一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法

摘要

本发明公开了一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法，它包括分别通过收发信模块与中央控制器双向连接的负荷测控模块、配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块；各负荷、配电网、分布式电源和储能装置通过投切开关(分布式电源和储能装置还有相应的接口)与微网总线连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块输出接储能装置的电力电子接口；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制。本系统既能满足电能质量要求，又对敏感负供电可靠性高，实现对重要负荷不间断供电。

权利要求

1.一种基于状态转换的微网协调控制系统，其特征在于：它包括中央控制器、对各负荷进行测控的负荷测控模块、对配电网进行测控的配电网测控模块、对各分布式电源进行测控的分布式电源测控模块和对储能装置进行测控的储能装置测控模块，负荷测控模块、配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块分别通过收发信模块与中央控制器双向连接；各负荷和配电网分别通过投切开关与微网总线连接，各分布式电源依次通过电力电子/旋转接口和投切开关与微网总线连接，储能装置依次通过电力电子接口和投切开关与微网总线连接；在微网和配电网之间的公共耦合点处设有用于测量公共耦合点两侧电压的幅值、频率和相位的测量装置，测量装置与中央控制器连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块的其中一路输出接储能装置对应的电力电子接口；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制；

所述负荷分为可中断负荷和敏感负荷；分布式电源分为间隙性电源和连续性电源；

所述中央控制器将微网有效运行状态定义为12种，每种状态对间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷的控制方式如下表：

其中，“MPPT”控制指间歇性电源采用最大功率跟踪控制方式，“PQ”控制指使逆变器按参考功率输出的有功功率和无功功率；“Droop”控制是指逆变器模拟传统同步发电机的下垂控制方式；“V/f”控制是指不管微源输出功率怎么变化，其输出电压的频率和幅值频率一直维持在设定值；“0”代表断开；“1”代表连接；“-”代表没有这类微源处于运行状态。

2.根据权利要求1所述的微网协调控制系统，其特征在于：所述中央控制器将可能引起微网状态转换的触发事件分为11种，对应的编号为：编号1-储能装置电能耗尽或故障而退出运行；编号2-储能单元恢复运行；编号3-连续性电源全部退出运行；编号4-连续性电源部分恢复运行；编号5-间歇性电源全部退出运行；编号6-间歇性电源部分恢复运行；

编号7-连续性电源的备用容量能够满足最大敏感负荷；编号8-连续性电源功率输出达到最大值；编号9-连续性电源的备用容量能够满足最大可中断负荷；编号10-配电网故障或停电；编号11-配电网恢复正常；触发事件发生时，微网由当前运行状态转换到下一个状态的转换关系如下表：

3.一种微网协调控制方法，其特征在于：本方法先将微网中的间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷按在网或退网两种情形排列组合出全部可能的运行状态，共32种，微网中的敏感负荷始终在网连接；然后将32种可能的运行状态中不允许出现的情形和不符合实际情况、不予考虑的情形去除，简化得到12种有效运行状态，每种状态对间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷的控制方式如下表：其中，“MPPT”控制指间歇性电源采用最大功率跟踪控制方式，“PQ”控制指使逆变器按参考功率输出的有功功率和无功功率；“Droop”控制是指逆变器模拟传统同步发电机的控制方式；“V/f”控制是指不管微源输出功率怎么变化，其输出电压的频率和幅值频率一直维持在设定值；“0”代表断开；“1”代表连接；“-”代表没有这类微源处于运行状态；

同时将可能引起微网状态转换的触发事件分为11种，对应的编号为：编号1-储能装置电能耗尽或故障而退出运行；编号2-储能单元恢复运行；编号3-连续性电源全部退出运行；编号4-连续性电源部分恢复运行；编号5-间歇性电源全部退出运行；编号6-间歇性电源部分恢复运行；编号7-连续性电源的备用容量能够满足最大敏感负荷；编号8-连续性电源功率输出达到最大值；编号9-连续性电源的备用容量能够满足最大可中断负荷；编号10-配电网故障或停电；编号11-配电网恢复正常；触发事件发生时，微网由当前运行状态转换到下一个状态的转换关系如下表：

