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CN113454867A - 控制包括微电网的电力配电系统的方法 - Google Patents

控制包括微电网的电力配电系统的方法 Download PDF

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CN113454867A CN202080015991.4A CN202080015991A CN113454867A CN 113454867 A CN113454867 A CN 113454867A CN 202080015991 A CN202080015991 A CN 202080015991A CN 113454867 A CN113454867 A CN 113454867A
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Abstract

一种控制配电网络(1)的方法(300)以及适用于该方法的微电网控制器(8)。配电网络(1)包括第一部分(1a)和第二部分(1b)中的资产(3‑7)，这些部分(1a、1b)在连接点(PCC)处选择性地彼此连接成互连状态。该方法包括监测(301、306)和控制(310)配电网络(1)的资产(3‑7)。在第一控制模式(310A)中，第一部分(1a)由配电网络控制器(9)控制，并且第二部分由微电网控制器(8)控制。特别地，该方法包括在互连状态下根据第一控制模式(310A)控制(310)配电网络(1)和在互连状态下根据第二控制模式(310B)控制(310)配电网络(1)之间进行选择(303)，在该第二控制模式(310B)中，第一部分(1a)和第二部分(1b)两者的资产(3‑7)均由配电网络控制器(9)控制。

Description

控制包括微电网的电力配电系统的方法
技术领域
本发明涉及电力系统，尤其涉及对包括微电网的配电系统的控制。根据本发明的一方面提供了一种微电网控制器。
背景技术
典型的电力系统包括发电厂处的产生电能的发电机。电力系统还包括具有在例如140kV以上的高压下的用于将产生的电力传输到电力系统中进行电力消耗的配电侧的传输线的传输系统。传输系统将通常包括高压线，并且电力被转换降低用于使用中压(1kV以上而100kV以下，例如，在15kV～45kV之间)的电力配电系统。因此，配电系统可以由变电站处的变压器开始并且包括电网或网络中的配电线，用于将在中压和低压下的电力传输到负载以供消耗。
包括微电网的配电系统
除了负载之外，配电系统还可以包括其他资产，例如分布式发电机、能量存储装置以及电压源转换器。因此，配电系统可以包括电力生产设施，而提供电力的净消耗。配电系统网络还可以包括既生产又消耗电力并且可以单独运行的部分，即微电网。因此，配电网络可以包括连接到传输系统的第一部分以及可以提供电能净生产的第二部分，例如微电网，该第二部分沿着从传输系统的方向设置在第一部分的下游并且该第二部分可以从第一部分断开并且通过设置在第二部分中(即，在微电网中)的分布式发电机而单独运行，但该第二部分(通常)不连接到传输电网。第二部分或微电网可通过设置在所谓的PCC(公共耦合点)处的断路器连接到第一部分或从第一部分断开。因此，微电网可经由配电网络的第一部分连接到传输电网。
控制配电系统和微电网
为了控制配电电网中的电力，配电电网可以设置有网络控制系统或配电网络控制器，例如使用配电管理系统(DMS)的配电网络控制器。DMS包括用于分析测量以及控制网络的软件，并且，DMS通常提供监测配电网络以及控制配电网络的功能。DMS适当地包括Volt-VAR控制(VVC)，其例如通过控制抽头变换器和串联电容器监测和控制配电网络中的电压电平和无功功率。DMS还适当地包括减载应用程序(LSA)，以便在配电网络中出现不希望的电气状况的情况下从配电系统中的负载断开。此外，DMS可以提供功率流控制和故障管理。DMS可以提供自动化网络控制以及通过GUI(图形用户界面)为操作员提供网络数据。
配电网络控制器可以利用DMS监测将配电网络连接至传输网络的变压器和将配电网络连接至微电网的PCC之间的配电网络，即，监测配电网络的第一部分。基于对配电网络的第一部分的监测，控制配电网络的第一部分的资产，例如，能量存储装置、可控负载、抽头变换变压器、分布式发电机和受控串联电容器。
微电网通常设置有微电网控制器，其是中央控制器或分布于微电网的资产之间的控制器。微电网控制器通常监测配电网络的始自PCC且位于下游的第二部分，例如监测PCC处的电压电平和功率流，并监测微电网或第二部分内多个位置处的电气实体，例如，微电网内的传输线或电缆中、发电机处、负载处和变压器处的电压和电流。当微电网并网时以及当微电网与配电网络的其余部分断开(即，当微电网被孤立)时，微电网控制器可以在微电网网络内提供电压电平控制、无功功率控制、减载、功率流控制以及有功功率平衡。
