分布式电源孤岛运行控制标准规范.doc

Q/GDW国家电网公司企业标准Q/GDW 11272分布式电源孤岛运营控制规范Operation and control specification for distributed resource island-12-20 发布-12-20 实行国家电网公司发 布Q/GDW 11272目次前言. II1 范畴 . 12 规范性引用文献 . 13 术语和定义 . 14 基本规定. 35 分布式电源孤岛转换控制 . 36 有功控制与电压调节. 47 分布式电源孤岛系统监控 . 48 通信 . 59 继电保护与安全自动装置 . 510 分布式电源孤岛系统黑启动控制. 5编制阐明. 7Q/GDW 11272前言为规范分布式电源孤岛运营控制，保障分布式电源孤岛系统安全运营，制定本原则。 本原则由国家电网公司国家电力调度控制中心提出并解释。 本原则由国家电网公司科技部归口。本原则起草单位：中华人民共和国电力科学研究院。 本原则重要起草人：侯义明、季宇、于辉、苏剑、马珂、张小奇、刘海涛、吴鸣、李洋、吕志鹏 本原则初次发布。Q/GDW 11272分布式电源孤岛运营控制规范1 范畴本原则规定了分布式电源在筹划性孤岛运营状态下应满足运营控制规定，重要内容涉及分布式电 源孤岛转换控制、有功控制与电压调节、分布式电源孤岛系统监控、通信、继电保护与安全自动装置、分布式电源孤岛系统黑启动控制等。本原则合用于国家电网公司经营区域内以同步发电机、感应发电机、变流器等形式接入35kV及如下电压级别电网分布式电源运营控制。2 规范性引用文献下列文献对于本文献应用是必不可少。凡是注日期引用文献，仅所注日期版本合用于本文 件。凡是不注日期引用文献，其最新版本（涉及所有修改单）合用于本文献。GB/T 12325电能质量供电电压偏差GB/T12326电能质量电压波动和闪变GB/T 14285继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14549电能质量 公用电网谐波 GB/T 15543电能质量 三相电压不平衡GB/T 15945电能质量 电力系统频率偏差DL/T 5843kV110kV 电网继电保护装置运营整定规程 DL/T 995继电保护和电网安全自动装置检查规程Q/GDW 667分布式电源接入配电网运营控制规范3 术语和定义下列术语和定义合用于本文献。3.1孤岛 islanding公共电网故障、检修或其他因素导致局部区域停电时，停电区域内电源仍保持对该区域某些负荷继 续供电状态。3.2筹划性孤岛 intentional islanding按预先设立控制方略，分布式电源有筹划地进入孤岛状态。3.3分布式电源孤岛系统 distributed resource islanding system1由分布式电源、就地负荷及有关保护、监视及控制装置构成在筹划孤岛运营状态下形成独立于公共电网运营自治系统。3.4分布式电源孤岛系统并网点 point of interconnection with distributed resource islanding system分布式电源孤岛系统与公共电网电气连接点。3.5不断电切换方式 non-blackout switching分布式电源孤岛系统内负荷不断电条件下进行并离网转换操作。3.6停电切换方式 blackout switching切除负荷且分布式电源孤岛系统内某些布式电源退出运营后，分布式电源孤岛系统进行并离网转 换操作。3.7管控层 manage and control level分布式电源孤岛系统监控和管理中心，实现分布式电源、负荷及孤岛系统并网点数据采集与监控、频率/有功功率控制、电压/无功调节、保护与并离网转换控制等功能。3.8电源监控单元 power monitoringunit对分布式电源孤岛系统内电源运营状态进行监测和控制终端设备。