CN108155663B - 控制配电微电网的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及控制配电微电网的方法。微电网包括：‑电耦合节点，在此处微电网可从配电主电网断开；‑一个或多个电负载，每个电负载消耗微电网提供的对应量的电力，电负载包括可从微电网断开的一个或多个可断开负载；‑至少一个电力源，包括一个或多个发电机；本发明的方法响应于在断开时刻微电网从主电网断开而执行，包括以下步骤：‑确定微电网与主电网断开是否由于主电网故障；‑若确定微电网与主电网断开不是由于主电网故障，执行负载削减过程以有选择地断开一个或多个可断开负载；‑若确定微电网与主电网断开是由于主电网故障，确定微电网断开之后微电网的频率下降是否在进行；‑若微电网从主电网断开之后频率下降在进行，执行负载削减过程。

Description

控制配电微电网的方法
技术领域
本发明涉及配电网领域。
更具体地，本发明涉及当微电网在与主电网断开连接的情况下运行时控制微电网的运行的方法。
背景技术
众所周知，在配电网领域中，微电网通常旨在作为布置和限制在明确定义的区内的配电***。
除了各种电负载之外，微电网通常还包括多个发电机，例如太阳能板设施、风力涡轮机设施、热电联产***、海洋能源发电***、地热或生物质能发电***、太阳能发电、柴油发电、燃料电池等。
为了向关键电负载提供可靠和稳定的电力，微电网还可以包括各种能量存储单元，例如电容器组、电池等。
通常，微电网电连接到主电网(诸如电力公用电网)。
当与主电网电连接时，微电网通常被称为以“电网连接模式”运行。
但是，响应于***需要或异常状况(例如，主电网中的故障或断电)或用户的决定，微电网可以与主电网电断开(例如，通过适当布置的断路器)并以所谓的“孤岛模式”运行。
如已知的，当微电网在孤岛模式下运行时，其频率和电压常常经受相关的瞬态(transient)。这种不便一般发生在微电网通常依靠由较大的主电网提供的电力来确保适当平衡的运行参数时。
这种电压和频率瞬态可能会快速(例如，数十毫秒)导致电负载的熄灭现象或误动作。
此外，当微电网与主电网断开时，由安装在微电网中的发电机生成的电力可能不足以供应所有连接的电负载。
出于这两个原因，已经开发了几种控制微电网的方法。
专利申请US2012283888A1和US2012283890A1公开了根据在与主电网电断开之后的给定过渡时间内要执行的发电计划来控制以孤岛模式运行的微电网的方法。这种发电计划可以根据需要进行更新。
专利申请WO2015003729A1公开了一种在从电网连接模式到孤岛模式的运行过渡期间控制微电网的方法。
目前可用的控制在与主电网断开的情况下运行的微电网的方法一般是复杂的并且实践中难以实施。
一些目前可用的方法不提供鲁棒的控制方案来稳定微电网的运行。
其它可用的方法常常导致电负载的不必要的断开，从而使微电网的运行能力降低至超过其实际运行状况所要求的。
市场上仍然需要对于在与主电网断开连接的情况下运行的微电网的控制方案，该控制方案可以对微电网的电负载的电力消耗进行鲁棒且有效的管理，由此确保与可用的发电源的适当功率平衡，同时避免或减少所述电负载的过度削减(shedding)干预。
发明内容
为了响应这种需要，本发明提供了根据以下权利要求1和相关从属权利要求的用于控制配电微电网的方法。
另一方面，本发明涉及根据以下权利要求10的计算机程序。
另一方面，本发明涉及根据以下权利要求11的计算机化设备。
另一方面，本发明涉及根据以下权利要求12的控制装置或设备。
附图说明
本发明的特征和优点从附图中对纯粹作为示例而非限制性地示出的优选的但非排他的实施例的描述中将更清楚地显现，其中：
图1示意性地图示了根据本发明的配电微电网及其控制装置；
图2-5是根据本发明示意性地图示该方法的图。
具体实施方式
参考所提及的附图，本发明涉及用于控制低压或中压配电微电网100的运行的方法1。
在本发明的框架内，术语“低压”涉及至多达1.2kV AC和1.5kV DC的运行电压，而术语“中压”涉及高于1.2kV AC和1.5kV DC直至几十kV的运行电压，例如至多达72kV AC和100kV DC。
微电网100可以是用于工业、商业和住宅建筑物或工厂的配电网络。作为示例，其特征可以在于包括在0.05MW和10MW之间的范围内的平均功耗。
微电网100包括电耦合节点POC(耦合点)，在该电耦合节点POC处，所述微电网可与配电主电网200电连接或电断开。
主电网200可以是扩展的配电网络，诸如公用电网。