因此，包括微电网的典型配电网络通常可以包括配电网络控制器，其设置为监测和控制配电网络的始自PCC且位于上游的第一部分中的资产，而微电网控制器被设置为监测配电网络的始自PCC且位于下游的第二部分(即，微电网)。微电网控制器可用于控制PCC处(即，微电网和配电网络的第一部分之间)的功率流。
微电网通常会优化其自身的操作并且不会因配电系统的整体运行而发生波动。US2017/016071(E1)旨在解决微电网不与配电管理系统(DMS)交互操作的问题，参见E1的§0004和§0005。E1中的设想是微电网应该有助于“整体电力电网优化”(§0025)。E1展示了应该通过微电网实现的示例，例如有助于配电电网中的无功功率(§0012、§0036)、volt/VAR控制(§0023、§0032)以及“能源和成本优化”(§0024)。为了实现这些目标，E1的微电网已经适用于以所谓的“VPP模式”(是指§0030中的“虚拟发电厂”)进行操作，其中，微电网用于注入有功和无功功率，并支持电压和频率(E1中的§0036)。
E1中提出的虚拟发电厂的一个缺点是E1的控制方案倾向于复杂并且如果微电网受到突然的拓扑或电气变化，操作可能会变得不稳定，这可能导致微电网停电或断开连接。此外，将微电网视为虚拟发电厂是一种简化，这是因为微电网通常比发电厂更复杂。微电网还可以包括多个分布式发电机，例如包括来自如太阳能光伏厂或风力发电厂等可再生能源电厂的具有不同功率输出的分布式发电机，并且将微电网视为VPP可能会导致微电网以远不如通过专用微电网控制器的常规控制可提供的优化方式被使用。VPP操作旨在通过在PCC处实现微电网的设置点支持配电电网，并且这种操作有助于为PCC上游的配电网络提供优化功能，但可能会对微电网有负面影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种不具有现有技术的缺点的对微电网进行控制的替代方案。出于目的，本发明的各方面提供了一种将配电网络的控制扩展到与配电网络连接的微电网中的手段。
根据第一方面，本发明提供了一种控制配电网络中的资产的方法，所述配电网络包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分包括资产，例如，发电机和负载。所述配电网络的第一部分和第二部分选择性地彼此连接成互连状态。所述配电网络还包括网络控制器和微电网控制器。所述方法包括监测所述配电网络(包括监测所述配电网络中的电气实体)，并基于所述监测控制所述配电网络的资产。所述控制还包括在所述互连状态下根据第一控制模式控制所述配电网络的资产，其中，所述第一部分的资产由所述配电网络控制器控制并且所述第二部分的资产由所述微电网控制器控制。.
特别地，第一方面的方法包括在所述互连状态下根据第一模式控制所述配电网络的资产和在所述互连状态下根据第二控制模式控制所述配电网络的资产之间进行选择，在第二模式中，所述第一部分的资产和所述第二部分的资产均由所述配电网络控制器控制。
通过第二模式，其中，所述第二部分由所述配电网络控制器控制，这有助于在对所述配电网络的控制中实现更好性能。在第一模式中，通过所述微电网控制器对所述第二部分进行控制提供了用于在并网状态下控制第二部分的备用方案。与现有技术系统相比，可以更容易地避免对所述第二部分或微电网的不适当控制。
在第一方面的实施例中，由所述微电网控制器执行选择。
由于在向所述配电网络添加微电网时可以由所述微电网控制器提供主要功能，因此让所述微电网控制器实现模式切换有助于促进在不同配电网络控制系统中的实施。
在第一方面的实施例中，所述选择包括评估所述配电网络的第二部分中的至少一个电气实体，并且在任一电气实体违反该电气实体的阈值带宽时，从所述第二模式切换到所述第一模式。
在又一实施例中，所述第二部分的经评估的至少一个电气实体包括以下各项中的至少一项：
-所述配电网络和所述微电网之间的连接(PCC)处的电压电平，
-所述配电网络的第一部分和所述配电网络的第二部分之间的无功功率流，
-所述配电网络的第一部分和所述配电网络的第二部分之间的有功功率流，
-所述配电网络的第二部分内的资产处的电压电平，以及
-来自所述配电网络的第二部分的资产的电流。
第一方面的一个实施例包括
-为所述配电网络控制器选择特定的控制功能，例如，所谓的DMS功能(配电管理系统)，以及
-在所述第一模式中根据所述控制功能控制所述第一部分中的资产，或
-在所述第二模式中根据所述控制功能控制所述配电网络(即，所述第一部分和所述第二部分)中的资产。
在本实施例中，所述第一模式和/或所述第二模式还可以包括将所述配电网络控制器当前使用哪个特定的控制功能通知所述微电网控制器。以此方式，所述微电网控制器可适用于在对所述第二部分进行控制时有助于执行选择的DMS功能，以使得所述第二部分或微电网可支持所述配电网络的第一部分。例如，当被告知在所述第二模式中的所述配电网络控制器提供诸如电压控制的DMS功能时，所述第二部分可以在切换到所述第一模式后通过支持所述PCC处的电压电平而有助于DMS功能，从而仍然基于所述微电网中的测量来控制微电网。