3.9负荷监控单元 load monitoring unit对分布式电源孤岛系统内负荷集合进行监测和控制终端设备，负荷集合可依照负荷位置、类型及 重要级别进行划分，单个集合可以是一种或各种负荷。注：按位置分组负荷单元还应对单元内负荷按类型和重要级别进行分级控制。3.10并网点监控单元 monitoring unit for point of interconnection对分布式电源孤岛系统并网点运营状态进行监测和控制终端设备。3.11分布式电源孤岛系统黑启动 black start of islanding system分布式电源孤岛系统在无电状况下，通过内部具备自启动能力分布式电源启动，带动无自启动能力 电源，逐渐扩大供电范畴，最后实现分布式电源孤岛系统正常运营。24 基本规定4.1 分布式电源孤岛系统仅可以对界定范畴供电，220/380V 低压分布式电源孤岛系统不能跨台区供 电。4.2 分布式电源孤岛系统宜通过一种电气连接点与电网连接，且在该电气连接点进行筹划性并离网转 换；当存在一种以上电气连接点时，应具备相应闭锁和切换机制。4.3 分布式电源孤岛系统与电网电气连接点应安装可闭锁、具备接地功能、有明显断开点开断设备， 具备开断故障电流能力，可以就地或远方操作。4.4 公共电网故障、检修或其他因素导致供电中断时，分布式电源可按照预先设立并离网控制方略转 入筹划性孤岛运营状态。4.5 筹划性孤岛运营状态下，分布式电源孤岛系统应根据筹划性孤岛运营方案和办法维持孤岛安全稳定 运营。4.6 分布式电源孤岛系统应配备监控系统，对孤岛系统内各重要元件进行监视、测量、控制，并宜具备 遥测、遥信、遥调、遥控等远动功能。4.7 接入 10(6)kV35kV 电网分布式电源孤岛系统，其通信和自动化设备备用电源应保证可以至少 运营 2 小时。4.8 分布式电源孤岛系统并网运营时，其中性点接地方式应与所接入公共电网一致，保护配备应与中 性点接地方式相适应。4.9 分布式电源孤岛系统内应至少包括一种具备电压、频率调节能力分布式电源，其调节能力和响应 速度应满足孤岛运营基本规定；具备黑启动能力时，应至少包括一种具备自启动能力电源。4.10 分布式电源筹划性孤岛运营时，孤岛系统内负荷监测点电压偏差、电压波动、闪变、谐波、三 相电压不平衡及频率偏差应符合 GB/T 12325、GB/T 12326、GB/T 14549、GB/T 15543、GB/T 15945 有关规定。5 分布式电源孤岛转换控制5.1 离网转换控制5.1.1 分布式电源孤岛系统应按照预先设立控制方略进行离网转换。5.1.2 分布式电源孤岛系统由并网转入离网模式时，宜采用不断电转换方式，也可采用停电转换方式。5.2 并网转换控制5.2.1 在公共电网恢复供电后，接入 220/380V 配电网分布式电源孤岛系统，延时 20s 后方可恢复并 网；接入 10(6)kV35kV 配电网分布式电源孤岛系统，应得到本地电网运营管理部门容许后方能重 新接入电网。5.2.2 分布式电源孤岛系统由离网转入并网模式时，宜采用不断电转换方式，也可采用停电转换方式。5.2.3 停电转换方式下，中断负荷供电后，分布式电源孤岛系统再并入电网；并网完毕后，逐渐恢复孤 岛系统内负荷供电。6 有功控制与电压调节6.1 分布式电源孤岛系统应通过调节系统内各个电源功率输出及投切负荷实现功率平衡。6.2 在负荷及分布式电源出力波动状况下，分布式电源孤岛系统应能保持稳定；分布式电源孤岛系统内电源有功输出应留有裕度，保证对孤岛系统内有功波动具备一定调节能力。6.3 分布式电源孤岛系统可通过调节系统内各个电源或无功补偿装置无功输出实现电压控制，同步应 提供足够无功备用容量，详细量值由分布式能源状况及负荷运营特性等因素决定。6.4 在保证功率平衡条件下，分布式电源孤岛系统内宜最大运用可再生能源发电，并依照负荷需求适 当控制其他类型电源出力。