一種符合iec61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)信息通信的建模方法，具體涉及一種符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法。該方法包括下述步驟：<1>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)進行信息服務(wù)映射；<2>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的服務(wù)器進行建模；<3>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)備進行建模。該方法首次提出符合IEC61850及其兼容規(guī)范IEC61400-25的微電網(wǎng)分層控制架構(gòu)設(shè)計方法，對微網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的各層IED進行了功能建模，實現(xiàn)微網(wǎng)設(shè)備間的互操作，降低一致性測試技術(shù)門檻，有助于微網(wǎng)設(shè)備更新?lián)Q代和即插即用。
【專利說明】—種符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微電網(wǎng)信息通信的建模方法，具體涉及一種符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)。微電網(wǎng)中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃?xì)廨啓C、燃料電池、光伏電池、小型風(fēng)力發(fā)電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。
[0003]微電網(wǎng)的運行控制對微電網(wǎng)高效可靠經(jīng)濟運行具有重要意義。在典型的分層控制架構(gòu)中(參照圖2)，微電網(wǎng)集中控制器起到承上啟下的作用:一方面接受上層主站能量調(diào)度指令并下發(fā)給底層的分布式電源控制單元，另一方面實時監(jiān)測底層設(shè)備狀態(tài)，并上送到能量管理平臺。其中，微網(wǎng)集中控制器還具有獨立控制底層設(shè)備的功能，此時控制器以系統(tǒng)穩(wěn)定運行為目標(biāo)，在儲能系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)等電源的可控范圍內(nèi)完成實時調(diào)度，必要時對負(fù)荷進行分級投切，維持系統(tǒng)電壓幅值、頻率穩(wěn)定。
[0004]隨著傳統(tǒng)一次能源的日益短缺及環(huán)境保護壓力的增大，分布式發(fā)電、微電網(wǎng)技術(shù)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來。但在技術(shù)的推廣和應(yīng)用過程中也存在一些問題。主要體現(xiàn)在各個制造商按照適合自己設(shè)備通信協(xié)議開發(fā)的微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，增加了智能大電網(wǎng)和電力調(diào)度部門對微電網(wǎng)監(jiān)控和調(diào)度的難度，大大增加了二次開發(fā)的成本，減緩了微電網(wǎng)的發(fā)展步伐。
[0005]IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是目前電力事業(yè)領(lǐng)域中主流的通信協(xié)議，最初應(yīng)用在變電站自動化系統(tǒng)(SAS)領(lǐng)域，是一套以實現(xiàn)智能電子設(shè)備之間的互操作性和互換性為目的的面向電力系統(tǒng)對象統(tǒng)一建模的標(biāo)準(zhǔn)體系。目前該標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用已擴展到配電自動化系統(tǒng)及分布式可再生能源應(yīng)用領(lǐng)域。IEC61860-7-420中針對柴油發(fā)電機組、太陽能電池發(fā)電、燃料電池和熱電聯(lián)產(chǎn)四種方式的分布式能源提出了系統(tǒng)建模模板，IEC61400-25系列標(biāo)準(zhǔn)針對風(fēng)力發(fā)電專門制定了相關(guān)建模規(guī)范，該標(biāo)準(zhǔn)與IEC61850標(biāo)準(zhǔn)是兼容的，是對其的一種繼承。遵循IEC61850標(biāo)準(zhǔn)通信模型的微電源可以很容易地實現(xiàn)不同廠家設(shè)備的互換性和互操作，有利于構(gòu)建具備“即插即用”特性的微電網(wǎng)運行控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，該方法首次提出符合IEC61850及其兼容規(guī)范IEC61400-25的微電網(wǎng)分層控制架構(gòu)設(shè)計方法，對微網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的各層IED進行了功能建模，實現(xiàn)微網(wǎng)設(shè)備間的互操作，降低一致性測試技術(shù)門檻，有助于微網(wǎng)設(shè)備更新?lián)Q代和即插即用。