通常，微电网100在电耦合节点POC处与主电网200电连接。
但是，在一些情况下(例如，在断电或故障的情况下)，微电网100可以在电耦合节点POC处与主电网200电断开。
微电网100优选地包括至少第一开关设备S1(例如，断路器)，第一开关设备S1的运行可以通过合适的控制信号以已知的方式进行控制。
当开关设备S1处于闭合(ON)状态时，微电网100电连接到主电网200并且根据电网连接模式方便地运行。
当开关设备S1处于关断(OFF)状态时，微电网100在电耦合节点POC处与主电网200电断开，并且可以以孤岛模式运行，如下所述。
微电网100包括一个或多个电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM，每个电负载消耗由微电网100提供的对应量的电力。
为了清楚起见，在这里指明，在本发明的框架中，术语“消耗”应意指平均功耗、瞬时功耗、能耗或与其等同的其它物理量。还指明，术语“功率”可以根据具体需要意指“有功功率”、“无功功率”或“视在功率”。
根据需要，电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM可以是任何类型。
一般而言，电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM可以是适于在运行中消耗一定量的电力的任何设备。
如图1所示，根据多级配置，电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM可以被布置在不同的电网支路上。但是，不同的配置是可能的。
原则上，根据需要，电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM可以与微电网100电连接或电断开。
方便地，微电网100包括一个或多个第二开关设备S2，用于将一个或多个电负载或一个或多个电网支路与微电网的其余部分电断开或电连接。
第二开关设备S2可以包括例如断路器、接触器，I-O接口、开关、隔离开关、通信接口或其它类似的设备。
开关设备S2的运行可以通过合适的控制信号以已知的方式进行控制。
微电网100的电负载包括一个或多个可断开负载DL1，...，DLN，可以通过切断它们或者通过控制对应的第二开关设备S2使可断开负载与微电网电断开(在微电网的真实运行中)。
微电网100的电负载还可以包括一个或多个不可断开负载UL1，...，ULM，不能通过切断它们或者通过控制对应的第二开关设备S2使不可断开负载与微电网电断开(在微电网的实际运行中)。
为了清楚起见，重要的是指明：将微电网100的给定电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM视为“可断开”或“不可断开”是依赖于微电网100中的所述电负载的预期运行，而不依赖于电负载的具体结构或布置或可能的运行模式。
作为示例，对于原则上可以与微电网100电断开(例如，通过操作合适的第二开关设备S2)的给定电负载(例如，电马达)，如果在微电网100的运行期间不可能对其进行干预(例如，由于其在微电网100中的关键角色或功能)，则将其视为“不可断开”。
作为另一个示例，对于以永久方式与微电网100的其余部分电连接的给定电负载，如果在微电网100运行期间可以根据需要将其接通/切断而没有特定的要求，则可以将其视为“可断开”。
方便地，向微电网100的可断开负载DL1，...，DLN指派优先级，该优先级是指示如果需要的话所述可断开负载必须与微电网100断开的次序的数值(索引)。
方便地，每个可断开负载DL1，...，DLN的优先级可以由用户定义，或者可以通过适当的算法使用所述负载的(额定的或测得的)电力消耗作为参考索引来动态地指派，从而对可断开负载进行排序，例如从较低功耗到较高功耗或者根据其它排序逻辑。具有相同优先级的可断开负载DL1，...，DLN也可以依赖于它们的电力消耗进行排序。
微电网100包括电力源GEN，电力源GEN包括一个或多个发电机(未示出)。
所述发电机可以是任何类型，并且根据需要进行布置。
作为示例，它们可以包括太阳能板设施、风力涡轮机设施、热电联产***、海洋能源发电***、太阳能发电、柴油发电、地热或生物质能发电***、燃料电池等。
电力源GEN还可以包括一个或多个能量存储单元，这些能量存储单元可以是任何类型，并且根据需要进行布置。作为示例，它们可以包括电容器组、电池等。
有利地，微电网100包括一个或多个第三开关设备S3，用于将所述发电机(以及可能的所述能量存储单元)与微电网的其余部分电断开或电连接。