6.5 分布式电源孤岛系统并网后，分布式电源运营控制应满足 Q/GDW 667 有关规定。7 分布式电源孤岛系统监控7.1 监控系统宜由管控层、电源监控单元、负荷监控单元、并网点监控单元和网络设备等构成，并采用 分层、分布、开放式网络系统实现连接，系统体系构造如图 1 所示：图 1 分布式电源孤岛系统监控系统体系构造图7.2 监控系统设备宜按总体建设规模配备，并考虑后期发展留有一定扩展裕度。7.3 监控系统通信网络宜采用以太网连接，应具备与配电自动化、用电信息采集等系统进行数据互换 接口。7.4 分布式电源孤岛系统管控层信息安全防护应满足电力二次系统安全防护规定规定。7.5 监控系统宜设立时钟同步系统并具备同步脉冲接口和数字接口。7.6 电源监控单元应实时监测各电源发电量、电源输出电压、电流、有功、无功、电能质量、开关状态 等信息，风力、光伏发电还需监测有关环境参数信息，储能装置需监测储能系统状态信息；与管控层配 合完毕装置运营状态控制和切换，并通过软件硬件保护保障电源设备安全运营。7.7 负荷监控单元应实时监测负荷用电量、电压、电流、有功、无功、电能质量、开关状态等信息；与 管控层配合对负荷按类型和重要级别进行管理及控制，并通过软件硬件保护迅速切除负荷侧故障。7.8 并网点监控单元应实时监测分布式电源孤岛系统并网点电压、电流、频率、有功、无功、电能质量、开关状态等信息，可依照并离网转换方略，与管控层共同完毕并离网安全操作，并具备并网点保护功能。7.9 管控层应通过监控单元进行数据采集、数据解决、遥控、有功功率控制、无功功率控制，并具备人 机交互、报警、对时等基本功能；根据系统需求可扩展通信网络监视、系统网络管理、事件解决、数据 记录分析及协调控制，以及与配电自动化、用电信息采集等有关应用系统进行信息交互功能。47.10 在筹划性孤岛运营状态下，接入10(6)kV35kV电网分布式电源孤岛系统仍应实时向本地电网调 度部门上传孤岛系统运营工况信息。8 通信8.1 分布式电源孤岛系统通信应满足监控、管理、保护、通话等业务对通道及通信速率规定，并预留 与配电网监控系统通信接口，同步宜具备可扩展性。8.2 由各种类型电源和负荷构成分布式电源孤岛系统，可采用分层通信构造，但不适当超过 3 层。8.3 分布式电源孤岛系统与公共电网通信方式可采用光纤专网、光纤公网、电力线载波、无线专网和 无线公网。8.4 接入 10(6)kV35kV 电网分布式电源孤岛系统，其通信通道误码率应优于 1*10-5，平均无端障 时间应不不大于等于 26000h。9 继电保护与安全自动装置9.1 分布式电源孤岛系统涉网保护和安全自动装置，应与其所接入公共电网保护和安全自动装置相 配合；分布式电源孤岛系统内部继电保护与安全自动装置应合理配备，并能满足并网运营和孤岛运营 规定。9.2 分布式电源孤岛系统安全自动装置，应以系统安全稳定计算分析成果为基本，根据孤岛系统电网 构造、运营特点、顾客可靠性规定等条件合理配备，其技术条件应满足 GB/T 14285 规定。9.3 继电保护运营整定计算应依照分布式电源孤岛系统构造，按 DL/T 584 规定执行；当敏捷性与选 择性难以兼顾时，应一方面考虑以满足敏捷度为主，防止保护拒动。9.4 分布式电源孤岛系统保护与自动装置应按照 DL/T995 进行整定值校验。9.5 当分布式电源孤岛系统运营方式调节使系统故障特性发生较大变化时，继电保护及安全自动装置应 重新进行整定。9.6 分布式电源孤岛系统保护和安全自动装置在并离网转换时应能对的动作。10 分布式电源孤岛系统黑启动控制10.1 分布式电源孤岛系统应依照孤岛内电源配备，优先选取具备自启动能力分布式电源作为黑启动 电源，并预先制定黑启动方案。10.2 黑启动方案中应涉及启动过程中风险管控和应急办法，其保护、监控、通信、开关及安全自动 装置均应满足电源启动和孤岛系统逐渐转入正常运营规定。10.3 分布式电源孤岛系统在黑启动过程中应保持频率和电压稳定以及有功、无功功率平衡，按照黑启 动方案投退、调节继电保护和安全自动装置。