说明书

一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微电网并网协调运行控制技术，尤其是一种基于状态转换的微网协调控制系统和方法，属于电力控制技术领域。

背景技术

[0002] 随着煤、石油、天然气等能源供应日益紧张和用电需求的不断增高，利用光能、风能、沼气等新能源的发电方式应运而生，由于利用此类能源的发电机组分布在一次能源所在地，所以这种发电方式又称为“分布式发电”(Distributed Generation)。微网集成了多种能源输入(太阳能、风能、常规化石燃料、生物质能等)、多种产品输出(冷、热、电等)、多种能源转换单元(燃料电池、微型燃气轮机、内燃机，储能系统等)，是化学、热力学、电动力学等行为相互耦合的非同性复杂系统，具有实现化石燃料和可再生能源的一体化循环利用的固有优势。

[0003] 一般来说，微网与外电网之间仅存在一个公共连接点(公共耦合点PCC)，因此，对电网来说，微网可以看作电网中的一个可控电源或负载，它可以在数秒钟内反应以满足外部输配电网络的需求，既可以从外电网获得能量，在微网内电力供应充足或外电网供电不足时，微网也可以向电网倒送电能。微网一般存在两种运行模式，正常状况下，与外电网联网运行，微网与外电网协调运行，共同给微网中的负荷供电；当监测到外电网故障或电能质量不能满足要求时，则微网转入孤岛运行模式，由微网内的分布式电源给微网内关键负荷继续供电，保证负荷的不间断电力供应，维持微网自身供需能量平衡，从而提高了供电的安全性和可靠性；待外电网故障消失或电能质量满足要求时，微网重新切换到联网运行模式。微网控制器需要根据实际运行条件的变化实现两种模式之间的平滑切换。

[0004] 微网分层控制需要解决的问题主要有三个：1，微网的可靠运行：微网中往往含有多种微源，微源的特性不同，容易受外部条件的影响。微网的容量一般较小，使得其抗扰动的能力较差。当微源或者负荷发生变化的时候，可能会引起微网结构的变化，严重的情况会使系统强烈震荡，甚至造成整个电网的崩溃。为确保微网能够安全稳定地运行，要求分层控制能够解决微网运行的可靠性问题。2，提供优质的电能：由于微源响应速度慢、惯性小，而且容易受一次能源供给变化的影响，当负荷发生变化的时候，微源不能迅速响应负荷变化，影响输出电能的质量。特别是一些敏感负荷对电能质量要求比较高，所以要求分层控制策略能够在微网可靠运行的基础上为负荷提供优质的电能。3，微网的经济运行：分布式发电因其经济环保的优点，具有很大的应用前景。在分布式电能接入大电网之后，如何使微源与传统电力系统配合，使其发挥出最大的价值，是分层控制需要解决的问题之一。因此有必要针对包含多种连续性和间歇性DG、敏感负荷以及储能装置的分层控制结构微网进行研究，设计出一种能满足以上要求的协调运行控制系统。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种既能满足电能质量要求，又对敏感负供电可靠性高，实现对重要负荷不间断供电的微网运行协调控制系统。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

[0007] 一种基于状态转换的微网协调控制系统，它包括中央控制器、对各负荷进行测控的负荷测控模块、对配电网进行测控的配电网测控模块、对各分布式电源进行测控的分布式电源测控模块和对储能装置进行测控的储能装置测控模块，负荷测控模块、配电网测控模块、分布式电源测控模块和储能装置测控模块分别通过收发信模块与中央控制器双向连接；各负荷和配电网分别通过投切开关与微网总线连接，各分布式电源依次通过电力电子/旋转接口和投切开关与微网总线连接，储能装置依次通过电力电子接口和投切开关与微网总线连接；在微网和配电网之间的公共耦合点处设有用于测量公共耦合点两侧电压的幅值、频率和相位的测量装置，测量装置与中央控制器连接；各测控模块与对应的投切开关双向连接；各分布式电源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块的其中一路输出接储能装置对应的电力电子接口；中央控制器根据所采集的各路信息向各测控模块发出操作指令，以实现各受控元件间的协调控制。