第三开关设备S3可以包括例如断路器、接触器、隔离开关或其它类似设备。
根据本发明，方法1适于在微电网100在与主电网断开的情况下运行时管理微电网100的运行。
因此，根据本发明，响应于在给定断开时刻ts将微电网100在电耦合节点POC处与主电网200电断开而方便地执行方法1。
为了检测微电网100是否经受孤岛化事件，可以方便地监测开关设备S1的运行状态。
与导致开关设备S1进行干预的实际原因(例如，***需要或故障或用户的动作)无关，开关设备S1跳闸为OFF状态构成使得微电网100孤岛化的充分必要条件。
开关设备1在断开时刻ts跳闸为OFF状态时，立刻方便地执行本发明的方法1，以控制微电网100的运行。
根据本发明，方法1包括步骤11：确定微电网100与主电网200断开是否是由于主电网200中的故障，更特别地，是否是由于主电网200中位于公共耦合节点POC附近的故障。
优选地，方法1的确定步骤11提供观察在断开时刻ts在电耦合节点POC处检测到的一些电气量的行为。
优选地，方法1的确定步骤11包括获取与微电网100在断开时刻ts的运行状态相关的第一数据D1的步骤。
优选地，第一数据D1包括指示在断开时刻ts电耦合节点POC处的电气量的行为的检测值。
优选地，包括在第一数据D1中的检测值由布置成检测电耦合节点POC处的所述电气量的一个或多个检测设备400(例如，电压传感器、电流传感器等)提供。
检测设备400可以是已知的类型，并且为了简洁起见，不再进一步描述。
优选地，包括在第一数据D1中的检测数据包括指示在断开时刻ts电耦合节点POC处微电网100的电网电压的电网电压检测值VGRID。
优选地，方法1的确定步骤11包括将所述电网电压检测值(包括在第一数据D1中)与电压阈值VTH进行比较的步骤。
如果所述电网电压检测值高于或等于电压阈值VTH{VGRID>＝VTH}，那么微电网100与主电网200断开不是由于主电网200中的故障。
如果电网电压检测值VGRID低于电压阈值VTH{VGRID<VTH}，那么微电网100与主电网200断开是由于主电网200中(在公共耦合节点POC附近)的故障。
在断开时刻ts检查电耦合节点POC处的电网电压VGRID的上述步骤的技术基础在于观察到这一现象：在电网的部分中发生故障(例如，短路)的情况下配电网的电节点一般经受欠电压现象。
因此，在断开时刻ts在电耦合节点POC处欠电压现象的存在构成在电耦合节点POC附近发生的故障(这造成微电网100的断开事件)的明确标记。
方便地，方法1的确定步骤11还提供了观察在断开时刻ts在公共耦合节点POC处的电网电流。
优选地，第一数据D1中包括的检测数据包括指示在断开时刻ts在电耦合节点POC处微电网100的电网电流IGRID的电网电流检测值IGRID。
优选地，方法1的确定步骤11包括基于所述电网电流检测值IGRID在断开时刻ts检查流经电耦合节点POC的电网电流的方向的步骤。
已经发现，如上面所提到的，在断开时刻ts检查在电耦合节点POC处的电网电流的方向的上述步骤提供了用于确定在主电网200中是否发生故障或者微电网是否从主电网吸收有功电功率的附加信息。
方便地，方法1的确定步骤11还提供了检查除了指示上述电气量的检测值之外的另外的信息。
优选地，第一数据D1包括指示开关设备S1的运行的日志信息。这种日志信息可以包括例如与由开关设备S1接收的中继命令、互锁命令、手动命令、状态信号等相关的信息。
优选地，方法1的确定步骤11包括检查所述日志信息的步骤。
已经发现，对这种日志信息的分析是确定微电网100与主电网200断开不是由于主电网200中的故障而是由于其它原因(例如，由开关设备S1接收的手动、***或互锁命令，主电网200的断电等)的有效方案。
根据本发明，如果微电网100与主电网200的断开不是由于所述主电网中的故障，那么方法1还提供检查(步骤11B)微电网100在断开时刻ts是否正在从主电网200吸收有功电功率(因而总体上作为电负载运行)。
如果微电网100在断开时刻ts正在从主电网200吸收有功电功率，那么方法1包括步骤12，步骤12执行负载削减过程2以响应于断开时刻ts的孤岛化事件而选择性地断开微电网100的可断开负载DL1，...，DLN中的一个或多个。
实际上，在断开时刻ts有功功率从主电网200到微电网100的流动指示微电网100在所述断开时刻不能适当地向其所有电负载馈电的情况。这意味着即使在主电网中不存在相关故障，也必须执行所述电负载的负载削减。