在第一方面的实施例中，断路器设置在所述PCC处并且对所述配电网络的第二部分的监测包括监测所述断路器的状态，并且所述方法还包括在所述断路器断开时切换到第三控制模式，在所述第三控制模式中，所述第二部分由所述微电网控制器控制作为孤岛微电网。
根据第二方面，本发明提供了一种用于控制配电网络的部分、尤其是微电网的微电网控制器。所述配电网络包括第一部分和第二部分，所述第一部分和第二部分中的每个部分均包括资产，并且其中，所述第一部分和所述第二部分在连接点(PCC)处选择性地彼此连接成互连状态。所述配电网络还包括网络控制器。所述微电网控制器包括：
-监测功能或监测装置，其被配置为监测所述配电网络的第二部分，
-控制器，其被配置为基于对所述第二部分的监测控制所述配电网络的第二部分中的资产，并且所述控制在所述互连状态下根据所述第一控制模式执行。特别地，所述微电网控制器包括：
-模式选择器，其被配置为在所述互连状态下根据所述第一模式控制所述配电网络的第二部分的资产和在所述互连状态下根据第二控制模式控制所述配电网络的第二部分的资产之间进行选择，在第二控制模式中，所述第二部分的资产由所述配电网络控制器控制，以及
-监测数据传达器，其被配置为将所第二控制模式中的监测数据传达给所述配电网络控制器。
因此，所述微电网控制器被配置为基于通过所述监测功能对所述第二部分的监测选择控制模式并且在所述第二控制模式中将在对所述第二部分的监测期间检索到的数据传达给所述配电网络控制器。
在第二方面的实施例中，所述微电网控制器还包括评估器，其被配置为基于针对每个经评估的电气实体的相应的阈值带宽评估所述配电网络的第二部分的至少一个电气实体，其中，所述模式选择器适用于在电气实体违反针对该电气实体的阈值带宽时从所述第二控制模式切换到所述第一控制模式。
在第二方面的一个实施例中，所述第二部分中的经评估的至少一个电气实体包括以下各项中的至少一个：
-所述配电网络的第一部分和所述配电网络的第二部分之间的连接(PCC)处的电压电平，
-所述配电网络的第一部分和所述配电网络的第二部分之间的无功功率流，
-所述配电网络的第一部分和所述配电网络的第二部分之间的有功功率流，
-所述配电网络的第二部分中的资产处的电压电平，或
-来自所述配电网络的第二部分中的资产的电流。
在第二方面的实施例中，所述模式选择器适用于在经评估的电气实体已再次进入针对该电气实体的阈值带宽时并且优选地在该带宽内停留了预定时间时从所述第一控制模式切换回所述第二控制模式。
因此，所述微电网控制器被配置为在经监测且经评估的电气实体不再违反阈值时并且优选地已经保持在带宽内并且稳定了预设时间段时切换回来。
在第二方面的实施例中，所述监测装置适用于监测设置在所述PCC处的用于将所述配电网络的第一部分和第二部分的互连的断路器的状态。在本实施例中，所述模式选择器适用于在断路器断开时切换到第三控制模式，并且所述微电网控制器被配置为根据所述第三控制模式控制所述第二部分作为孤岛微电网。
在第二方面的实施例中，所述微电网控制器还包括控制信号传达器，其被配置为将控制设置从所述配电网络控制器传达给所述配电网络的第二部分的资产，尤其是所述第二部分的分布式发电机、电压源转换器和/或能量存储装置。
附图说明
图1示出了包括微电网的配电网络；
图2A至图C示出了三种控制模式；
图3示出了控制微电网和配电网络的方法的实施例；
图4示出了微电网控制器和网络控制器的实施例。
具体实施方式
图1示出了由两部分构成的配电网络1，即第一部分1a和第二部分1b，该第一部分经由变压器10连接到传输电网，该第二部分是微电网，其在PCC(公共耦合点)处连接至第一部分。配电网络1包括多个资产3-7，例如为负载3、电压源转换器4、分布式发电机5、串联电容器6以及能量存储装置7。能量存储装置7和分布式发电机5可以连接到配电网络电网1电压源转换器4。资产3-7设置在第一部分1a中以及在微电网1b中。第一部分1a包括配电网络控制器9，其可操作地连接到第一部分1a的资产3-7并且被设置为监测配电网络1的第一部分1a，包括监测PCC。微电网1b包括微电网控制器8，该微电网控制器8被设置为监测微电网1b(包括监测PCC)并且可操作地连接到微电网的资产3-7，以控制这些资产3-7(例如连接和断开资产)或调整对分布式发电机5的控制的设置。配电网络控制器9和微电网控制器8彼此通信连接。
通过监测配电网络的始自PCC且位于上游的第一部分1a的配电网络控制器9控制配电网络的第一部分1a类似于常规现有技术系统。通过监测配电网络的始自PCC且位于下游的第二部分1b或微电网的微电网控制器控制配电网络的第二部分1b类似于常规现有技术系统。因此，本发明的实施例可以以与现有控制系统类似的方式提供对并网状态下的微电网(第二部分1b)的控制，在该并网状态下，第二部分1b连接到第一部分1a。