[0007]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:[0008]本發(fā)明提供一種符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法,所述微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)包括依次連接的能量管理層、集中控制層和就地控制層，所述能量管理層對應(yīng)電力系統(tǒng)中的站控層；所述集中控制層和就地控制層對應(yīng)電力系統(tǒng)中的間隔層，電力系統(tǒng)包括過程層，所述過程層為電網(wǎng)一次設(shè)備，包括線路測控終端和開關(guān)；
[0009]所述能量管理層包括微網(wǎng)能量管理主站；所述集中控制層包括微網(wǎng)集中控制器；所述就地控制層包括分布式電源控制器、負(fù)荷控制器和線路測控保護裝置；
[0010]其改進之處在于，所述方法包括下述步驟:
[0011]<1>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)進行信息服務(wù)映射；
[0012]<2>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的服務(wù)器進行建模；
[0013]<3>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)備進行建模。
[0014]進一步地，所述步驟〈1>中，微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)與數(shù)字化變電站不同的物理設(shè)備包括:物理量量測設(shè)備、一次能量轉(zhuǎn)換裝置(如風(fēng)機、光伏組件等)和并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置(整流、逆變接口)；所述一次能源轉(zhuǎn)換裝置、并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置的建模統(tǒng)一在分布式電源控制器中完成；
[0015]對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)進行信息服務(wù)映射包括:
[0016]A、建立過程層采集網(wǎng)；
[0017]B、間隔層建模；和
[0018]C、站控層建模。
[0019]進一步地，所述A中，過程層包括智能開關(guān)設(shè)備、電子式電壓、電流互感器以及合并單兀；
[0020]建立過程層采集網(wǎng)包括:采集線路測控保護裝置電壓電流采樣值及開關(guān)狀態(tài)值傳送數(shù)據(jù)為實時數(shù)據(jù)，方式為:建立過程總線，采用采樣值SAV及變電站事件GOOSE專網(wǎng)或共網(wǎng)傳輸?shù)目焖賵笪膶崿F(xiàn)；
[0021]分布式電源控制器與分布式電源之間采用內(nèi)部總線傳輸實時采樣數(shù)據(jù)及控制信息，內(nèi)部總線包括CAN總線和Modbus總線。
[0022]進一步地，所述采樣值傳輸模型面向分布式電源控制器或線路測控保護裝置基本采樣量測數(shù)據(jù)的獲取，變電站事件模型是微網(wǎng)集中控制器與并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置控制及狀態(tài)信息的交互；
[0023]所述B中，間隔層設(shè)備包括微網(wǎng)集中控制器、分布式電源控制器、環(huán)境檢測儀及線路測控保護裝置；微網(wǎng)集中控制器與分布式電源控制器、環(huán)境檢測儀及線路測控保護裝置之間的信息交互包括測量值、狀態(tài)值及控制信息；微網(wǎng)集中控制器采用實時控制策略，所述測量值、狀態(tài)值及控制信息采用GOOSE協(xié)議發(fā)布訂閱方式傳送。
[0024]進一步地，所述C中，間隔層設(shè)備與微網(wǎng)能量管理主站之間基于多媒體信息服務(wù)MMS通信完成日志、報警、“四遙”及能量調(diào)度；間隔層設(shè)備間的多媒體信息服務(wù)MMS通信應(yīng)用于變電站時間GOOSE控制塊的參數(shù)設(shè)置及獲取，采用雙邊關(guān)聯(lián)服務(wù)的客戶端/服務(wù)器模式；(雙邊關(guān)聯(lián)服務(wù)是一種請求響應(yīng)機制，即客戶端發(fā)起請求后，服務(wù)器必須正確響應(yīng)，通訊才能正確進行，單邊關(guān)聯(lián)則是以廣播形式通信，不需要響應(yīng))
[0025]站控層與間隔層信息交換服務(wù)及功能映射方式為:
[0026](I)遙控、遙調(diào)操作采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的控制服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的寫操作；
[0027](2)參數(shù)整定操作采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的定值組服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的寫操作。