10.4 分布式电源孤岛系统黑启动过程：a)断开分布式电源孤岛系统内所有负荷；b)依照黑启动电源特性和运营方式完毕黑启动电源启动；c)黑启动电源启动成功后，合理投入继电保护和安全自动装置；d)依照当前系统发电容量、系统功率平衡约束和潮流约束，投入适量负荷；e) 依照系统潮流约束和稳定约束，投入系统内其她分布式电源，逐渐扩大供电范畴，使孤岛系统转入正常运营。6分布式电源孤岛运营控制规范编制说明目次1 编制背景.92 编制重要原则 .93 与其他法规原则关系 .94 重要工作过程 .95 原则构造和内容 .96 条文阐明.1081编制背景本原则根据关于下达 年度公司技术原则制修订筹划告知(国家电网科50 号文) 规定编写。分布式发电技术是缓和能源危机及环境治理压力有效手段，在国内外受到广泛关注，整体发展态 势良好，但基于公共电网运营检修安全性考虑，当前国内外有关原则中均明确规定分布式电源并网点 电压、频率异常时需在规定期间内退出运营。上述规定在保障公共点电网安全运营同步，客观上忽视 了分布式电源筹划孤岛运营能力，减少了分布式能源综合运用效率。因而，应针对具备安全离网运营 能力分布式电源及就地负荷构成分布式电源孤岛系统，从原则层面对其运营控制方式进行规范，保 证离网运营时孤岛系统安全稳定性，实现分布式能源高效应用。2编制重要原则本原则编制原则是遵守既有有关法律、条例、原则和导则等，兼顾电网运营和分布式电源发展 规定。与本系列原则有关国家法律法规涉及：中华人民共和国可再生能源法（修订）、中华人民共 和国电力法、电网调度管理条例和供用电营业规则等。原则编制秉持增进分布式电源科学、有序发展目的，结合全面服务于分布式电源工作规定，为充分发挥分布式电源积极作用，提供技术 支持。3与其她原则文献关系本原则编制过程中参照了既有 IEEE 关于分布式电源孤岛系统运营控制，以及国内电力行业分布式电源 接入有关原则规范，重要有 IEEE 1547.4-分布式孤岛电力系统设计、操作和集成指南草案、DL/T 1040电网运营准则、DL/T721 配电自动化系统远方终端和 DL/T814 配电自动化系统功能规 范。本原则与分布式电源接入电网技术规定、分布式电源接入配电网运营控制规范和分布式电 源接入配电网测试技术规范、分布式电源接入配电网监控系统功能规范等原则共同作为分布式电源 接入电网系列原则。4重要工作过程 年 2 月，按照国家电网公司下达 年技术原则制修订筹划（国家电网科50 号） 安排，确立原则编制工作总体目的，拟定参编单位及人员，成立编制工作小组。工作小组调研了国内 分布式电源基本状况，在此基本上开展编制工作。 年 8 月，工作组完毕了原则草稿编写，并在北京召开了原则草稿审查会，专家组对原则各章节条款进行了认真审查，提出了审查意见。 年 4 月，工作组结合专家组关于草稿讨论审查意见及公司分布式电源有关最新管理规定， 工作组对原则进行了修改完善，完毕征求意见稿编写，并采用会审形式邀请公司范畴内专家对原则进行 评审。 年 5 月，工作组针对征求意见稿评审意见对原则进行了讨论和修改完善，形成了本原则送 审稿，并在北京召开送审稿评审会，审查结论为：专家组一致批准分布式电源孤岛运营控制规范送 审稿通过审查，批准编制组按专家审查意见修改完善后形成报批稿上报。5原则构造和内容本原则分 8 章：第 1 章“范畴”，规定了本原则重要内容和合用范畴。第 2 章“规范性引用文献”，列出了本原则所引用原则、导则、规范、规程和关于文献。Q/GDW 11272第 3 章“术语和定义”，对本原则采用、但未在引用原则中定义重要术语进行了定义。第 4 章“基本规定”规定了分布式电源孤岛运营模式下并离网转换、有功控制与电压调节、孤岛系 统监控、通信、保护配备、黑启动等方面基本运营控制原则和规定。第 5 章“分布式电源孤岛转换控制”明确了分布式电源孤岛系统并离网转换控制原则和办法。