[0008] 所述负荷分为可中断负荷和敏感负荷；分布式电源分为间隙性电源和连续性电源。

[0009] 微网协调控制方法，本方法先将微网中的间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷按在网或退网两种情形排列组合出全部可能的运行状态，共32种，微网中的敏感负荷始终在网连接；然后将32种可能的运行状态中不允许出现的情形和不符合实际情况、不予考虑的情形去除，简化得到12种有效运行状态，每种状态对间隙性电源、储能装置、连续性电源、配电网和可中断负荷的控制方式如下表：

[0010]

[0011] 其中，“MPPT”控制指间歇性电源采用最大功率跟踪控制方式，“PQ”控制指使逆变器按参考功率输出输出的有功功率和无功功率；“Droop”控制是指逆变器模拟传统同步发电机的控制方式；“V/f”控制是指不管微源输出功率怎么变化，其输出电压的频率和幅值频率一直维持在设定值；“0”代表断开；“1”代表连接；“-”代表没有这类微源处于运行状态。

[0012] 同时将可能引起微网状态转换的触发事件分为11种，对应的编号为：编号1-储能装置电能耗尽或故障而退出运行；编号2-储能单元恢复运行；编号3-连续性电源全部退出运行；编号4-连续性电源部分恢复运行；编号5-间歇性电源全部退出运行；编号6-间歇性电源部分恢复运行；编号7-连续性电源的备用容量能够满足最大敏感负荷；编号8-连续性电源功率输出达到最大值；编号9-连续性电源的备用容量能够满足最大可中断负荷；编号10-配电网故障或停电；编号11-配电网恢复正常；触发事件发生时，微网由当前运行状态转换到下一个状态的转换关系如下表：

[0013]

[0014]

[0015]

[0016]

[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0018] 1，微网中包含多种连续性和间歇性DG、敏感负荷以及储能装置的网络，提出的是一种基于状态转换的协调运行控制策略，设定了不同状态下微网各元件的控制方式，确定有效运行状态间转换路径的基础上，对所对应的触发事件，实现了微网各个状态的平滑转换，保证了本地敏感负荷的不间断供电。

[0019] 2，通过配电网、储能装置提供电压支撑、连续性电源二次调频等方法实现了在所有运行状态频率的无差调节，提高了敏感负荷的供电质量。

[0020] 3，考虑到储能装置的容量限制，通过二次调频和触发条件的设置，尽可能延长其使用时间，提高微网运行可靠性。

附图说明

[0021] 图1为本发明的控制原理图。

[0022] 图2为本发明微网状态转换图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

[0024] 在微网系统中，涉及可中断负荷、敏感负荷、配电网、间隙性能源、连续性能源和储能装置六大部分，每部分涉及对应的控制元件：线路断路器、电力电子接口或旋转接口、负荷开关。本发明的思路就是先采集这六大部分的信息，包括各微源输出功率、系统母线电压频率幅值、配电网电压频率幅值、负荷开关状态、联络线开关状态等。中央控制器根据微网系统信息计算决策系统的运行状态和微网各元件的控制，使微网能够安全稳定地运行，同时经过最优化计算决策各微源的输出功率，使微网达到经济运行的要求。最后中央控制器向微网各本地控制器件发出具体的控制指令，以实现中央控制器的控制目标。中央控制器对上述信息综合后同时能判断其处于那种运行状态，一旦出现状态触发事件，即根据预先制定的转换关系转换到下一个状态，从而实现既能满足电能质量要求，又对敏感负供电可靠性高，实现对重要负荷不间断供电的目的。具体实现方案详细介绍如下。