如果微电网100在断开时刻ts不从主电网200吸收有功电功率，那么方法1结束。
实际上，在断开时刻ts有功功率从微电网100到主电网299的流动指示微电网100在所述断开时刻能够适当地向其所有电负载馈电并且能够向主电网200提供电力(因而总体上作为发电机运行)的情况。
下面将更详细地描述负载削减过程2。
根据本发明，如果微电网100与主电网200断开是由于所述主电网中的故障，那么方法1包括步骤13，步骤13确定在断开时刻ts微电网100从主电网200断开之后微电网10的频率下降是否在进行。
优选地，确定微电网100的频率下降是否在进行的步骤13包括获取与所述微电网的频率相关的第二数据D2的步骤。
第二数据D2可以由检测设备400或已知类型的其它检测设备提供。
优选地，第二数据D2包括指示微电网100的频率的第一频率检测值F1和指示所述微电网在一定时间量上的频率变化的第二频率检测值F2(实际上是所述微电网的频率的导数)。
优选地，确定微电网100的频率下降是否在进行的步骤13包括将第一频率检测值F1与第一频率阈值FTH1进行比较的步骤以及将第二频率检测值F2与第二频率阈值FTH2进行比较的步骤。
如果频率检测值F1低于相应的阈值FTH1并且频率检测值F2高于相应的阈值FTH2{F1<FTH1且F2>FTH2}，那么响应于所述微电网在断开时刻ts的孤岛化事件，微电网100的频率下降正在进行。
在与主电网100断开的情况下运行的微电网100中存在频率下降意味着在由电力源GEN提供的电力与由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的电力之间不存在平衡。
在这种情况下，方法1包括步骤14，步骤14执行负载削减过程2，以选择性断开可断开负载DL1，...，DLN中的一个或多个。
另一方面，微电网100中不存在频率下降意味着在由电力源GEN提供的电力与由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的电力之间存在平衡。
在这种情况下，方法1原则上结束。
当然，例如由于微电网100中电连接的电负载的数量增加(出于任何原因)，微电网100的运行状况可能随时间而改变。
因此，当微电网100在与主电网200断开的情况下运行时，优选地循环执行确定微电网100的频率下降是否在进行的步骤13。
优选地，如果在微电网100仍以孤岛模式运行的任何时间确定微电网100中的频率下降，那么方法1提供执行负载削减过程2(根据上述步骤14)。
方法1的上述步骤的技术基础在于观察到可以根据图5中表示的控制方案来对以孤岛模式运行的微电网100进行建模。
可以通过以下传递函数来对在断开时刻ts微电网100孤岛化之后的频率变化Δf与可用电力变化ΔP之间的关系进行建模：
Figure BDA0001495726130000091
其中Δf是微电网与初始状况相比的频率变化，ΔP是可用电力的变化(使用负载符号惯例)，△εf是频率误差变化，△fts是初始状况下的频率误差变化，Gf是表示微电网中的电力源的转移函数，ρ是微电网的阻尼因子，并且H是微电网的惯性因子。
在断开时刻ts微电网100对于频率变化的响应可以由以下关系表示：
Figure BDA0001495726130000101
因此，频率变化可以被视为(粗略近似地)与微电网100断开之后微电网中可用电力的变化成比例。
发明人已经观察到，如果在断开时刻ts在电耦合节点POC处存在欠电压现象(即，如果微电网100的孤岛化是由于主电网200中的电耦合节点POC附近的故障)，那么根据相对慢的动态行为随时间(几十毫秒)演化出任何可能的频率变化Δf。
因此可以检查在断开时刻ts孤岛化事件之后频率下降是否实际上在进行。如果频率下降在进行，那么方法1提供执行负载削减过程2，以便保护微电网100。
如果在断开时刻ts在电耦合节点POC处不存在欠电压现象，那么没有时间检查是否实际上发生了频率下降，因为欠电压“弛豫(relaxation)”效应不存在这一事实，任何可能的频率变化Δf随着时间很快地演变(几十毫秒)。
在这种情况下，方法1提供立即执行(“盲执行”)负载削减过程2，以便保护微电网100。
现在更详细地描述方法1的负载削减过程2。
负载削减过程2包括步骤21，步骤21计算指示在微电网100从主电网200断开之后微电网100的电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM不再可用的电力量的功率断开值ΔPL。