[0028](3)變化遙信、S0E、報警功能采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的報告服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)MMS的報告操作；
[0029](4)日志查詢采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的日志服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S日志操作。
[0030]進一步地，所述步驟〈2>中，所述微網(wǎng)分層控制系統(tǒng)中的服務(wù)器建模采用標(biāo)準(zhǔn)建模原則，即按照通信方式劃分訪問點，其中分布式電源控制IED、微電網(wǎng)集中控制IED、環(huán)境監(jiān)測IED、線路測控保護IED分別建立麗S、G00SE兩個訪問點，微網(wǎng)能量管理主站設(shè)置多媒體信息服務(wù)麗S訪問點。
[0031]進一步地，所述步驟〈3>中，符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)邏輯設(shè)備建模包括:
[0032](一)微網(wǎng)能量管理主站IED(IED指智能電子設(shè)備):主站功能設(shè)置單一邏輯設(shè)備LD，邏輯節(jié)點分別設(shè)置人機接口 IHM1、自動歸檔管理IARC、功率預(yù)測WPF0、告警管理CALH、物理信息邏輯節(jié)點LPHD、公共信息邏輯節(jié)點LLNO ；
[0033]其中，物理信息邏輯節(jié)點LPHD及公共信息邏輯節(jié)點LLNO為每個邏輯設(shè)備必備的邏輯節(jié)點，分別描述物理設(shè)備的銘牌信息及邏輯設(shè)備銘牌及公用信息；
[0034](二)微網(wǎng)集中控制器IED:微網(wǎng)集中控制器設(shè)置單一邏輯設(shè)備，邏輯節(jié)點分別設(shè)置并網(wǎng)點開關(guān)運行模式D0PM、并網(wǎng)點狀態(tài)DPST、分布式電源經(jīng)濟調(diào)度參數(shù)DCCT、并網(wǎng)點熔絲XFUS、并網(wǎng)點開關(guān)XCBR、開關(guān)控制器CSW1、并網(wǎng)點量測MMXU ；
[0035](三)分布式電源控制器IED:
[0036]分布式電源包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制器連接；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器連接；所述儲能發(fā)電系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)控制器連接；
[0037]①風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制IED:風(fēng)機模型參考IEC61400-25-2標(biāo)準(zhǔn)，按功能分別設(shè)置出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、風(fēng)機逆變器控制WCNV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、風(fēng)機控制WTUR、槳葉控制WT0R、傳動控制WTRM、發(fā)電機WGEN、有功控制WAPC、無功控制WRPC和報警信息WALM ；
[0038]②光伏發(fā)電系統(tǒng)控制IED:設(shè)置出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、逆變器控制ZINV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、光伏陣列DPVE、光伏陣列控制DPVC、追日跟蹤DTRC、光伏控制器特性DRCT、光伏控制器狀態(tài)DRCS、光伏控制器控制DRCC、光伏控制器經(jīng)濟分?jǐn)侱CCT和動作序列FSEQ ；
[0039]③儲能控制IED:出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、逆變器控制ZINV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、電池狀態(tài)ZBAT、電池控制ZBTC、儲能控制器特性DRCT、儲能控制器狀態(tài)DRCS、儲能控制器控制DRCC、儲能控制器經(jīng)濟分?jǐn)侱CCT、動作序列FSEQ。
[0040]④環(huán)境監(jiān)測IED:光伏環(huán)境參數(shù)MMET和風(fēng)力環(huán)境參數(shù)WMET ；
[0041]⑤線路測控保護IED:線路測控保護IED按功能劃分為測控邏輯設(shè)備LD及保護邏輯設(shè)備LD ;邏輯節(jié)點設(shè)置為:測控邏輯設(shè)備LD設(shè)置開關(guān)控制器CSW1、負(fù)荷開關(guān)XSW1、量測MMXU、諧波監(jiān)測MHA1、不平衡電流測量MSQ1、電路互感器TCTR、電壓互感器TVTR和通用輸入輸出GGIO ；
[0042]保護邏輯設(shè)備LD邏輯節(jié)點設(shè)置為:公共信息邏輯節(jié)點LLN0、物理信息邏輯節(jié)點LPHD、瞬時過電流保護P10C、延時過電流保護PTOC和方向接地保護PSDE。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明達到的有益效果是:
[0044]本發(fā)明提供的符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，區(qū)別于單一的IEC61850-7-420規(guī)定的邏輯節(jié)點建模，首次提出符合IEC61850及其兼容規(guī)范IEC61400-25的完整微電網(wǎng)分層控制架構(gòu)設(shè)計方法，對微網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的站控層、間隔層關(guān)鍵系統(tǒng)和設(shè)備進行了功能建模，重點豐富了風(fēng)力發(fā)電建模信息，實現(xiàn)微網(wǎng)設(shè)備間的互操作，降低一致性測試技術(shù)門檻，有助于微網(wǎng)設(shè)備更新?lián)Q代和即插即用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是本發(fā)明提供符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法流程圖；
[0046]圖2是微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)示意圖；
[0047]圖3是本發(fā)明提供的微電網(wǎng)信息通信架構(gòu)圖；
[0048]圖4是本發(fā)明提供的分布式電源控制IED建模圖；
[0049]圖5是本發(fā)明提供的關(guān)鍵裝置及系統(tǒng)建模圖；
[0050]圖6是本發(fā)明提供的分層控制信息走向圖。
【具體實施方式】
[0051]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細(xì)說明。
[0052]本發(fā)明提供符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法流程圖如圖1所示，所述微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)包括依次連接的能量管理層、集中控制層和就地控制層，所述能量管理層對應(yīng)電力系統(tǒng)中的站控層；所述集中控制層和就地控制層對應(yīng)電力系統(tǒng)中的間隔層，電力系統(tǒng)包括過程層，所述過程層為電網(wǎng)一次設(shè)備，包括線路測控終端和開關(guān)；所述能量管理層包括微網(wǎng)能量管理主站；所述集中控制層包括微網(wǎng)集中控制器；所述就地控制層包括分布式電源控制器、負(fù)荷控制器和線路測控保護裝置；
[0053]所述方法包括下述步驟:
[0054]<1>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)進行信息服務(wù)映射:
[0055]微電網(wǎng)系統(tǒng)與數(shù)字化變電站不同的主要物理設(shè)備有:物理量量測設(shè)備、一次能量轉(zhuǎn)換設(shè)備(如風(fēng)機、光伏組件等)和并網(wǎng)發(fā)電設(shè)備(整流、逆變接口)。其中物理量量測設(shè)備可以按照采樣值傳輸(SAV)的發(fā)布訂閱模式建立信息模型；一次能量轉(zhuǎn)換裝置可根據(jù)各自的轉(zhuǎn)換原理建立變電站事件(GOOSE )的發(fā)布訂閱息模型或米樣值傳輸?shù)陌l(fā)布訂閱信息模型；并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置按照其功能的不同需要建立采樣值傳輸?shù)陌l(fā)布訂閱信息模型和變電站事件發(fā)布訂閱信息模型。其中采樣值傳輸模型主要面向就地層分布式電源控制器或線路測控保護裝置的過程層基本采樣量測數(shù)據(jù)獲取，變電站事件模型主要是微網(wǎng)集中控制單元與并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置控制及狀態(tài)信息的交互。微網(wǎng)能量管理主站與微網(wǎng)集中控制器及分布式電源、線路測控裝置的通信采用麗S通信，實現(xiàn)報警、日志、控制(經(jīng)濟調(diào)度)、SOE等功能。[0056]微電網(wǎng)分層控制架構(gòu)信息服務(wù)映射應(yīng)根據(jù)傳輸信息的實時性要求，選擇適當(dāng)信息交互模型及通訊映射方式。為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明將分布式電源一次能源轉(zhuǎn)換裝置、并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置的建模統(tǒng)一在分布式電源控制單元中完成，信息服務(wù)映射包括下述步驟:
[0057]A、建立過程層采集網(wǎng):
[0058]線路測控終端電壓電流采樣值及開關(guān)狀態(tài)值傳送。這部分?jǐn)?shù)據(jù)屬于實時數(shù)據(jù)，需采用快速報文。目前常用的方式是建立過程總線，采用SAV及GOOSE專網(wǎng)或共網(wǎng)傳輸。上述配置與傳統(tǒng)數(shù)字變電站一致，在圖3系統(tǒng)通信配置圖中未特別注釋。分布式電源控制器與分布式電源之間米用內(nèi)部總線(如CAN、Modbus)傳輸實時米樣數(shù)據(jù)及控制信息。
[0059]B、間隔層建模:
[0060]在IED對象內(nèi)構(gòu)建Server對象且至少包含一個Server對象。Server描述了物理設(shè)備外部可見(可訪問)的行為，每個Server至少有一個訪問點。過程層自動化的間隔層設(shè)備對上與站控層設(shè)備通信，對下與過程層設(shè)備通信，可采用不同的訪問點分別與站控層和過程層進行通信。間隔層設(shè)備對站控層設(shè)備的向上通信，其內(nèi)容是對實時性要求不高的MMS報文，可以單獨創(chuàng)建一個訪問點完成對變電站層設(shè)備的通信。在此訪問點下選擇具有MMS報文通信需求的功能組來構(gòu)建邏輯設(shè)備。間隔層設(shè)備對過程層設(shè)備的向下通信，其內(nèi)容是對實時性要求很高的GOOSE報文和SAV報文，可創(chuàng)建兩個訪問點分別完成對過程層設(shè)備的GOOSE通信和SAV通信。
[0061]間隔層設(shè)備包括微網(wǎng)集中控制器、分布式電源控制器、環(huán)境檢測儀及線路測控保護裝置。微網(wǎng)集中控制器與上述設(shè)備之間的信息交互包括測量值、狀態(tài)值及控制信息。微網(wǎng)集中控制器采用實時控制策略，因此上述信息采用GOOSE協(xié)議發(fā)布訂閱方式傳送。
[0062]C、站控層建模:
[0063]間隔層設(shè)備與微網(wǎng)能量管理主站之間基于多媒體信息服務(wù)MMS通信完成日志、報警、“四遙”及能量調(diào)度；間隔層設(shè)備間的多媒體信息服務(wù)麗S通信應(yīng)用于變電站時間GOOSE控制塊的參數(shù)設(shè)置及獲取，采用雙邊關(guān)聯(lián)服務(wù)的客戶端/服務(wù)器模式；
[0064]雙邊關(guān)聯(lián)是一種請求響應(yīng)機制，即客戶端發(fā)起請求后，服務(wù)器必須正確響應(yīng)，通訊才能正確進行，單邊關(guān)聯(lián)則是以廣播形式通信，不需要響應(yīng)。
[0065]站控層與間隔層信息交換服務(wù)及功能映射方式為:
[0066](I)遙控、遙調(diào)操作采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的控制服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的寫操作；
[0067](2)參數(shù)整定操作采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的定值組服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的寫操作。
[0068](3)變化遙信、S0E、報警功能采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的報告服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)MMS的報告操作；
[0069](4)日志查詢采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的日志服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S日志操作。
[0070]<2>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的服務(wù)器進行建模:微網(wǎng)控制架構(gòu)服務(wù)器建模采用標(biāo)準(zhǔn)建模原則，即按照通信方式劃分訪問點(Accesspoint)，其中分布式電源控制IED、微電網(wǎng)集中控制IED、環(huán)境監(jiān)測IED、線路測控保護IED分別建立MMS、G00SE兩個訪問點，能量管理系統(tǒng)設(shè)置麗S訪問點。[0071]<3>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)備進行建模:
[0072]微電網(wǎng)中的分布式電源通常是將太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉崔D(zhuǎn)化成電能再經(jīng)過電力電子裝置并網(wǎng)的，IEC61850-7-402中依據(jù)分布式電源并網(wǎng)發(fā)電的特性對微電網(wǎng)系統(tǒng)中與分布式電源相關(guān)的邏輯設(shè)備進行了定義能量轉(zhuǎn)換器可以細(xì)分成微型燃?xì)廨啓C、燃料電池、光伏系統(tǒng)、風(fēng)輪機、柴油發(fā)電機、燃?xì)廨啓C等多個邏輯設(shè)備，各個邏輯設(shè)備因為能源的轉(zhuǎn)換方式不同所包含的邏輯節(jié)點和數(shù)據(jù)也不同；變流裝置包括直流到交流、變頻、電壓等級轉(zhuǎn)換等多種；蓄能設(shè)備包括電池、水泵超導(dǎo)蓄能裝置、飛輪微型飛輪等多種。微電網(wǎng)系統(tǒng)為了充分利用風(fēng)電、太陽能發(fā)電等間歇性可再生能源，需要對分布式電源進行發(fā)電預(yù)測，“指導(dǎo)”微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)制定能量管理策略，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)可靠運行。為準(zhǔn)確實現(xiàn)分布式電源出力預(yù)測，微電網(wǎng)系統(tǒng)需要對光照、溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等環(huán)境參數(shù)，上述參數(shù)需要對相關(guān)環(huán)境監(jiān)測設(shè)備進行邏輯建模。
