微网结构、发展和新技术，重点详细介绍微网不同运行方式下的控制方式和微网保护系统的难点、新思路以及微网管理，为微网在中国快速而有效的发展提供一些理论基础。

微网结构；微网保护；控制方式

国家高技术研究发展计划 （863计划）（2007AA05Z249）。

1674-3814（2010）01-0048-08

TM762

A

2009-05-20

杨仁花（1983—），女，硕士，主要研究方向为电力系统分析与控制及微网运行与控制；

黄 伟（1962—），男，博士，主要研究方向为配电自动化、电力系统人工智能应用和电力电子控制策略。

（编辑 秦 奋）