由断开导致的总功率变化ΔPL可以基于以下关系来计算：
ΔPL＝PI+PG-PIR
其中PI是指示在微电网100孤岛化之前由主电网200提供给微电网100的电力的功率消耗值，PG是指示由包括在电力源GEN中的发电***(例如，光伏设备)提供的电力的发电值，PIR是指示由主要功率储备(例如，包括在电力源GEN中的电力存储单元等)提供的电力的功率储备值。
优选地，功率消耗值PI和功率存储值PIR是可以通过适当布置的已知类型的检测设备测量的检测值。
优选地，发电值PG是计算值，在光伏发电设施(PG(t)＝PPV(t))的情况下，其可以通过由以下关系给出的数学模型来计算：
Figure BDA0001495726130000111
其中PN是由光伏设施提供的额定功率，Wd是晴空条件下的直接辐射值，并且W0是标准辐射值(例如，等于1000W/m2)。
直接辐射值Wd(在晴空条件下)可以用结合了若干地理和时间量的合适的三角函数来计算：
Wd＝Wd(β,ψ,ψs,χ,d,t)
其中β是太阳角，ψ是太阳方位角，ψs是光伏设施方位角，χ是光伏倾角，d是一年中的天并且t是一天中的时间。
可以通过天气校正因子来适当地校正直接辐射值Wd(在晴空条件下)，从而对在任何天空条件下运行的光伏设备进行建模。
作为替代方案，发电值PPV可以是在现场测得的检测值或者通过合适的估计数学模型计算出的估计值。
负载削减过程2包括步骤22，步骤22计算指示由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的目标电力量的、必须被削减以停止正在进行的频率下降的功率削减目标值△PLS T。
方便地，通过合适的算法基于计算出的功率断开值ΔPL来计算功率削减目标值△PLS T，使得：
Figure BDA0001495726130000112
负载削减过程2包括步骤22，步骤22计算指示由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的目标电力量的、必须被削减以停止正在进行的频率下降的功率削减目标值△PLS T。
方便地，通过合适的算法基于计算出的功率断开值ΔPL来计算功率削减目标值△PLS T，使得：
Figure BDA0001495726130000121
作为示例，可以通过用一组仿真结果或实际测量结果训练的人工神经网络来计算函数f(△PL)。
作为另一个示例，函数f(△PL)可以是具有以下形式的线性函数：
f(ΔPL)＝C(θ)·ΔPL
其中C(θ)是参数θi(集合为θ＝[θ1,θ2,θ2…θm])的多项式函数，参数θi包括电网(发电机、线缆、负载等)的技术参数和算法设置参数(包括最大频率偏差、恢复时间、频率要求的变化率、稳定性要求等)。
例如，C(θ)可以有以下表达式：
Figure BDA0001495726130000122
其中ji是整数，
Figure BDA0001495726130000123
是实系数，m是参数个数，并且υ是多项式的阶数。
负载削减过程2包括步骤23，步骤23计算电力消耗图M，其中由可断开负载DL1，...，DLN消耗的电力的累计电力量ΔPLS被表示为指派给所述可断开负载的优先级i的函数。
图4中示出了电力消耗图M的示例。
纵坐标轴值△PLS1,...,△PLSk表示由具有等于或低于横坐标轴上对应的x轴值的优先级i的可断开负载DL1，...，DLN消耗的累计电力量。
与对应的优先级值i相关的通用值△PLSi由以下关系给出：
Figure BDA0001495726130000124
其中i是优先级，j是可断开负载的索引，Pj,i是具有优先级i的可断开负载j的功率消耗。
从负载削减的角度来看，与对应的优先级值i相关的上述通用值△PLSi表示可以通过从微电网100断开具有等于或低于横坐标轴上对应的x轴值的优先级i的可断开负载DL1，...，DLN而被削减的累计电力量。
一般地，表示由可断开负载DL1，...，DLk消耗的总电力量的累计值△PLSk由以下关系给出：
Figure BDA0001495726130000131
从负载削减的角度来看，上述累计值△PLSk表示可以通过从微电网100断开具有等于或低于k的优先级i的可断开负载DL1，...，DLk而被削减的总电力量。
一般地，在电力消耗图M中，上面计算出的功率削减目标值△PLS T落在纵坐标轴上两个接续的累计值△PLSi、△PLSi+1之间，其中1≤i≤N，其中i是优先级。
在图4的示例中，功率削减目标值△PLS T落在纵坐标轴上两个接续的累计值△PLS2、△PLS3之间。