然而，根据本发明的实施例，配电网络控制器9被配置为除了监测和控制第一部分1a的资产3-7之外还监测和控制配电网络1的第二部分1b(即，微电网)的资产3-7。在本发明的实施例中，对第二部分1b中的资产3-7的这种监测和控制可以经由微电网控制器8由配电网络控制器9来执行。因此，本发明的实施例提供了一种对并网状态下的微电网(即，第二部分1b)的资产进行控制的额外模式。此外，实施例提供了一种在这些控制模式之间进行切换的方法，以使得可以选择性地使用并网状态的两种控制模式。
图2A-C图示了微电网控制器的第一操作模式、第二操作模式和第三操作模式。在第一操作模式和第二操作模式中，第一部分1a在连接点(即，PCC)处连接到第二部分1b(即，微电网)，并且第一模式和第二模式构成了微电网控制器8在该并网状态下的可选操作模式。
在第一操作模式中，微电网控制器8监测微电网(包括监测PCC)并控制微电网的资产3-7，如图2A的监测和控制虚线所示。配电网络控制器9监测和控制配电电网1的第一部分1a，包括监测PCC。微电网控制器8被设置为控制PCC下游的配电网络1(即，第二部分1b)，并且配电网络控制器9被设置用于控制PCC上游的配电网络(即，第一部分1a)。功率流和电压两者均在PCC处由配电网络控制器9和微电网控制器8两者监测。此外，PCC处的连接状态(例如，互连断路器(未示出)的状态)也由控制器8和9监测。
在图2C所示的第三操作模式中，配电网络1的第一部分1a和第二部分1b在PCC处彼此断开，并且微电网控制器8被设置为控制PCC下游的配电网络(即，微电网，其也称为第二部分1b)，并且配电网络控制器9被设置为控制PCC上游的配电网络(即，第一部分1a)。在这种情况下，PCC处没有功率流并且在PCC两侧上仅监测电压。
图2B图示了第二操作模式，其中，微电网控制器8被设置为在微电网1b(包括微电网8的资产3-7)和配电网络控制器9之间传达监测和控制信号。配电网络控制器9被设置为监测第一部分1a和微电网1b(第二部分)并且还控制配电网络1的第一部分1a和第二部分1b两者的资产3-7。在该第二操作模式中，微电网控制器8被设置为监测和评估微电网1b中的电气实体并且在任一电气实体违反针对该实体的对应阈值时切换控制模式。因此，微电网控制器8被配置为在电气实体违反阈值时，例如出于安全或稳定性目的或为避免功率损失提供监测功能并重新获得对第二部分1b的控制。
图3呈现了在本发明的实施例中控制配电网络1、尤其是配电网络1的资产3-7的控制方法300。方法300包括监测306配电网络1的第一部分1a、监测301配电网络的第二部分1b以及控制310配电网络1的第一部分1a和第二部分1b。更详细地，配电网络控制器9监测和控制310A第一部分1a，并且微电网控制器8监测和控制第二部分1b，该控制310在“第一”控制模式中执行。这些监测301、306和控制310、310A类似于对包括或连接到微电网(第二部分1b)的配电网络1的常规控制。因此，在第一控制模式(310A)中，对配电网络1的控制由控制器8和9两者执行，每个控制器8或9控制配电网络1的相应部分1a或1b。
控制方法300还包括选择303控制模式。简而言之，控制模式的选择303基于对第二部分1b的监测301，并且在并网状态下，选择第一控制模式310A或第二控制模式310B。在第二控制模式310B中，基于对第一部分1a的监测306以及对第二部分1b的监测301由配电网络控制器9执行对配电网络1的第一部分1a和第二部分1b两者的控制310。因此，配电网络控制器9监测整个配电网络1并控制整个配电网络1中的资产3-7，即PCC下游以及上游的资产3-7。
在孤岛模式中，也可以断开和控制微电网(例如，配电网络1的第二部分1b)。控制方法300还包括这种孤岛模式或第三控制模式310C。孤岛可以是有计划的，也可以是意外事件。为了对意外事件做出准备，对第二部分1b的监测301包括对PCC处的连接、尤其是对设置在PCC处的用于选择性地连接和断开第一部分1a和第二部分1b的断路器的状态的监测302。如果断路器断开，则该方法包括选择第三控制模式(即，孤岛模式)310C，其中，配电网络控制器控制第一部分1a并且微电网控制器8控制第二部分1b。计划的孤岛可以包括通过微电网控制器8从诸如配电网络控制器9的控制系统接收孤岛消息。
图3的控制方法300的实施例还示出了在虚线内示出的一些可选但优选的控制措施。优选地，控制模式的选择302包括评估305电气实体，如在第二部分1b中监测301的那些电气实体。评估305可以包括使用包括阈值带宽的标准来比较电气实体，并且在检测到违反时选择第一控制模式310A。每个经评估的电气实体具有其相应带宽，例如一定范围、最小电平或最大电平，并且微电网控制器8被配置为在检测到违反允许的带宽时选择第一控制模式310A。
下面给出了一些关于经监测和经评估的电气实体的示例。
用于在并网状态下进行模式切换的标准可以包括：
