專利名稱：用于分布式電力管理的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及電力管理系統(tǒng)的領域，并且更具體地涉及其自動化網(wǎng)絡具有共同身份的一個或更多變電站內的甩負載管理。
背景技術：
通常，電氣或功率變電站涉及電傳輸和分配系統(tǒng)，其中，使用變壓器來將電壓從高變換成低或相反。電力可流過發(fā)電廠和用電設備或負載之間的若干變電站，并且可用若干步驟來變換電壓。
工業(yè)裝備涉及強烈能耗并且包括一個或多個專用變電站，其包括連接到電力的主源(電網(wǎng)或室內發(fā)電機)的上游變電站和用于向分布在工業(yè)的各種部分的不同負載中心分配電力的下游變電站二者。另外，工業(yè)可具有其自身的發(fā)電系統(tǒng)以滿足其能量需求，并且還具有電力管理系統(tǒng)，用于為了其目的而有效地處理電力。電力管理功能性包括甩負載、計量、測量電壓、電流、功率、能量以及其它電力質量參數(shù)，用于有效地處理各種設備和過程的電力需求、電力波動、設備約束等。正變得常見的是，在例如提煉廠以及電力設施的加工工業(yè)中發(fā)現(xiàn)這個種類的裝備。但是，這種裝備也適用于其它加工工業(yè)，例如水泥、紙漿和造紙、石化工廠、肥料、礦業(yè)和金屬、水和廢水處理工廠
坐寸ο變電站(如本文上面提到的上游和下游二者)一般包括若干電力變壓器和配電變壓器、布線、開關、無功功率和接地設備。需要保護這些電力設備免于電力系統(tǒng)異常(例如電流和電壓浪涌)的影響，并且通過提供不同的變電站保護、控制、監(jiān)視以及計量功能的智能電子裝置(IED)來完成這個目標。IED是基于微處理器的設備，其與電力系統(tǒng)設備(例如，斷路器、發(fā)電機、變壓器、電力線、電力電纜、電抗器、電動機、電容器組等)相關聯(lián)。通常，IED從傳感器接收主要電力系統(tǒng)信息(像電壓和電流)以執(zhí)行各種保護和監(jiān)視功能。常見類型的IED包括保護性繼電裝置(protective relaying device)、負載分接開關(loadtap changer)控制器、斷路器(circuit breaker)控制器、重合閘(recloser)控制器、調壓器等。因此，單個IED能夠并行地執(zhí)行若干保護、計量、監(jiān)視以及控制功能。變電站自動化形成用于維持和控制在變電站內的不同過程中涉及的不同設備的重要和復雜方面。還提供手動和自動控制命令功能，像閉合和打開開關設備(斷路器和切斷開關(disconnector))或提升/下降電壓電平以便維持希望的電壓電平。存在多個協(xié)議用于變電站自動化，其包括很多具有定制通信鏈路的專有協(xié)議。但是，為了變電站自動化裝置的實現(xiàn)和使用方面的簡化起見，高度希望來自不同提供商的裝置的互操作。來自國際電工委員會(InternationalElectrotechnical Commission, IEC)的IEC61850標準提倡使用共同的工程模型(例如，使用邏輯節(jié)點的IEC61850共同工程模型)、數(shù)據(jù)格式以及通信協(xié)議在來自各種制造商的智能電子裝置(IED)之間實現(xiàn)互操作性。近期的IED因此設計成支持用于變電站自動化的IEC61850標準，其提供互操作性和高級通信能力，像G00SE(面向通用對象的變電站事件)和麗S(制造消息系統(tǒng))通信簡檔。
加工工業(yè)中的電力管理功能性(像甩負載)(即當電力需求變得大于電力供應時，切斷某些線/負載上的電流)目前被實現(xiàn)為分配電力自動化系統(tǒng)和工業(yè)電力管理系統(tǒng)中的集中式功能。通常在上游變電站的單個過程控制器中的甩負載功能的集中式實現(xiàn)具有若干短處。例如，它造成高負載，這是由于在單個過程控制器中集成用于完整電力系統(tǒng)網(wǎng)絡的所有甩負載功能，其中，需要部署甩負載。本領域技術人員將知道通常利用甩負載用于實現(xiàn)電系統(tǒng)中的電力平衡。在重負載下，電力平衡是負的并且通常要求電壓支持。備選地，在輕負載條件下，電力平衡是正的并且需要電感性的補償。在當前可用甩負載系統(tǒng)中，集中式甩負載過程控制器與每個IED通信以從在變電站處的各種饋線(feeder)得到需要用于基于電力平衡的LS (甩負載)的輸入數(shù)據(jù)(例如，電壓、電流等)，來通過相應IED向饋線發(fā)出甩(shed)命令信息(例如，用于甩負載的信息)。