第 6 章“有功控制与电压调节”规定了孤岛运营条件下电源及负荷控制原则，并对并网完毕后 运营控制原则进行了补充阐明。第 7 章“分布式电源孤岛系统监控”规定了分布式电源孤岛系统监控基本功能规定，系统架构及 各单元功能规定。第 8 章“通信”规定了分布式电源孤岛系统通信连接方式、通信可靠性规定及接入电力通信网方 式。第 9 章“继电保护与安全自动装置”规定了保护定值整定、更新及安全自动装置配备基本原则。第 10 章“分布式电源孤岛系统黑启动控制”规定了分布式电源孤岛系统黑启动过程中电源配备、安全管控办法，并对典型黑启动过程进行了规范。6条文阐明本原则第 1 章，明确合用于筹划孤岛运营状态下以同步发电机、感应发电机、变流器等形式接入35kV 及如下电压级别电网分布式电源，既强调了筹划孤岛特定运营状态，又避免了按分布式电源 能源种类进行分类复杂状况。本原则第 3.3 条，明确了“分布式电源孤岛系统”是指由分布式电源、就地负荷及有关保护、监视 及控制装置构成在筹划孤岛运营状态下形成独立于公共电网运营自治系统。为保证系统离网运 行能力，系统内须至少包括一种电压、频率可调分布式电源，作为孤岛系统电压支撑电源。本原则第 3.4 条，明确了“分布式电源孤岛系统并网点”为孤岛系统与外部电网进行并离网切换电 气连接点，当孤岛系统与电网存在各种电气连接点时，应具备相应闭锁和切换机制，保证该并网点唯 一性。本原则第 4 章中“基本规定”，规范了分布式电源孤岛系统所涉及运营控制、继电保护、监控与 通信、黑启动控制等方面基本原则及规定。本原则第 5.2.1 条，规定了分布式电源孤岛系统重新并网电气条件，明确了接入不同电压级别孤 岛系统重新并网所应遵循相应管理规定，该规定与 Q/GDW 667分布式电源接入配电网运营控制规范 有关规定保持一致。本原则第 5.2.4 条，明确了分布式电源孤岛系统停电切换方式下重新并网详细环节，强调了孤岛 系统内分布式电源及负荷退出运营后，一方面完毕后电源并网，继而投入系统内负荷，减少重新并网对 配电网冲击。本原则第 6.1 条，明确了分布式电源孤岛系统稳定运营基本条件，即应通过内部电源和负荷维持 系统功率平衡。本原则第 6.2 条，强调了分布式电源孤岛系统应具备一定功率调节裕度，可以在电源出力及负荷波 动时，通过功率迅速调节实现系统恢复稳定。本原则第 6.6 条，明确了分布式电源孤岛系统成功并网后运营控制应满足 Q/GDW 667分布式电 源接入配电网运营控制规范有关规定。本原则第 7.1 条，提出了分布式电源孤岛系统监控功能典型架构，该架构中管控层是分布式电源孤 岛系统监控和管理中心，下设电源监控单元、负荷监控单元及并网点监控单元，负责对底层终端设备 运营状态进行监测和调节。本原则第 7.6 条，规范了分布式电源孤岛系统电源监控单元基本功能，其中电源范畴涉及分布式10Q/GDW 11272电源、储能系统及无功补偿设备（无功电源）。本原则第 7.8 条，规范了分布式电源孤岛系统并网点监控单元基本功能，其中并网点监控涉及 系统侧及电源侧两侧运营工况，保证孤岛系统并离网安全转换。本原则第 8.4 条，对监控系统通信功能提出了量化规定，且与配电自动化系统有关规定保持一 致。本原则第 9.1 条，规范了分布式电源孤岛系统涉网保护和孤岛系统内部保护配备原则。本原则第 10.1 条，规范了分布式电源孤岛系统黑启动电源配备原则，即黑启动电源应具备自启 动能力且调节能力强，可觉得不具备自启动能力电源提供稳定并网跟踪电压，进而逐渐扩大供电范 围。本原则第 10.4 条，规范了分布式电源孤岛系统黑启动操作流程。为避免黑启动电源由于过负荷造 成启动失败，应一方面切断孤岛内所有负荷；另一方面，在黑启动电源投入后，需逐渐投入安全自动装置，保 证系统黑启动过程中安全稳定性；最后，在投入负荷及其她类型分布式电源前应进行潮流校验，保证系 统功率平衡，电压偏差满足有关规定。