-监测微电网(第二部分1b)内的功率平衡并且在微电网(1b)的功率平衡违反第一阈值时切换到微电网的第一操作模式310A，该第一阈值是功率平衡阈值。第一操作模式310A可以优选地包括微电网(1b)的功率平衡。
用于在并网状态下进行模式切换的标准可以包括：
-监测微电网(1b)内的电压电平并在达到第二阈值时切换到第一操作模式310A，该第二阈值是电压电平阈值。第一操作模式310A优选地包括微电网1b中的电压控制。
用于在并网状态下进行模式切换的标准可以包括：
-监测无功功率并且在达到第三阈值时切换到第一操作模式310A，该第三阈值是无功功率阈值。第一操作模式310A优选地包括微电网1b中的无功功率控制。
用于在并网状态下进行模式切换的标准可以包括：
-监测微电网1b内的电压电平和无功功率并在达到第二阈值和/或第三阈值时切换到第一模式310A。第一模式310A可以优选地包括对微电网1b和/或第一部分1a的VVC(Volt-VAR控制)。第一模式310A可以包括微电网(1b)或第一部分1a中的Volt-VAR优化，其包括VCC并且例如同时将系统损耗或电压降保持到最小。
用于在并网状态下进行模式切换的标准可以包括：
-监测微电网1b中的谐波并在达到第四阈值时切换到第一操作模式310A，该第四阈值是谐波阈值。第一操作模式310a可以优选地包括抵消微电网中的谐波。
微电网控制器8还可以被配置为在所述标准(例如第一标准、第二标准、第三标准和第四标准)已经再次重新进入并且优选地再次稳定到可接受的带宽中或者已经停止违反所讨论的阈值时切换回第一操作模式。
图3的实施例的其他适当控制措施包括将所选择的控制模式通知307配电网络控制器9。控制模式的选择303由微电网控制器8执行，该微电网控制器8适当地将该选择通知307配电网络控制器9。
配电网络控制器9被适当地选择或配置成在配电网络1中采用控制功能，优选地所谓的DMS功能。配电网络控制器9优选地选择308要采用的特定控制功能。此外，配电网络控制器9优选地被配置为将所选择的控制功能(例如所选择的DMS功能)通知309微电网控制器8。配电网络控制器9随后将在根据第一模式控制310A第一部分1a时采用所选择的DMS功能。配电网络控制器9将在根据第二模式控制310B第一部分1a和第二部分1b时采用所选择的DMS功能。在第一模式中，微电网控制器可以基于接收到的(在309处)DMS功能的指示支持312A所选择的DMS功能。配电网络控制器9可以在第一模式和第二模式两者中以及还在第三模式中将所选择的DMS功能通知309微电网控制器8，以使得微电网控制器8准备好在第一模式310A中支持312A DMS功能。
配电网络控制器9可以配置有用于监测和控制第二部分1b的直接通信。然而，在图3中示出了其中微电网控制器8传达313B对第二部分1b中的电气实体的监测(例如，测量)的优选实施例。此外，图3中示出了其中微电网控制器8传达314B针对第二部分1b的资产3-7的控制信号(例如，控制设置)的优选实施例。因此，微电网控制器8被配置为在执行第二控制模式310B时传达313B测量到的电气实体并在第二部分1b和配电网络控制器9之间传达314B控制设置。
在另一实施例中(图3中未示出)，微电网控制器8被配置为监测配电网络1的第一部分1a中的至少一个位置，例如配电网络中的资产3-7、电线或断路器。配电网络控制器9可以被配置为传达这种监测，包括传达配电网络1中的一个或多个测量到的电气实体。当支持312A由配电网络控制器9在第一部分1a中执行的DMS功能时，这种监测可以适用于微电网控制器8并且对DMS功能的支持312A可例如部分基于监测在第一部分1a中远离第二部分1b的位置处的电气实体。因此，配电网络控制器9和微电网控制器8可以适用于向彼此传达对电气实体的测量，其中，配电网络控制器9将第一部分1a的电气实体的数据传输到微电网控制器8并且微电网控制器8将第二部分1b中的电气实体的数据传输到配电网络控制器9。除了测量之外，这种交换还可以包括配电网络1的相应部分1a、1b中经监测的装置的状态信息。
图4图示了用于执行本发明的控制方法的微电网控制器8和配电网络控制器9的实施例。图4是控制器8、9的构造的简化图并且主要公开了用于执行所述控制方法的控制功能，并公开了微电网控制器8和配电网络控制器9在合作执行图3中的控制方法300时进行交互的优选实施例。微电网控制器8和配电网络控制器9包括选择和配置用于执行用来控制配电网络的不同功能的硬件和软件的组合。这些不同功能被示为图4中的框。微电网控制器8和配电网络控制器9包括相应的通信接口89、99，用于其相互通信。用于监测和控制配电网络1的部分1a、1b的通信接口未在图4中明确示出。然而，这种通信可以由相同的通信接口89、99提供，如图4中的水平箭头(其表征输入和输出)所示，并通过控制系统网络(例如，SCADA系统或类似系统)执行。
作为主要功能框，微电网控制器8包括：
-控制器80，其被配置为控制配电网络1的第二部分1b，尤其是微电网，