[0073]在邏輯設(shè)備LD內(nèi)構(gòu)建邏輯節(jié)點LN，至少包含三個邏輯節(jié)點LN，即表示邏輯裝置公用信息的邏輯節(jié)點零(LLN0)、物理裝置公用信息的邏輯節(jié)點LPHD和其他功能應(yīng)用的邏輯節(jié)點(如PIDS、XCBR等)。根據(jù)前面的功能分析，通過與標(biāo)準(zhǔn)IEC61850-7-4和IEC61850-7-420部分LN功能描述和應(yīng)用場合的綜合對比，選取適當(dāng)?shù)腖N來構(gòu)建模型。把需要通信的每個最小功能單元建模為一個LN。
[0074](一)微網(wǎng)能量管理主站IED(IED指智能電子設(shè)備):主站功能設(shè)置單一邏輯設(shè)備LD，邏輯節(jié)點分別設(shè)置人機接口 IHM1、自動歸檔管理IARC、功率預(yù)測WPF0、告警管理CALH、物理信息邏輯節(jié)點LPHD、公共信息邏輯節(jié)點LLNO ；
[0075]其中，物理信息邏輯節(jié)點LPHD及公共信息邏輯節(jié)點LLNO為每個邏輯設(shè)備必備的邏輯節(jié)點，分別描述物理設(shè)備的銘牌信息及邏輯設(shè)備銘牌及公用信息；
[0076](二)微網(wǎng)集中控制器IED:微網(wǎng)集中控制器設(shè)置單一邏輯設(shè)備，邏輯節(jié)點分別設(shè)置并網(wǎng)點開關(guān)運行模式D0PM、并網(wǎng)點狀態(tài)DPST、分布式電源經(jīng)濟調(diào)度參數(shù)DCCT、并網(wǎng)點熔絲XFUS、并網(wǎng)點開關(guān)XCBR、開關(guān)控制器CSW1、并網(wǎng)點量測MMXU ；
[0077](三)分布式電源控制器IED:
[0078]分布式電源包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制器連接；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器連接；所述儲能發(fā)電系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)控制器連接；
[0079]①風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制IED:風(fēng)機模型參考IEC61400-25-2標(biāo)準(zhǔn)，按功能分別設(shè)置出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、風(fēng)機逆變器控制WCNV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、風(fēng)機控制WTUR、槳葉控制WT0R、傳動控制WTRM、發(fā)電機WGEN、有功控制WAPC、無功控制WRPC和報警信息WALM ；
[0080]②光伏發(fā)電系統(tǒng)控制IED:設(shè)置出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、逆變器控制ZINV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、光伏陣列DPVE、光伏陣列控制DPVC、追日跟蹤DTRC、光伏控制器特性DRCT、光伏控制器狀態(tài)DRCS、光伏控制器控制DRCC、光伏控制器經(jīng)濟分?jǐn)侱CCT和動作序列FSEQ ；
[0081]③儲能控制IED:出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、逆變器控制ZINV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、電池狀態(tài)ZBAT、電池控制ZBTC、儲能控制器特性DRCT、儲能控制器狀態(tài)DRCS、儲能控制器控制DRCC、儲能控制器經(jīng)濟分?jǐn)侱CCT、動作序列FSEQ。[0082]④環(huán)境監(jiān)測IED:光伏環(huán)境參數(shù)MMET和風(fēng)力環(huán)境參數(shù)WMET ；
[0083]⑤線路測控保護IED:線路測控保護IED按功能劃分為測控邏輯設(shè)備LD及保護邏輯設(shè)備LD ;邏輯節(jié)點設(shè)置為:測控邏輯設(shè)備LD設(shè)置開關(guān)控制器CSW1、負(fù)荷開關(guān)XSW1、量測MMXU、諧波監(jiān)測MHA1、不平衡電流測量MSQ1、電路互感器TCTR、電壓互感器TVTR和通用輸入輸出GGIO ；
[0084]保護邏輯設(shè)備LD邏輯節(jié)點設(shè)置為:公共信息邏輯節(jié)點LLN0、物理信息邏輯節(jié)點LPHD、瞬時過電流保護P10C、延時過電流保護PTOC和方向接地保護PSDE。
[0085]本發(fā)明提供的分層控制信息走向圖如圖6所示，微電網(wǎng)能量管理主站分別與線路測控IED、微電網(wǎng)控制IED和環(huán)境監(jiān)測IED進行信息傳輸，微電網(wǎng)控制IED分別與下層的光伏控制IED、儲能控制IED和風(fēng)機控制IED進行信息傳輸。
