引言

在能源结构向清洁低碳转型的背景下，微电网凭借对太阳能、风能等分布式能源的高效整合能力，成为构建新型电力系统的重要组成部分。与传统大电网相比，微电网具有电源类型多样、运行模式灵活、负荷波动显著等特点，这对其自动化控制提出了更高要求——不仅需要实现对分布式电源、储能装置与负荷的协同调度，还需保障并网与孤岛模式切换的平稳过渡，以及应对各类扰动时的安全稳定运行。当前，微电网自动化控制中仍存在模式切换冲击大、能源调度精度低、抗干扰能力不足等问题，制约了其规模化应用。因此，开展微电网电力系统自动化控制策略的研究与实践，对于推动微电网技术成熟、提升能源利用效率、保障终端供电安全具有重要意义。

一、微电网电力系统自动化控制的核心需求与挑战

（一）多运行模式下的平稳控制需求

微电网的核心运行特性体现在并网与孤岛两种模式的灵活切换，这一过程中电压、频率的稳定控制是首要需求。并网运行时，微电网需与大电网保持同步，接受大电网的电压与频率支撑，同时实现分布式能源的高效并网发电；而当大电网发生故障或需主动离网时，微电网需快速切换至孤岛模式，由储能装置与可控电源承担起电压与频率调节责任，避免对敏感负荷造成冲击。这种模式切换不仅要求控制系统具备快速的状态识别能力，还需通过精准的功率调节消除切换瞬间的功率缺额或盈余，防止电压骤升骤降、频率波动等问题，这对控制策略的响应速度与调节精度提出了严苛挑战。

（二）多元能源的协同调度挑战

微电网内部通常包含光伏、风电等间歇性电源，储能装置以及工商业、居民等各类负荷，多元主体的动态特性差异导致能源调度难度显著增加。光伏、风电的出力受自然条件影响呈现强随机性与波动性，而负荷则随生产生活需求实时变化，若缺乏有效的自动化控制，易出现电源出力与负荷需求不匹配的情况，造成能源浪费或供电不足。

（三）安全稳定运行的控制保障需求

微电网的安全稳定运行依赖于控制系统对各类扰动的快速响应与有效处置。微电网规模虽小，但内部电源类型复杂，故障传播速度快，若发生短路、接地等故障，易导致分布式电源脱网、负荷中断等连锁反应。同时，微电网与大电网的交互过程中，大电网的电压波动、频率扰动也可能通过并网接口传递至微电网内部，影响其运行稳定性。

二、微电网电力系统自动化控制的关键策略

（一）运行模式切换的平滑控制策略

为实现并网与孤岛模式的平稳切换，需构建“预判-调节-切换-维稳”的全流程自动化控制体系。在模式切换前，控制系统通过实时采集微电网与大电网的运行参数，包括电压、频率、功率潮流等，预判切换时机与潜在风险。若为主动切换，提前通过储能装置调整充放电状态，使微电网内部功率趋于平衡；若为故障被动切换，快速触发孤岛模式启动信号，同时切断与大电网的连接。切换过程中，采用虚拟同步发电机技术提升分布式电源的惯性支撑能力，通过自适应PID调节算法实时修正储能装置的输出功率，补偿功率缺额，维持电压与频率稳定。切换完成后，控制系统持续监测微电网运行状态，通过微调电源出力与负荷分配，确保系统稳定运行。

（二）多元能源的协同优化控制策略

基于分层控制架构构建多元能源协同优化系统，实现微电网能源的高效调度。上层为能量管理中心，采用模型预测控制算法，结合分布式电源出力预测、负荷需求预测结果，制定日内滚动的优化调度计划，明确各电源的出力目标与储能装置的充放电策略，以最小化运行成本、最大化清洁能源消纳为目标。中层为协调控制层，实时接收上层调度指令，通过多代理系统技术实现对光伏、风电、储能等单元的协同控制，当实际出力与计划偏差较大时，优先通过储能装置进行功率平抑，若偏差超出储能调节能力，则通过柔性负荷控制实现供需平衡。下层为设备控制层，负责各类设备的实时状态监测与精准控制，确保执行层指令的高效落地。

（三）安全稳定的闭环控制策略

构建“监测-诊断-处置-恢复”的安全稳定闭环控制体系，提升微电网的抗扰动能力。在监测环节，利用分布在微电网各节点的智能传感器与监测装置，实时采集电气量、设备状态等数据，通过高速通信网络传输至控制中心，实现故障的实时感知。在诊断环节，采用故障树分析与人工智能算法相结合的方式，快速识别故障类型、故障位置及故障原因，为处置决策提供依据。在处置环节，控制系统自动发出指令，通过断路器快速隔离故障元件，同时调整健全区域的电源出力与负荷分布，防止故障扩大。在恢复环节，故障排除后，控制系统按照“先重要负荷、后一般负荷”的原则，逐步恢复供电，通过平滑调节电源出力确保恢复过程中系统的稳定。

三、微电网自动化控制策略的实践方向与优化路径

（一）数字化技术的深度融合应用

将数字孪生技术应用于微电网自动化控制实践，构建微电网的虚拟仿真模型，实现物理系统与虚拟系统的实时数据交互。通过虚拟模型模拟不同运行工况、故障场景下的控制效果，为控制策略的优化提供测试平台，减少现场试验的风险与成本。同时，利用大数据分析技术挖掘微电网运行数据中的规律，优化分布式电源出力预测模型与负荷预测模型，提升调度计划的精准度。

（二）控制硬件与软件的性能升级

在硬件方面，采用高性能微处理器与嵌入式控制系统，提升控制指令的运算速度与执行精度，选用具有高可靠性、强抗干扰能力的传感器与执行机构，确保恶劣运行环境下设备的稳定工作。为关键控制设备配备冗余备份系统，当主设备发生故障时，备份设备能够快速切换投入运行，保障控制系统的连续性。在软件方面，开发模块化、标准化的控制软件平台，实现控制策略的灵活配置与升级，引入人工智能算法库，包括神经网络、强化学习等，提升控制策略的自适应能力与智能决策水平。

（三）多场景下的控制策略适配优化

针对不同应用场景的微电网特性，优化适配差异化的自动化控制策略。对于偏远地区的孤立微电网，重点强化储能装置的容量配置与控制策略，提升能源自给率与供电稳定性；对于工业园区微电网，注重与工业负荷的协同控制，通过柔性负荷调节实现错峰用电，降低运行成本；对于城市社区微电网，优先保障居民生活等重要负荷的供电安全，提升分布式能源的就地消纳能力。

结束语

微电网电力系统自动化控制是实现能源清洁高效利用、保障供电安全的核心支撑，其控制策略的科学性与实践性直接关系到微电网的运行质量。本文通过分析微电网自动化控制的核心需求与挑战，从运行模式切换、多元能源协同、安全稳定控制三个维度提出了针对性的控制策略，并结合数字化技术应用、硬软件升级、场景化适配等方向阐述了实践路径。

参考文献

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