-监测功能或监测器81，其配置为监测配电网络的第二部分1b，
-模式选择器82，其用于选择用于配电网络的控制模式，以及
通信接口89，其被配置用于与配电网络控制器9交换信息。
用于第二部分的控制器80被配置为在第一控制模式和第三控制模式中(即，根据图3的第一控制模式310A和第三控制模式310C)控制配电网络1的第二部分1b。控制器80优选地包括支持功能86，其被配置为在第一模式310A中支持312A DMS功能，该DMS功能由配电网络控制器9采用。如图4所示，通信接口89优选地用于经由配电网络控制器9的通信接口99从配电网络控制器9接收“DMS功能指示”。微电网控制器8的用于第二部分1b的控制器80优选地包括控制信号传达器85，其被配置为在第二控制模式310B期间传达314B用于第二部分1b的资产3-7的控制信号(例如，设置)。传达器85被配置为在第二控制模式310B期间将从配电网络控制器9接收到的控制信号传输到配电网络1的第二部分1b。控制器80被配置为通过通信接口89和99从配电网络控制器9接收用于第二部分1b的资产3-7(例如分布式发电机5)的控制信号(例如，包括设置)，如图4所示。微电网控制器8还可以经由通信接口89从配电网络控制器9接收配电网络的第一部分1a的测量和状态信息。DMS支持功能86可以优选地适用于在第一控制模式310A中基于从配电网络控制器9接收到的测量和状态信息提供对DMS功能的支持312A。
监测功能81包括来自对配电网络1的第二部分1b进行监测301的监测数据、尤其是状态和测量信息的传达器83，该传达器83被配置为在第二控制模式310B期间将第二部分1b的监测数据、尤其是电气实体传达313B到配电网络控制器9。
监测功能81优选地还被配置为监测302PCC处的连接，尤其是PCC处的互连断路器的状态。在第二部分1b的意外孤岛中，微电网控制器8优选地被配置为例如基于互连断路器的状态来选择304第三控制模式310C。
模式选择器82被配置为基于对配电网络1的第二部分1b的监测301执行控制模式的选择303。模式选择器82优选地包括评估器84，其被配置为评估305在第二部分1b中的经监测的一个或多个电气实体，基于范围阈值、最小和/或最大电平进行该评估305，如本文参考图3的实施例所公开的。微电网控制器8优选地被配置为经由通信接口89、99将模式选择通知307配电网络控制器9，如图4所示。
模式选择器82优选地还被配置为基于对PCC状态的监测302选择304第三控制模式310C(即，孤岛模式)，如图3所示(图4中未示出)。因此，模式选择器82可以适用于在PCC处的断路器的状态改变为“断开”时选择304第三控制模式310C。
配电网络控制器9包括主要功能框：
-控制器90，其被配置为控制310配电网络1中的资产3-7，尤其是
-在第一模式310A和第三控制模式310C中控制第一部分1a中的资产3-7，以及
-在第二控制模式310B中控制第一部分1a和第二部分1b两者中的资产3-7，
-监测功能91，其被配置为监测配电网络1的第一部分1a，
-DMS选择器，其被配置为选择308用于对配电网络进行控制310的控制功能，特别是选择308如下控制功能：
-在第一模式310A中控制310第一部分1a，以及
-在第二模式310B中控制310第一部分1a和第二部分1b，以及
-通信接口99，其被配置用于与微电网控制器8进行通信并且优选地还用于监测306配电网络1的第一部分1a并且控制310配电网络的第一部分1a的资产3-7。
如图4进一步所示，配电网络控制器9优选地被配置为从微电网控制器8接收控制模式指示(参见图3中的307)以及关于配电网络1的第二部分1b的测量和状态指示。此外，如图所示，配电网络控制器9被配置为在第二控制模式310B中将DMS功能指示(参见图3中的309)、第一部分1a的测量和状态信息以及控制信号(参见图3中的314B)传输到微电网控制器8。
已经参考本发明的各方面的实施例描述了本发明：控制配电网络1的方法300以及适用于该方法的微电网控制器8。配电网络1包括第一部分1a和第二部分1b中的资产3-7，这些部分1a、1b在连接点(PCC)处选择性地彼此连接成互连状态。该方法包括监测301、306和控制310配电网络1的资产3-7。在第一控制模式310A中，第一部分1a由配电网络控制器9控制，并且第二部分由微电网控制器8控制。特别地，该方法包括在互连状态下根据第一控制模式310A控制310配电网络1和在互连状态下根据第二控制模式310B控制310配电网络1之间进行选择303，其中，在该第二控制模式310B中，第一部分1a和第二部分1b两者的资产3-7均由配电网络控制器9控制。