本文使用的饋線一般是電氣線路，其可包括發(fā)電機、負載、總線路(busway run)或導管中的導體，其將大塊電力從服務設備攜帶到子饋線板或分支線路板或到塊電力被分成更小線路的某一點。(饋線一般還被稱為介質電壓線，其用于從變電站分配電力到用電設備或 到更小的變電站)。因此，LS功能的可用性只取決于集中式甩負載過程控制器。集中式甩負載過程控制器的任何運轉中斷導致LS功能對于整個變電站不可用。本文描述的電力平衡(以及電力平衡原理)是平衡來自發(fā)電側的供應與來自加工工廠中的電力的負載側的需求。如本文下面使用的電力平衡計算涉及電網(wǎng)絡和組件的已知計算以實現(xiàn)電力平衡。本領域技術人員會知道的電網(wǎng)絡是電元件(例如，電阻器、電感器、電容器、傳輸線、電壓源、電流源以及開關)的互連。為了克服如上面概述的單個點故障的限制，并且確保甩負載功能的高可用性，通常采用附加硬件或在各種IED中分布甩負載功能。在一個示例中，這被實現(xiàn)為在每個饋線IED中可用的基于頻率的功能，其檢測電力網(wǎng)絡中的頻率的下降的速率或頻率不足條件并且向其自己的饋線發(fā)出跳閘命令。但是，這個方法是分立方法(對于電力需求和供應條件而言)并且因此被甩的負載的量總是比確保系統(tǒng)穩(wěn)定性所需要的量多。因此，需要開發(fā)在加工工廠中的一個或更多變電站中的各種IED之間分布的基于電力管理原理的允許改進甩負載功能的技術。

發(fā)明內容
根據(jù)一個方面，公開了由變電站的區(qū)段中的IED在分成一個或更多區(qū)段的電力網(wǎng)絡中進行分布式甩負載的方法。該方法包括以下步驟識別作為區(qū)段中的IED的指定主IED執(zhí)行或作為通過控制由其管理的斷路器來實施甩負載的IED的IED (第一 IED)。第一 IED在電力網(wǎng)絡中發(fā)出甩負載命令。第一 IED涉及與其區(qū)段中的至少一個IED(第二 IED)之間的電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的交換并且還用與相鄰/連接的區(qū)段中的至少另一 IED交換電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和消息來協(xié)調。在電力數(shù)據(jù)交換中涉及的相鄰/連接的區(qū)段中的所述至少另一 IED也被稱為第二 IED。在子系統(tǒng)的工程期間通過配置來指定第一 IED和第二 IED并且還可通過配置中的備用定義來動態(tài)地指定第一 IED和第二 IED以照管電網(wǎng)絡或通信網(wǎng)絡中的任何運轉中斷情形。該方法還包括由區(qū)段中的任何IED識別電力不平衡狀態(tài)以在電力網(wǎng)絡中生成甩負載觸發(fā)。第一 IED通過實施電力平衡計算來估計電力平衡條件或/和按照預定義方式起作用以實現(xiàn)電力網(wǎng)絡中的電力平衡。由至少一個區(qū)段中的已識別IED基于電力平衡估計以在報告電力網(wǎng)絡中的電力不平衡狀態(tài)的區(qū)段中以及周圍的各種已識別IED之間的協(xié)調方式來執(zhí)行甩負載。根據(jù)示范實施例，公開在變電站中的電力網(wǎng)絡中的IED，其中，每個個體IED包括甩負載模塊，其中，甩負載模塊包括固有甩負載功能，配置用于當在該個體IED處識別(關于整個電力網(wǎng)絡的)電力不平衡狀態(tài)時甩由該個體IED控制的負載。各個IED配置成按照編程的時間延遲或/和基于各個IED之間的消息通信來協(xié)調電力管理，編程的時間延遲是基于涉及該個體IED的區(qū)段的優(yōu)先級或由IED管理的電力設備的優(yōu)先級。


當參考附圖來閱讀以下詳細描述時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點將變得更好理解，其中，貫穿附圖，類似字符表示類似部分，其中圖I是包括多個IED的變電站的框圖表示，每個IED包括根據(jù)示范實施例的甩負載功能；圖2是用于圖I的變電站中的基于個體IED的甩負載的方法的示范步驟的流程圖表不;圖3是描繪本地過程區(qū)域的示范電單線圖；以及圖4描繪圖3的示范電單線圖中的分布式甩負載操作。