[0086]具體描述用下述表1表不:
[0087]表1信息走向圖
【權(quán)利要求】
1.一種符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法,所述微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)包括依次連接的能量管理層、集中控制層和就地控制層，所述能量管理層對應(yīng)電力系統(tǒng)中的站控層；所述集中控制層和就地控制層對應(yīng)電力系統(tǒng)中的間隔層，電力系統(tǒng)包括過程層，所述過程層為電網(wǎng)一次設(shè)備，包括線路測控終端和開關(guān)； 所述能量管理層包括微網(wǎng)能量管理主站；所述集中控制層包括微網(wǎng)集中控制器；所述就地控制層包括分布式電源控制器、負(fù)荷控制器和線路測控保護裝置； 其特征在于，所述方法包括下述步驟: <1>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)進行信息服務(wù)映射； <2>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的服務(wù)器進行建模； <3>對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的邏輯設(shè)備進行建模。
2.如權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，其特征在于，所述步驟〈1>中，微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)與數(shù)字化變電站不同的物理設(shè)備包括:物理量量測設(shè)備、一次能量轉(zhuǎn)換裝置和并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置；所述一次能源轉(zhuǎn)換裝置、并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置的建模統(tǒng)一在分布式電源控制器中完成； 對微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)進行信息服務(wù)映射包括: A、建立過程 層采集網(wǎng)； B、間隔層建模；和 C、站控層建模。
3.如權(quán)利要求2所述的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，其特征在于，所述A中，過程層包括智能開關(guān)設(shè)備、電子式電壓、電流互感器以及合并單元； 建立過程層采集網(wǎng)包括:采集線路測控保護裝置電壓電流采樣值及開關(guān)狀態(tài)值傳送數(shù)據(jù)為實時數(shù)據(jù)，方式為:建立過程總線，采用采樣值SAV及變電站事件GOOSE專網(wǎng)或共網(wǎng)傳輸?shù)目焖賵笪膶崿F(xiàn)； 分布式電源控制器與分布式電源之間采用內(nèi)部總線傳輸實時采樣數(shù)據(jù)及控制信息，內(nèi)部總線包括CAN總線和Modbus總線。
4.如權(quán)利要求2所述的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法,其特征在于，所述米樣值傳輸模型面向分布式電源控制器或線路測控保護裝置基本采樣量測數(shù)據(jù)的獲取，變電站事件模型是微網(wǎng)集中控制器與并網(wǎng)發(fā)電轉(zhuǎn)換裝置控制及狀態(tài)信息的交互； 所述B中，間隔層設(shè)備包括微網(wǎng)集中控制器、分布式電源控制器、環(huán)境檢測儀及線路測控保護裝置；微網(wǎng)集中控制器與分布式電源控制器、環(huán)境檢測儀及線路測控保護裝置之間的信息交互包括測量值、狀態(tài)值及控制信息；微網(wǎng)集中控制器采用實時控制策略，所述測量值、狀態(tài)值及控制信息采用GOOSE協(xié)議發(fā)布訂閱方式傳送。
5.如權(quán)利要求2所述的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，其特征在于，所述C中，間隔層設(shè)備與微網(wǎng)能量管理主站之間基于多媒體信息服務(wù)MMS通信完成日志、報警、“四遙”及能量調(diào)度；間隔層設(shè)備間的多媒體信息服務(wù)MMS通信應(yīng)用于變電站時間GOOSE控制塊的參數(shù)設(shè)置及獲取，采用雙邊關(guān)聯(lián)服務(wù)的客戶端/服務(wù)器模式； 站控層與間隔層信息交換服務(wù)及功能映射方式為: (I)遙控、遙調(diào)操作采用抽象通信服務(wù)接口 ACSI的控制服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的寫操作；(2)參數(shù)整定操作采用抽象通信服務(wù)接口ACSI的定值組服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的寫操作。 (3)變化遙信、SOE、報警功能采用抽象通信服務(wù)接口ACSI的報告服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)麗S的報告操作； (4)日志查詢采用抽象通信服務(wù)接口ACSI的日志服務(wù)，映射到多媒體信息服務(wù)MMS日志操作。