本发明提供了微电网控制系统8或微电网控制器，其被配置为将DMS监测和控制功能扩展到微电网(第二部分1b)中。微电网控制器8被配置为在孤岛状态以及并网状态下控制微电网(第二部分1b)，其中在并网状态下具有两种操作模式：自主控制微电网的第一操作模式310A，以及包括将DMS功能扩展到微电网内的第二操作模式310B。微电网控制器8被配置为在满足用于微电网8功能的至少一项标准时在并网状态下扩展DMS监测和控制，并且在违反所述至少一项标准中的至少一项时中断DMS监测和控制并自主行动。微电网控制器8被配置为根据满足或违反至少一个标准在第一操作模式310A和第二操作模式310B之间进行切换。
用于放弃DMS扩展并自主控制微电网的所述标准优选地还包括检测PCC处的断路器是否断开。因此，微电网控制器8被配置为监测PCC处的断路器的状态，并且用于模式切换的“第五”标准是PCC断路器的状态为断开时。当断路器断开时，微电网控制器8切换到孤岛模式，该孤岛模式可视为第三控制模式310C。第三控制模式310C可以包括从并网状态引导到孤岛状态的孤岛阶段。
本发明包括第一控制模式310A和第三控制模式310C，其中，微电网控制器8以与现有技术的微电网控制器类似的方式控制微电网的资产。因此，微电网控制器8可以在并网(第一模式310A)时以及在孤岛(第三模式310C)时监测和控制微电网(1b)。在第一操作模式310A和第三操作模式310C期间，配电网络控制器9监测和控制微电网上游的配电网络(即，第一部分1a)。微电网控制器8和配电网络控制器9两者均优选地监测PCC处的电压电平和功率流。
与现有技术相比，本发明的不同之处在于微电网控制器8和配电网络控制器9可以在第二控制模式310B中运行。微电网控制器8的第二控制模式310B包括用作配电控制器9的扩展以监测微电网1b以及将关于微电网(即，第二部分1b)中的电气实体的监测数据转发到配电网络控制器9。配电网络控制器9的第二控制模式310B包括控制包括第一部分1a和第二部分1b两者的配电网络1，尤其是控制两个部分1a、1b的资产3-7，该控制基于对两个部分1a、1b的监测。在本发明的实施例中，当断路器断开时，执行微电网控制器8的操作从第二控制模式310B到第三控制模式310C的改变。在本发明的实施例中，当用于电气实体的至少一个预定义标准偏离(在图3的305中)可接受的操作带宽或违反最大或最小阈值时，执行从第二操作模式310B到第一操作模式310C的改变(在图3的303中)。
然而，本发明不限于所呈现的实施例。本发明的范围由所附权利要求限定，在该范围内，本领域技术人员可以以各种形式提供本发明。

Claims (12)

1.一种控制配电网络(1)的方法(300)，所述配电网络包括第一部分(1a)和第二部分(1b)，所述部分(1a；1b)中的每个部分包括资产(3-7)，所述第一部分(1a)和所述第二部分(1b)在连接点(PCC)处选择性地彼此连接成互连状态，所述配电网络(1)还包括配电网络控制器(9)和微电网控制器(8)，
所述方法包括监测(301，306)所述配电网络(1)，包括监测所述配电网络(1)的电气实体；
基于所述监测(301，306)控制(310)所述配电网络(1)的资产(3-7)；
所述控制(310)还包括在所述互连状态下根据第一控制模式(310A)控制(310)所述配电网络(1)的资产(3-7)，其中，所述第一部分(1a)的资产(3-7)由所述配电网络控制器(9)控制，并且所述第二部分(1b)的资产(3-7)由所述微电网控制器(8)控制，
所述方法的特征在于，所述方法包括：
在以下各项之间进行选择(303)：
-在所述互连状态下根据所述第一控制模式(310A)控制(310)所述配电网络(1)的资产，以及
-在所述互连状态下根据第二控制模式(310B)控制(310)所述配电网络(1)的资产(3-7)，在所述第二控制模式中，所述第一部分(1a)的资产(3-7)和所述第二部分(1b)的资产(3-7)由所述配电网络控制器(9)控制。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述选择(303)由所述微电网控制器(8)执行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述选择(303)包括基于针对每个经评估的电气实体的相应的阈值带宽评估(305)所述配电网络(1)的第二部分(1b)的至少一个电气实体，并且在任一电气实体违反针对该电气实体的阈值带宽时，从所述第二控制模式(310B)切换到所述第一控制模式(310A)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二部分(1b)的经评估的至少一个电气实体包括以下各项中的至少一项：
-所述配电网络的第一部分(1a)和所述配电网络(1)的第二部分(1b)之间的连接(PCC)处的电压电平，
-所述配电网络的第一部分(1a)和所述配电网络(1)的第二部分(1b)之间的无功功率流，
-所述配电网络的第一部分(1a)和所述配电网络(1)的第二部分(1b)之间的有功功率流，
-所述配电网络(1)的第二部分(1b)中的资产(3-7)处的电压电平，或