[0025] 参见图1，本发明基于状态转换的微网协调控制系统，它包括中央控制器MGCC、对可中断负荷进行测控的可中断负荷测控模块、对敏感负荷进行测控的敏感负荷测控模块、对配电网进行测控的配电网测控模块、对间隙性能源进行测控的间隙性能源测控模块、对连续性能源进行测控的连续性能源测控模块和对储能装置进行测控的储能装置测控模块(为了使图简化，上述各测控模块均表达为测控模块)，可中断负荷测控模块、敏感负荷测控模块、配电网测控模块、间隙性能源测控模块、连续性能源测控模块和储能装置测控模块分别通过收发信模块与中央控制器双向连接。可中断负荷、敏感负荷和配电网直接通过投切开关与微网总线连接，间隙性能源和连续性能源依次通过电力电子/旋转接口(即电力电子接口或旋转接口)和投切开关与微网总线连接，储能装置依次通过电力电子接口和投切开关与微网总线连接。间隙性能源、连续性能源和储能装置与对应的测控模块连接，由测控模块采集间隙性能源、连续性能源和储能装置的储能信息，在微网和配电网之间设置公共耦合点，公共耦合点处设有用于测量公共耦合点两侧电压的幅值、频率、相位的测量装置，测量装置与中央控制器连接。所有的测控模块与对应的投切开关双向连接，既用于采集投切开关的通断信息，也用于发出控制信号使投切开关由一种状态转换到另一种状态。间隙性能源测控模块和连续性能源测控模块的其中一路输出接对应的电力电子/旋转接口，储能装置测控模块的其中一路输出接储能装置对应的电力电子接口，控制储能装置的投切及运行控制方式。

[0026] 中央控制器利用所采集的负荷信息以及分布式电源DG和储能装置燃料情况和运行状态，根据已制定的协调控制策略向各底层控制器发出操作指令；底层控制器包括微源控制器(Microsource Controller，MC)和负荷控制器(Load Controller，LC)，它们为执行中央控制器MGCC具体操作指令的本地控制单元。配电网测控模块、间隙性能源测控模块、连续性能源测控模块和储能装置测控模块属于微源控制器，可中断负荷测控模块和敏感负荷测控模块属于负荷控制器。微源控制器MC完成对分布式电源的控制，以及测量分布式电源的运行状态。负荷控制器用来检测负荷及电能质量，同时控制负荷开关的投切。

[0027] 由于微网中元件较多且各元件距离较近，微源控制器MC和负荷控制器LC通过收发信模块与中央控制器MGCC双向相连，采用分层方式组网，利用中央控制器集中处理相关信息以实现各元件间的协调运行控制。

[0028] 中央控制器主要完成三种功能-----功率管理、同步并网控制、运行状态管理，对应地由三个单元构成，它们分别是：功率管理单元、同步单元、运行状态管理单元。

[0029] 功率管理单元。功率管理单元主要由两部分组成：一部分是根据信息计算每个分布式电源的功率输出基点，使微网按最经济的方式运行，实现微网的经济调度；另一部分是根据系统频率偏差计算计划外功率，然后把这部分计划外功率分配给每个微源，使系统频率恢复到额定值，实现系统频率无差调节，提高负荷供电质量。微网中包含多台连续性电源，中央控制器MGCC可以按一定原则分配有功和无功功率(比如根据运行燃料费用和网损率等指标)，指定在各种运行状态下各连续性电源出力的最优运行点；同时还须实时采集系统频率及电压幅值，在本发明中定义的某些运行状态下根据微网一次调频产生的频率偏差计算有功增量，并按照预先设定的分配系数将有功调节增量分配给各连续性电源，实施二次频率调节控制，以实现频率无差调节。

[0030] 同步单元。微网与配电网并网运行，有一个重要的操作过程——同步并网控制。在微网和配电网之间的公共耦合点(Point of common coupling，简称PCC)处两侧的电压相量不仅存在幅值差，也存在频率差，以及不断变化的相角差。因此，微网的同步并网判定条件必须包括幅值差、频率差和相角差，只有在公共耦合点PCC两侧电压和频率满足并网条件时，才能完成微网与配电网的并网。