负载削减过程2包括步骤24，步骤24借助于电力消耗图M来确定功率削减最小值△PLS_MIN，功率削减最小值△PLS_MIN指示由可断开负载DL1，...，DLN消耗的最小电力量，其必须被削减以获得上面计算出的功率削减目标值△PLS T。
方便地，所提到的功率削减最小值△PLS_MIN是电力消耗图M中的累计值△PLS1，…，△PLSN中的一个。
所提到的功率削减最小值△PLS_MIN与电力消耗图M中的削减优先级值i对应。
因此，削减优先级值iS指示可断开负载DL1，...，DLN必须被削减以获得上面计算出的功率削减目标值△PLS T的最小优先级。
在图4所示的示例中，所提到的功率削减最小值△PLS_MIN等于电力消耗图M中的累计值△PLS3。削减优先级值iS＝3是与累计值△PLS_MIN＝△PLS3对应的优先级值。
优选地，在电力消耗图M中，将功率削减最小值△PLS_MIN确定为最小累计量△PLS，下列关系对其为真：
△PLS>＝m*△PLS T
其中△PLS_T是计算出的功率削减目标值，并且m是包括在0和1之间的数字(即0≤m≤1)。
负载削减过程2包括步骤25，步骤25提供第一控制信号CON1，以将微电网100的被指派有低于或等于所确定的优先级值iS的优先级i的可断开负载DL1，...，DLN电断开。
方便地，将控制信号CON1提供给与要从微电网100的其它部分断开的可断开负载DL1，...，DLN对应的开关设备S2(例如，断路器、接触器、I/O接口、通信接口等)。
负载削减过程2包括步骤26，步骤26在提供第一控制信号CON1之后确定微电网100的频率下降是否仍在进行。
负载削减过程2的确定步骤26特别重要，因为它允许检查对一个或多个可断开负载的削减干预对于恢复由电力源GEN提供的电力与由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的电力之间的平衡是否有效。
优选地，确定微电网100的频率下降是否仍在进行的步骤26包括获取与所述微电网的频率相关的第三数据D3的步骤。
第三数据D3可以由检测设备400或已知类型的其它检测设备提供。
优选地，第三数据D3包括指示微电网100的频率的第三频率检测值F3。
优选地，确定微电网100的频率下降是否仍在进行的步骤26包括将第三频率检测值F3与第三频率阈值FTH3进行比较的步骤。
如果第三频率检测值F3低于相应的阈值FTH3——{F3<FTH3}，那么响应于提供控制信号CON1，微电网100的频率下降仍在进行中。
优选地，确定微电网100的频率下降是否仍在进行的步骤26包括获取与所述微电网的频率相关的第四数据D4的步骤。
第四数据D4可以由检测设备400或已知类型的其它检测设备提供。
优选地，第四数据D4包括第四频率检测值F4，第四频率检测值F4值指示所述微电网的频率随时间的变化(实际上是所述微电网的频率的导数)。
优选地，确定微电网100的频率下降是否仍在进行的步骤26包括将第四频率检测值F4与第四频率阈值FTH4进行比较的步骤。
如果第四频率检测值F4低于相应的阈值4FTH4——{F4<FTH4}，那么响应于提供控制信号CON1，微电网100的频率下降仍在进行中。
在提供控制信号CON1之后微电网100中存在频率下降，意味着由负载削减过程2的先前步骤21-25提供的削减干预没有起作用，并且在由电力源GEN提供的电力与由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的电力之间仍然不存在平衡。
在这种情况下，负载削减过程2包括步骤27，步骤27提供第二控制信号CON2，以将微电网100的所有可断开负载DL1，...，DLN电断开。
方便地，将控制信号CON2提供给与所有剩余的可断开负载DL1，...，DLN对应的开关设备S2(例如，断路器、接触器、I/O接口、通信接口等)，以将这些可断开负载与微电网100的其它部分断开。
上面提到的负载削减过程2的步骤27的技术基础在于：如果频率下降仍在进行，那么没有时间重复负载削减过程2的步骤22-25，因为频率变化在时间上相当快。因此，负载削减过程2的这种步骤确保了对微电网100的消耗的鲁棒控制，以保护微电网100。
如果在提供控制信号CON1之后微电网100中的频率下降不再进行，那么这意味着由负载削减过程2的先前步骤21-25提供的削减干预已经起作用，并且在由电力源GEN提供的电力与由电负载DL1，...，DLN、UL1，...，ULM消耗的电力之间存在平衡。
在这种情况下，负载削减过程2(和方法1)原则上结束。