-来自所述配电网络(1)的第二部分(1b)中的资产(3-7)的电流。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：
-为所述配电网络控制器(9)选择(308)特定的控制功能，以及
-在第一模式(310A)中控制(310)所述第一部分(1a)中的资产(3-7)，并且在第二模式(310B)中根据所述控制功能控制(310)所述配电网络(1)中的资产(3-7)，
其中，所述第一模式(310A)或所述第二模式(310B)还包括将所述配电网络控制器(9)当前使用哪个特定的控制功能通知(311)所述微电网控制器(8)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，断路器设置在所述PCC处并且对所述配电网络(1)的第二部分的监测(301)包括监测(302)所述断路器的状态，并且所述方法还包括在所述断路器断开时切换(304)到第三控制模式(310C)，在所述第三控制模式(310C)中，所述第二部分(1b)作为孤岛微电网由所述微电网控制器(8)控制。
7.一种用于控制配电网络(1)的部分的微电网控制器(8)，所述配电网络(1)包括第一部分(1a)和第二部分(1b)，所述第二部分包括资产(3-7)，所述第一部分(1a)和所述第二部分(1b)在连接点(PCC)处选择性地彼此连接成互连状态，并且所述配电网络(1)还包括配电网络控制器(9)，所述微电网控制器(8)包括：
-监测功能(81)，所述监测功能被配置为监测(301)所述配电网络(1)的第二部分(1b)，
-控制器(80)，所述控制器被配置为基于对所述第二部分(1b)的监测(301)控制(310)所述配电网络(1)的第二部分(1b)中的资产(3-7)，所述控制(310)在所述互连状态下根据第一控制模式(310A)执行，
其特征在于，包括：
-模式选择器(82)，所述模式选择器被配置为在以下各项之间进行选择(303)：
-在所述互连状态下根据第一模式(310A)控制(310)所述配电网络(1)的第二部分(1b)的资产(3-7)，以及
-在所述互连状态下根据第二控制模式(310B)控制(310)所述配电网络(1)的第二部分(1b)的资产(3-7)，在所述第二控制模式中，所述第二部分(1b)的资产(3-7)由所述配电网络控制器(9)控制，以及
-监测数据传达器(83)，所述监测数据传达器被配置为在所述第二控制模式(310B)中将监测数据传达(313B)给所述配电网络控制器(9)。
8.根据权利要求7所述的微电网控制器(8)，还包括评估器(84)，所述评估器被配置为基于针对每个经评估的电气实体的相应的阈值带宽评估(305)所述配电网络(1)的第二部分(1b)的至少一个电气实体，其中，所述模式选择器(82)适用于在任一电气实体违反该电气实体的阈值带宽时，从所述第二控制模式(310B)切换到所述第一控制模式(310A)。
9.根据权利要求8所述的微电网控制器(8)，其中，所述第二部分(1b)的经评估的至少一个电气实体包括以下各项中的至少一项：
-所述配电网络的第一部分(1a)和所述配电网络(1)的第二部分(1b)之间的连接(PCC)处的电压电平，
-所述配电网络的第一部分(1a)和所述配电网络(1)的第二部分(1b)之间的无功功率流，
-所述配电网络的第一部分(1a)和所述配电网络(1)的第二部分(1b)之间的有功功率流，
-所述配电网络(1)的第二部分(1b)中的资产(3-7)处的电压电平，或
-来自所述配电网络(1)的第二部分(1b)中的资产(3-7)的电流。
10.根据权利要求8所述的微电网控制器(8)，其中，所述模式选择器(82)适用于在经评估的电气实体已再次进入针对该电气实体的阈值带宽时，从所述第一控制模式(310A)切换回所述第二控制模式(310B)。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的微电网控制器(8)，其中，所述监测功能(81)适用于监测(302)设置在所述PCC处的用于将所述配电网络(1)的第一部分(1a)与第二部分(1b)互连的断路器的状态，并且其中，所述模式选择器(82)适用于在所述断路器断开时切换(304)到第三控制模式(310C)，并且其中，所述微电网控制器(8)被配置为根据所述第三控制模式(310C)控制(310)所述第二部分(1b)作为孤岛微电网。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的微电网控制器(8)，还包括控制信号传达器(85)，所述控制信号传达器被配置为在所述第二控制模式(310B)中将控制设置从所述配电网络控制器(9)传达给所述配电网络(1)的第二部分(1b)的资产(3-7)。
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