[0031] 微网并入配电网时应该遵循的基本原则是：

[0032] ①公共耦合点PCC断路器合闸时，对微网的冲击电流足够小；

[0033] ②微网并入公用电网后，能够足够迅速地进入同步运行状态。

[0034] 上述原则要求微网电压与配电网电压之间必须满足的基本条件是两侧电压的幅值差、频率差和相位差足够小。在发明的微网系统中，利用储能装置作为主控单元来实现微网与配电网的同步并网。在公共耦合点PCC处的测量装置将测量到的公共耦合点PCC两侧电压的幅值、频率、相位传输到中央控制器MGCC。中央控制器MGCC把公共耦合点PCC两侧的电压差ΔU、相位差Δδ作为同步控制器的输入，然后经过比例积分PI调节输入到储能装置逆变器的电压控制环，由本地控制完成对逆变器的控制，使微网的电压跟踪配电网的电压。当幅值差、频率差、相位差满足并网条件的时候，由中央控制器MGCC向公共耦合点PCC处的断路器发出合闸指令，实现微网和配电网的同步并网。在完成同步以后需要立即关闭同步调节器，以免影响并网系统对储能装置的运行控制。

[0035] 运行状态管理单元是中央控制器最重要的组成部分，是微网实现协调控制的重要途径。MGCC实时监测微网的运行状态，在出现微网状态转换的触发事件以后，MGCC根据事先制定的控制方法(状态转换图)控制微网中的元件发生相应的改变，使微网按转换方案进行实时调整。在接下来的说明中将详细说明基于状态转换的微网协调控制方法。

[0036] 微网中有四种微源控制器，包括配电网、储能装置、间歇性电源和连续性电源，每种电源包括投切两种状态，可构成16种电源组合状态。另外还包括两种负荷---敏感负荷和可中断负荷，除微网系统整体停运外，须始终保持敏感负荷的不间断供电，只有可中断负荷有两种状态，因此可得到微网的32种可能的运行状态，其中电源投入或负荷连接时用“1”表示，退出时用“0”表示，可能的运行状态如表1所示。因为有些运行状态不符合实际情况，不予考虑，或者设置为不允许出现状态，此时微网将直接转入其它状态，用“-”表示，不存在的运行状态，其余的每种状态都对应着一种状态名称，这些名称是本发明自行定义的状态名称。

[0037] 由于连续性电源输出功率调节速度较慢，必须配合储能装置才能快速响应负荷变化和状态转换时的功率缺额，且考虑到间歇性电源输出功率的随机波动性，亦须利用储能装置抑制快速功率变化，可见表1中状态3、4、9、10、11和12均不能保证本地负荷的可靠供电，设定前述六种状态为不允许出现状态，此时微网直接转入停机状态。对于状态18、20、26、28均为微网与配电网并网运行且储能装置未接入的状态，一旦微网与配电网断开运行，由于没有蓄电池进行快速功率补偿，微网将转入停机状态，因此将状态18、20、26、28一同设定为无储能连接状态。

[0038] 设定微网仅有储能装置为本地负荷供电的状态为紧急状态，仅有间歇性电源和储能装置为系统供电的状态为间歇性稳定状态。这两种状态均须储能装置补偿负荷或间歇性电源的出力变化，而储能装置容量有限，可指定在前述两种状态下微网仅为本地敏感负荷供电，即表1中状态6和14不予考虑。而在微网接入配电网并网运行时，微网系统能够同时满足本地敏感负荷和可中断负荷供电，可知表1中状态17、19、21、23、25、27、29和31不符合实际情况，不予考虑。经状态简化后，可得微网系统的12种有效状态如表2所示。

[0039] 表1中状态命名的规则为：状态名称中“连续性”、“间歇性”代表这种状态下微网中仅有连续性电源或者间歇性电源；“综合”代表微网中同时含有连续性电源和间歇性电源；“稳定”代表微网中仅给敏感负荷供电；“支持”代表微网同时为敏感负荷和可中断负荷供电。“连接”代表微网与配电网连接，否则表示断开。因为“连接”本身就表明微网系统同时给本地敏感负荷和可中断负荷供电，故没有特别在命名中体现“支持”。