6.如權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，其特征在于，所述步驟〈2>中，所述微網(wǎng)分層控制系統(tǒng)中的服務(wù)器建模采用標(biāo)準(zhǔn)建模原則，即按照通信方式劃分訪問點，其中分布式電源控制IED、微電網(wǎng)集中控制IED、環(huán)境監(jiān)測IED、線路測控保護IED分別建立MMS、GOOSE兩個訪問點，微網(wǎng)能量管理主站設(shè)置多媒體信息服務(wù)MMS訪問點。
7.如權(quán)利要求1所述的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)的建模方法，其特征在于，所述步驟〈3>中，符合IEC61850規(guī)范的微電網(wǎng)分層控制系統(tǒng)邏輯設(shè)備建模包括: (一)微網(wǎng)能量管理主站IED:主站功能設(shè)置單一邏輯設(shè)備LD，邏輯節(jié)點分別設(shè)置人機接口 IHM1、自動歸檔管理IARC、功率預(yù)測WPF0、告警管理CALH、物理信息邏輯節(jié)點LPHD、公共信息邏輯節(jié)點LLNO ； 其中，物理信息邏輯節(jié)點LPHD及公共信息邏輯節(jié)點LLNO為每個邏輯設(shè)備必備的邏輯節(jié)點，分別描述物理設(shè)備的銘牌信息及邏輯設(shè)備銘牌及公用信息； (二)微網(wǎng)集中控制器IED:微網(wǎng)集中控制器設(shè)置單一邏輯設(shè)備，邏輯節(jié)點分別設(shè)置并網(wǎng)點開關(guān)運行模式D0PM、并網(wǎng)點狀態(tài)DPST、分布式電源經(jīng)濟調(diào)度參數(shù)DCCT、并網(wǎng)點熔絲XFUS、并網(wǎng)點開關(guān)XCBR、開關(guān)控制器CSW1、并網(wǎng)點量測MMXU ；? (三)分布式電源控制器IED: 分布式電源包括風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)和儲能發(fā)電系統(tǒng)，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制器連接；所述光伏發(fā)電系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)控制器連接；所述儲能發(fā)電系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)控制器連接； ①風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)控制IED:風(fēng)機模型參考IEC61400-25-2標(biāo)準(zhǔn)，按功能分別設(shè)置出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、風(fēng)機逆變器控制WCNV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、風(fēng)機控制WTUR、槳葉控制WT0R、傳動控制WTRM、發(fā)電機WGEN、有功控制WAPC、無功控制WRPC和報警信息WALM ； ②光伏發(fā)電系統(tǒng)控制IED:設(shè)置出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、逆變器控制ZINV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、光伏陣列DPVE、光伏陣列控制DPVC、追日跟蹤DTRC、光伏控制器特性DRCT、光伏控制器狀態(tài)DRCS、光伏控制器控制DRCC、光伏控制器經(jīng)濟分?jǐn)侱CCT和動作序列FSEQ ； ③儲能控制IED:出口開關(guān)控制器CSW1、出口斷路器XSBR、逆變器控制ZINV、直流量測MMDC、交流量測MMXU、電池狀態(tài)ZBAT、電池控制ZBTC、儲能控制器特性DRCT、儲能控制器狀態(tài)DRCS、儲能控制器控制DRCC、儲能控制器經(jīng)濟分?jǐn)侱CCT、動作序列FSEQ。 ④環(huán)境監(jiān)測IED:光伏環(huán)境參數(shù)MMET和風(fēng)力環(huán)境參數(shù)WMET ； ⑤線路測控保護IED:線路測控保護IED按功能劃分為測控邏輯設(shè)備LD及保護邏輯設(shè)備LD ;邏輯節(jié)點設(shè)置為:測控邏輯設(shè)備LD設(shè)置開關(guān)控制器CSW1、負(fù)荷開關(guān)XSW1、量測MMXU、諧波監(jiān)測MHA1、不平衡電流測量MSQ1、電路互感器TCTR、電壓互感器TVTR和通用輸入輸出GGIO ；
保護邏輯設(shè)備LD邏輯節(jié)點設(shè)置為:公共信息邏輯節(jié)點LLN0、物理信息邏輯節(jié)點LPHD、瞬時過電流保護P10C、延時過電流保護PTOC和方向接地保護PSDE。
【文檔編號】G05B19/418GK103543721SQ201310492068
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】季宇, 劉海濤, 吳鳴, 蘇劍, 李洋, 于輝, 李蕊, 呂志鵬, 黃松 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院, 江西省電力科學(xué)研究院