面向分布式电源的家庭能效管理系统功能规范

本标准由中国电机工程学会提出。 本标准由中国电机工程学会电力信息化专业委员会技术归口和解释。 本标准起草单位：北京国电通网络技术有限公司、国网天津市电力公司、国网浙江省电力公司、国网江苏省电力公司、国电南瑞科技股份有限公司、中国电力科学研究院、浙江省分布式光伏并网技术研究院、天津华恒电力科技有限公司、天津天海源电气技术有限责任公司。

本标准规定了面向分布式电源的家庭能效管理系统的功能配置、业务功能和主要技术指标。

本标准适用于面向分布式电源的家庭及居民小区的能效管理系统的设计、研发和验收。

李思维、于建成、王旭东、项添春、栾开宁、杨斌、岳靓、刘晓丹、田世明、杨永标、王思宁、王敏、李国栋、戚艳、姚国风、李博、刘茁出、卢欣、徐科、张剑、赵新、厉俊、郭力、许道强、王立涛。

Trenerg建筑能效管理系统主要功能如下：

1. 冷热源、空调、照明、给排水、变配电系统监控

2. 能耗计量

3. 能效分析

4. 绿色技术监控

5. 相关系统集成

6. 优化运行策略

建筑能效管理系统的基本需求主要有以下几点：

1. 监测用能设备的性能、运行状况

2. 呈现能源转换、输配与系统配置及运行效率

3. 能耗计量与分析

4. 优化运行策略

分布式电源并网保护并网保护的定义

分布式电源并网保护定义为 ：安装于公共耦合点处的继电保护措施，能够检测到主电网侧(系统侧)和分布式电源侧发生的故障和其他各种异常情况，并及时将分布式电源与主电网隔离，避免危及主电网的正常运行或者损坏分布式电源装置。并网保护包括防孤岛保护、故障保护以及其他异常保护。

1)对于直接接入到110kV及以上输电网络中的分布式电源，其并网联络线已配置了完善的保护系统，不需要专门的并网保护。因此上述并网保护主要针对接入35kV及以下电压等级的分布式电源。

2)并网保护既不同于分布式电源的发电机保护，也不同于配电网馈线保护，本质上是一种接口保护。上述3类保护的关系可见图1。

其中包括断路器A-D，并网保护安装于公共耦合点的电网侧，一般在并网变压器的高压侧。

当分布式电源单独接入系统时，并网保护功能可与分布式电源的发电机保护功能集成在同一套保护装置中。随着并网容量的增加，分布式电源通常以集群或微电网的方式接入配电网，且常包含嵌入负荷，此时则要求在公共耦合点处配置独立的并网保护。这样，电网公司可以无需关注分布式电源自身的保护配置，只对并网保护提出要求，从而简化保护配合，适应今后大量分布式电源在多种层级的接入要求。

3)在标准IEEE 1547中，从反映系统侧故障、防孤岛以及电能质量等3个方面，给出了并网保护的核心功能要求。显然上述要求都是站在电网的角度考虑并网保护的功能。而在标准IEEE 1547中，则要求并网保护在反映系统侧故障的同时，还能兼顾分布式电源侧故障。在实践中，为分布式电源单元配置哪些保护功能主要由IPP根据自身要求决定，故并网保护依旧应以反映系统侧扰动为主。

分布式电源并网保护并网保护的功能

（1）故障保护

配电网发生故障时，分布式电源持续向故障点提供短路电流，这会给配电网一次设备、保护和重合闸带来诸多不利影响 。

首先，分布式电源的接入改变了配电网的短路电流幅值和分布特征。两个典型的影响是，如果分布式电源的公共耦合点位于馈线保护与故障点之间，那么该分布式电源的“屏蔽效应”会使流过馈线保护的短路电流变小，从而可能导致馈线保护拒动;而如果分布式电源的公共耦合点位于非故障馈线，则可能导致该馈线保护误动。为了减少对配电网保护的影响，要求并网保护在配电网发生故障时能够快速动作以切除分布式电源。

其次，架空线路故障主要为瞬时性故障，提高重合闸的成功率能够显著提高供电可靠性。但是，当配电网故障时，分布式电源的持续供电会使变电站或馈线重合闸的检无压重合失败；即使满足检无压重合条件，分布式电源持续提供的短路电流还会阻碍故障点灭弧而导致重合失败，使瞬时故障变为永久故障；即使能够重合，但由于分布式电源已与主电网失去同步，非同期合闸也会对断路器、分布式电源以及负荷带来很大冲击。所以，并网保护必需在馈线重合闸动作之前及时退出分布式电源，一旦配合失败则会导致严重后果。