[0040] 由上对微网可能存在的运行状态分析知，在满足对不间断负荷(即敏感负荷)提供可靠供电的前提下，只有12种运行状态是有效的运行状态，即表2微网有效运行状态表。微网中分布式电源、储能装置、开关都是可控的元件，通过设定不同运行状态下各元件的控制方式，从而保障本地负荷供电可靠性和电能质量。表2中给出了12种有效运行状态下微网中各元件所采用的控制方式。“MPPT”控制指间歇性电源采用最大功率跟踪控制方式，“PQ”控制指使逆变器按参考功率输出有功功率和无功功率；“Droop”控制是指逆变器模拟传统同步发电机的下垂控制方式；“V/f”控制是指不管微源输出功率怎么变化，其输出电压的频率和幅值频率一直维持在设定值；“0”代表断开；“1”代表连接；“-”表示没有这类微源处于运行状态，所以不用考虑此类微源的控制方式。

[0041] 在间歇性电源正常运行的所有状态中(表2中，状态4、5、6、8、10、12)，由于风速、光照强度以及温度的动态变化，风力和光伏发电等间歇性电源的输出功率存在较大波动，为了保证可再生能源的最大利用率，间歇性电源采用最大功率跟踪控制方式，即“MPPT”，不参与微网系统的有功功率调节。

[0042] 在配电网与微网连接的所有运行状态中(表2中，状态8、9、10、11、12)，由配电网为微网提供电压支撑，储能装置均采用充电控制方式(状态12除外)，在能量充满后转入浮充状态，以保证储能装置在其他状态下有足够的能量来响应负荷功率变化。由于连续性电源具有充足一次能源和有功调节能力，所以采用基于中央控制指令的PQ控制，PQ控制是指使逆变器按参考功率输出输出的有功功率和无功功率，不参与电压和频率调节(状态9、10、12)。

[0043] 在连续性稳定状态、综合稳定状态、综合支持状态和连续性支持状态中(表2中状态3、5、6、7)，由于没有配电网提供电压参考，储能装置采取Droop控制方式为系统提供电压参考，并调节功率输出以补偿状态转换暂态过程的功率不足，参与系统一次调频。逆变器Droop控制主要是指逆变器模拟传统模拟传统同步发电机的控制特性。这种控制方式利用逆变器输出频率和有功功率呈线性关系而电压幅值和无功功率成线性关系的原理来实现控制。连续性电源采用基于中央控制器MGCC功率指令的PQ控制或者Droop控制，参与系统二次调频。PQ控制可以直接按中央控制器MGCC的功率指令输出有功功率，无功功率。Droop控制不能直接按中央控制器MGCC功率指令发出有功功率，而是通过平移下垂特性曲线来完成，当频率恢复到额定频率时，输出有功功率即为中央控制器MGCC的给定值。采用Droop控制的连续性电源同时参与一次调频，但其有功调节速度较慢，还须由储能装置补偿快速负荷需求变化和间歇性电源输出功率波动。

[0044] 由于储能装置容量有限，设置采用Droop控制的储能装置在额定频率下的有功出力值为0，若微网的频率低于或高于额定频率(f0＝50Hz)，储能装置向微网注入或吸收有功功率。连续性电源参与二次频率控制使得微网稳定运行后系统频率恢复到额定值，储能装置的输出有功功率也返回至0。多个连续性电源参与微网二次调频时，若采用分散式的控制方式即多个并联连续性电源同时采用频率无差控制，调节过程容易产生振荡和超调，使微网系统不易稳定，因此发明中采用由中央控制器MGCC集中控制的方式实现微网的二次频率调节。

[0045] 在间歇性稳定状态和紧急状态中(表2中，状态4、2)，配电网与微网未连接，而连续性电源退出运行使微网失去二次调频能力，仅储能装置具备功率调节能力，因此储能装置采用V/f控制。V/f控制方式是指不管微源输出功率怎么变化，其输出电压的频率和幅值频率一直维持在设定值，采用V/f控制方式的微源可以看做一个可控电压源。V/F控制为系统提供额定频率和额定电压支撑。此时微网稳定运行的时间有限，当储能装置能量耗尽时，系统将转入停机状态。