当然，例如由于微电网100中电连接的电负载的数量增加(由于任何原因)，微电网100的运行状况可能随时间而改变。
因此，在微电网100在与主电网断开的情况下运行时，优选地循环执行确定微电网100的频率下降是否在进行的步骤26。
如果在微电网100以孤岛模式运行的任何时间确定微电网的频率下降，那么方法1提供执行上述削减步骤27。
根据本发明，方法1特别地由计算机化设备300来实现。
另一方面，本发明涉及包括执行根据本发明的方法的软件指令的计算机程序350。
计算机程序350被存储在或可存储在存储介质中(例如，计算机化设备300的存储器中(图1))。
另一方面，本发明还涉及计算机化设备300，其包括被配置为执行软件指令以执行根据本发明的方法的计算机化资源(例如，一个或多个微处理器)。
计算机化设备300可以是相对于配电微电网100安装在现场或远程位置的计算机化设备。
作为示例，计算机化设备300可以是安装在开关设备上的控制和保护单元，或者是用于配电网或控制器的数字继电器。
执行根据本发明的方法的典型处理时间可以是大约20ms。
另一方面，本发明还涉及包括被配置为实现根据本发明的方法1的硬件和软件资源的控制装置或设备。
作为示例，控制装置或设备可以包括提供有处理资源的计算机化设备300，其中处理资源被配置为执行软件指令以执行根据本发明的方法。
控制装置或设备可以根据各种控制架构(例如，集中式架构或多层架构)来布置。
根据本发明的方法对于管理微电网的电力消耗相当有效，当微电网在与主电网断开的情况下运行时，维持电负载的功率需求与由微电网的电力源提供的功率可用性之间的平衡。
这确保了对微电网运行的鲁棒控制，同时允许避免或减少对电负载的不必要的过度削减干预。
根据本发明的方法特别适于根据需要由各种控制架构(例如，集中式、多层或分布式控制架构)来实现。
根据本发明的方法特别适于使用现场已经安装的硬件和软件资源来实现，以管理配电网的运行。
根据本发明的方法特别适于在数字启用的配电网络(智能电网、微电网等)中实现。
根据本发明的方法在现场具有相对容易且成本有效的实际实现方式。

Claims (12)

1.一种用于控制配电微电网(100)的方法(1)，所述微电网包括：
-电耦合节点(POC)，在所述电耦合节点(POC)处，所
述微电网能够与配电主电网(200)电连接或者能够从配电
主电网(200)电断开；
-一个或多个电负载(DL1，...，DLN，UL1，...，ULM)，每个电负载消耗由所述微电网提供的对应量的电力，所述电
负载包括能够从所述微电网电断开的一个或多个可断开负
载(DL1，...，DLN)；
-电力源(GEN)，包括一个或多个发电机；
其中所述方法能够响应于在断开时刻(ts)在所述电耦合节点(POC)处所述微电网从所述主电网电断开而执行；
其特征在于所述方法包括以下步骤：
-确定(11)所述微电网从所述主电网断开是否是由于所述主电网(200)中的故障；
-如果所述微电网从所述主电网断开不是由于所述主电网
(200)中的故障并且所述微电网在所述断开时刻(ts)正
在从所述主电网吸收有功电功率，那么执行(12)负载削
减过程(2)，以有选择地将一个或多个可断开负载
(DL1，...，DLN)从所述微电网断开；
-如果所述微电网从所述主电网断开是由于所述主电网(200)中的故障，那么确定(13)在所述微电网断开之后所述微电网的频率下降是否在进行；
-如果在所述微电网从所述主电网断开之后频率下降在进行，那么执行(14)所述负载削减过程(2)；
其中所述负载削减过程(2)包括以下步骤：
-计算(21)指示在所述微电网从所述主电网断开之后所述微电网的电负载(DL1，...，DLN，UL1，...，ULM)不再可用的电力量的功率断开值(ΔPL)；
-计算(22)指示由所述电负载(DL1，...，DLN，UL1，...，
ULM)消耗的目标电力量的、必须被削减的功率削减目标值(△PLS T)；
-计算(23)电力消耗图(M)，其中由所述可断开负载(DL1，...，DLN)消耗的电力的累计量(ΔPLS)被表示为指派给所述可断开负载的优先级(i)的函数；
-借助于所述电力消耗图(M)，确定(24)指示由所述可断开负载(DL1，...，DLN)消耗的最小电力量的、必须被削减以获得所述功率削减目标值(△PLS T)的功率削减最小值(ΔPLS_MIN)，所述功率削减最小值与所述电力消耗图(M)中的削减优先级值(iS)对应；