除以上影响外，分布式电源的接入还会导致配电网设备损坏并产生过电压，提供的故障电流会使馈线熔断器过早熔断。

（2）防孤岛保护

当分布式电源与公共电网失去电气连接时，出于系统运行、人员设备安全以及电能质量等考虑，目前世界各国的并网标准都要求分布式电源立即退出运行。导致孤岛的原因有2类：一类因故障跳闸；另一类因非故障开关操作，包含人为误操作。

这里需要说明公共耦合点处的防孤岛保护与分布式电源自身防孤岛保护的关系。不同类型的分布式电源，其防孤岛保护的配置要求有所不同。对于变流器型分布式电源，标准明确规定其控制器中需具备孤岛检测能力；对于不具有自励磁能力的感应电机型分布式电源，其不具备孤岛运行能力；而同步电机型分布式电源本身已配置有电压/频率保护，当孤岛内有功、无功不能平衡时，机组会自动退出运行。因此同步电机和感应电机型分布式电源不要求设置防孤岛保护。

这样看来，似乎仅需为变流器型分布式电源配置防孤岛保护。但是，电网运行人员仍希望在公共耦合点配置专门的防孤岛保护。这是因为，在同一PCC下面可能包含多个类型的分布式电源单元，分别采用了不同的孤岛检测方法。例如，变流器型分布式电源多采用主动式孤岛检测，但是此方法在多变流器并网条件下，注入电网的扰动可能互相干扰而产生稀释效应，使得检测性能明显下降;对于同步电机型分布式电源，在其出力和本地负荷基本匹配时，其自身的电压/频率保护有较大的检测盲区。由于存在这些问题，在实践中应评估分布式电源单元自身孤岛检测机制失效的概率和风险。在公共耦合点配置专门的防孤岛保护，有利于提供更为完善的防孤岛保护方案并方便校核，减少因分布式电源自身防孤岛保护失效所带来的安全隐患。

（3）其他功能

1)检同期。当配电网故障切除、馈线重新供电后，分布式电源可以重新并入电网。但非同期重合会给电网设备和分布式电源造成很大的冲击，因此并网保护必须配置检同期继电器，以确保线路不带电。在允许计划性孤岛的情况下，分布式电源的重合情况有如下2种，否则只有第2种重合情况。

a)分布式电源与本地负荷功率匹配。当配电网F处发生故障时，馈线保护A动作切除系统电源，并网保护动作跳开断路器B，分布式电源与本地负荷形成孤岛。故障消除后，系统侧A处重合闸先检无压重合。如果A重合成功，则并网保护进行同期并列，恢复联网运行；否则，并网保护不响应。

b)分布式电源与本地负荷功率不匹配。F故障且馈线保护A动作后，并网保护动作跳开C、D，退出分布式电源，馈线重新供电后，并网保护通过分布式电源出口处的同期检定即可并入分布式电源。

2)不平衡状态检测。当配电网中发生不对称故障时，负序电流可能损坏同步电机型分布式电源，为此并网保护应配备负序过电流保护。

3)逆功率检测。一些并网协议不允许分布式电源向主网负荷供电，此时并网保护中需要配置功率方向元件，检测公共耦合点处的反向潮流。

分布式电源并网保护并网保护的基本配置

并网保护的配置需要考虑分布式电源类型、配电网接地方式、并网规程等多种因素。图2给出了小电流接地配电网中，同步电机型分布式电源的一种并网保护配置方案。

并网保护的相间故障检测可以采用过电流保护、低电压起动的过电流保护或者阻抗保护实现。而接地故障的检测与配电网接地方式有关标准中明确规定分布式电源的接地方式应和电网侧的接地方式保持一致。当配电网为大电流接地方式时，分布式电源不仅会通过故障相提供接地短路电流，还可能存在通过非故障相交换的故障电流，可采用定时限接地过电流保护和方向过电流保护进行故障检测；而在小电流接地方式配电网中，分布式电源不会产生接地故障的馈入电流，此时应配置接地过电压保护。

目前已提出的孤岛检测方法按照信号来源、是否有主动激励可分为被动检测法、主动检测法和联跳。联跳方案可以最大程度消除孤岛检测盲区并提高检测速度。但是，由于并非配电网中所有的保护动作或开关变位都会导致孤岛，所以该方案需进行实时拓扑分析，并在并网保护与断路器之间建立多对多的通信连接。如果考虑到配电网重构，联跳的实现会变得更为复杂且不经济。考虑到这些，被动检测依然是重要的孤岛检测方案。该方案一般配置过/欠电压保护和过/欠频率保护，还可以配置频率变化率保护、相位偏移保护。