[0046] 当本发明微网以12种状态中的某种状态运行时，在满足一定的条件下(即出现触发事件)，运行状态会发生改变，由一种状态转换为另一种状态。表3为微网状态转换触发事件表，共列出了11个触发事件，图2是本微网协调运行控制系统的微网状态转换图，根据本发明的特点，总共有44种可能的状态转换。图2中的数字代表了表3中对应的触发事件序号。

[0047] 如前所述，微网一共有12种有效运行状态，每种状态只能从一种状态转换到相关联的另一种状态。每次状态转换都是由一件触发事件所引起的。图2给出了微网有效状态的转换路径，表3为图2中数字编号所对应的触发事件表，表3中PGimax为可投入运行的单台连续性电源最大出力，m为可投入运行的连续性电源个数，PGi为投入运行的单台连续性电源的当前出力，PSLmax为最大敏感负荷，PILmax为最大可中断负荷。

[0048] 当配网发生故障或停电(触发事件10)时，公共耦合点PCC处的测量模块监测配网侧电压、电流大小和频率变化，若检测值超过限定值，则中央控制器MGCC迅速断开公共耦合点PCC处开关，在切断微网向故障点提供短路电流的同时，保证微网继续安全稳定运行。然后中央控制器MGCC状态管理单元设定相应状态下微网各元件的控制方式(图2所示)，使微网平滑地过渡到新的运行状态，维持微网频率和电压稳定。

[0049] 微网中可能有多台连续性电源，但由于故障或检修只有部分机组投入运行，因此连续性电源的最大输出功率是变化的。当微网处于综合支持状态和连续性支持状态时，如果连续性电源出力达到最大值后(触发事件8)，本地负荷继续增加，储能装置将按照Droop控制下垂特性补充有功不足，系统频率将下降且低于额定频率。为了节省储能装置的能量，以保证微网在出现紧急状态时有充足的能量为敏感负荷供电，在前述两种状态下储能装置只承担快速负荷变化的补偿。当连续性电源出力达到最大值后随即断开可中断负荷，前述两种状态分别转换运行状态到综合稳定状态和连续性稳定状态。

[0050] 敏感负荷和可中断负荷的最大值可以根据历史负荷数据预测得到，当微网处于停机状态时，若连续性电源备用容量能够满足最大敏感负荷(触发事件7)，则微网可重新启动为敏感负荷供电。当微网处于连续性稳定状态和综合稳定状态时，如果连续性电源能的备用容量能够满足最大可中断负荷(触发事件9)，则微网状态分别转换为连续性支持状态和综合支持状态。当配网故障清除恢复供电(触发事件11)后，微网将重新与配电网连接运行。中央控制器MGCC可利用公共耦合点PCC处的测量模块计算微网公共耦合点PCC两侧电压的相位差和幅值差，再发送同步指令至储能装置，通过调节储能装置机端电压频率和幅值实现微网与配电网的同步重连。

[0051] 参见表4，一种基于状态转换的微网协调运行控制系统的运行状态管理表。中央控制器MGCC状态管理单元检测到输入变量发生变化(即触发事件)，系统即根据预先制定的状态转换路径，将微网从当前运行状态转换到指定状态。表4列出了对于每种状态转换的路径及触发事件，输入变量的变化作为触发事件的产生，从而引起的控制变量的变化。整个微网的状态转换按照表4中所列方案进行。微网中包含不同功率调节特性的分布式电源DG、储能设备和可中断负荷，微网所有运行状态下的频率无差调节和储能装置的容量限制，采用一种基于状态转换的微网协调运行控制算法。算法将微网当前运行状态和触发事件作为中央控制器MGCC的输入变量，输出变量则为各元件的控制方式，以实现微网运行状态按预先制定的转换方案进行实时调整。

[0052] 表1：本发明的微网可能运行状态表。

[0053]

[0054] 表2：本发明的有效运行状态及各元件控制方式表。

[0055]

[0056] 表3：本发明提出的状态转换触发事件表。

[0057]

[0058] 表4：本发明微网运行状态管理表。

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