-提供(25)第一控制信号(CON1)，以将被指派有低于或等于所述削减优先级值(iS)的优先级(i)的可断开负载(DL1，...，DLN)电断开。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载削减过程(2)包括以下步骤：
-在提供所述第一控制信号(CON1)之后，确定(26)所述微电网的频率下降是否仍在进行；
-如果频率下降仍在进行，那么提供(27)第二控制信号(CON2)，以将所述微电网的所有可断开负载(DL1，...，DLN)电断开。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定所述微电网(100)从所述主电网(200)断开是否是由于所述主电网中的故障的步骤(11)包括以下步骤：
-获取与在所述断开时刻(ts)所述微电网的运行状态相关的第一数据(D1)，所述第一数据包括指示在所述断开时刻
(ts)在所述电耦合节点(POC)处的电气量(VGRID，
IGRID)的行为的检测值；
-将包括在所述第一数据(D1)中的指示在所述电耦合节点
(POC)处所述微电网的电网电压的电网电压检测值(VGRID)与电压阈值(VTH)进行比较。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述微电网(100)从所述主电网(200)断开是否是由于所述主电网中的故障的所述步骤(11)包括基于指示电网电流(IGRID)的电网电流检测值来检查在所述断开时刻(ts)流经所述电耦合节点(POC)的所述电网电流(IGRID)的方向的步骤，所述电流检测值被包括在所述第一数据(D1)中。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述微电网(100)从所述主电网(200)断开是否是由于所述主电网中的故障的所述步骤(11)包括检查指示开关设备(S1)的运行的日志信息的步骤，所述开关设备能够将所述微电网在所述电耦合节点(POC)处从所述主电网电断开，所述日志信息被包括在所述第一数据(D1)中。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，确定在所述微电网(100)从所述主电网(200)断开之后所述微电网的频率下降是否在进行的所述步骤包括以下步骤：
-获取与所述微电网的频率相关的第二数据(D2)，所述第
二数据包括指示所述微电网的频率的第一频率检测值(F1)和指示所述微电网的频率随时间的变化的第二频率检测值(F2)；
-将所述第一频率检测值(F1)与第一频率阈值(FTH1)进行比较；
-将所述第二频率检测值(F2)与第二频率阈值(FTH2)进行比较。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定在提供所述第一控制信号(CON1)之后所述微电网的频率下降是否仍在进行的所述步骤包括以下步骤：
-获取与所述微电网的频率相关的第三数据(D3)，所述第三数据包括指示所述微电网的频率的第三频率检测值(F3)；
-将所述第三频率检测值(F3)与第三频率阈值(FTH3)进行比较。
8.如权利要求2或7所述的方法，其特征在于，确定在提供所述第一控制信号(CON1)之后所述微电网的频率下降是否仍在进行的所述步骤包括以下步骤：
-获取与所述微电网的频率相关的第四数据(D4)，所述第四数据包括指示所述微电网的频率随时间的变化的第四频率检测值(F4)；
-将所述第四频率检测值(F4)与第四频率阈值(FTH4)进行比较。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述功率削减最小值(ΔPLS_MIN)被确定为所述电力消耗图(M)中电力的最小累计量(ΔPLS)，以下关系对最小累计量(ΔPLS)成立：
△PLS>＝m*△PLS T
其中△PLS T是所述功率削减目标值，并且m是0≤m≤1的预定数。
10.一种被存储在或能够存储在存储介质中的计算机程序(350)，其特征在于，所述计算机程序(350)包括实施如前述权利要求中的一项所述的方法(1)的软件指令。
11.一种计算机化设备(300)，其特征在于，所述计算机化设备(300)包括被配置为执行软件指令以实施如权利要求1至9中的一项所述的方法(1)的数据处理资源。
12.一种用于配电网(100)的控制装置或设备，其特征在于，所述控制装置或设备包括如权利要求11所述的计算机化设备(300)。
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