具體實施例方式本文描述的用于甩負載的系統(tǒng)和方法包括非集中式或分布式甩 負載(LS)技術，其是基于任何加工工業(yè)(例如水泥或造紙工廠)中的變電站的IED中的電力平衡概念。電力平衡概念對于本領域技術人員是已知的并且規(guī)定所生成電力應該等于所消耗電力并且如果情況并非如此則需要開始恢復這個平衡的動作。甩負載是通常被采用以恢復這個電力平衡的一種技術。本文描述的技術引起其變電站自動化網(wǎng)絡具有共同身份的一個或更多變電站內的有效甩負載管理。如本文所使用的，其自動化網(wǎng)絡具有共同身份的變電站意味著網(wǎng)絡上的IED/節(jié)點屬于相同的SUBNET (用于一個或更多變電站網(wǎng)絡的中心)。人們還會認識到，當發(fā)現(xiàn)可合適用于基于通信網(wǎng)絡布局通過正確工程來管理分布式甩負載時，可擴展通信連接性。為了工程的目的，該管理還可基于基于其網(wǎng)絡或電力網(wǎng)絡中定義的邏輯組發(fā)出的用于IED的標識(ID)。本文描述的IED包括與基于正常保護、監(jiān)視、計量和控制的功能一起實現(xiàn)的甩負載功能，并且在個體IED處的這個甩負載功能導致非集中式或分布式的甩負載。本文描述的技術是基于開放通信標準(OCS)(像IEC61850)，并且本文描述的IED在變電站處的IED之間的基于IEC61850 GOOSE通信簡檔的接口上操作?，F(xiàn)在轉向附圖，圖I是變電站10的圖示表示。變電站10包括若干IED 12、14和16。每個IED 12、14和16在本文還被稱為個體IED。IED 12與變壓器18關聯(lián)并且包括變壓器保護和控制功能20。在示范實施例中，IED 12有利地包括甩負載模塊22。將由本領域技術人員領會的是，在示范實施例中，甩負載模塊是軟件實現(xiàn)。
IED 12還包括數(shù)據(jù)通信模塊24，數(shù)據(jù)通信模塊24是IED體系結構的固有部分。類似地，耦合到發(fā)電機26的IED 14包括發(fā)電機保護和控制功能28、甩負載模塊30以及數(shù)據(jù)通信模塊32。在負載側，負載饋線IED 16類似地包括間隔(bay)保護和控制功能34、甩負載模塊36以及數(shù)據(jù)通信模塊38。在示范實施例中，在IED 12、14、16中的每個中，相應甩負載模塊22、30以及36包括固有甩負載功能，固有甩負載功能是基于每個IED中的電力平衡計算。IED可以是耦合至IJ電源(像變壓器18)或電力網(wǎng)絡中的聯(lián)絡饋線(tie feeder)的電源饋線IED(例如IED12)。IED可以是負載饋線IED，例如連接到斷路器40的IED 16。由被連接以實現(xiàn)電力流的負載、斷路器的集合來定義電力網(wǎng)絡。通常開關(為了簡單的目的，未示出)用于連接組件或從彼此斷開組件以形成不同的電力網(wǎng)絡。與電力設備(例如發(fā)電機、變壓器、負載、斷路器以及其它電組件)關聯(lián)的各種IED0通過通信總線或網(wǎng)絡(例如概括地由參考數(shù)字42來指示的IEC61850變電站總線) 來連接這些電力設備。IED通過如由參考數(shù)字44指示的IEC61850G00SE通信簡檔來彼此通信。還提供人機接口 46以控制、監(jiān)視和發(fā)出用于變電站10的電力管理的任何命令。根據(jù)示范實施例，通過配置工具(為了簡單起見，圖I中未示出)預先配置這些IED以識別其相鄰IED或電力網(wǎng)絡中的至少另一 IED (區(qū)段中的主IED，本公開的較后部分引入的)。每個IED內的數(shù)據(jù)通信模塊被配置成使得每個IED都能夠發(fā)送和接收來自電力網(wǎng)絡中的其它IED的甩負載信息。通信可基于編程的周期性或基于事件的通信或只是通過正確配置而具有最優(yōu)化的數(shù)據(jù)交換，以確保通信被保持最小并且被本地地包含以避免通信網(wǎng)絡的過度超載。存在很多制定完善的最優(yōu)化技術用于數(shù)據(jù)交換。作為彼此通信的兩個IED的示例，IED(示例IED 12)僅與其“鄰居”IED(例如，IED 14和16)交互以確定/得到用于LS的電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)。每個IED中的甩負載功能能夠基于來自其它IED的輸入來著手電力平衡計算。一旦在網(wǎng)絡中達到電力不平衡狀態(tài)，配置用于電力管理的每個IED就能夠基于其指派的甩負載優(yōu)先級來發(fā)出甩負載命令。因此，每個IED配置成單獨地基于電力平衡計算來管理甩負載。在示范實現(xiàn)中，電源運轉中斷觸發(fā)至少一個已識別負載饋線IED中的電力平衡計算并且使電力網(wǎng)絡中甩所需要的(示例IED 12)負載。在負載故障(即在負載饋線處的故障)的情況中，負載饋線IED(示例IED16)被觸發(fā)以中止參與電力網(wǎng)絡用于甩負載。另外，在示范實現(xiàn)中，電力網(wǎng)絡中電力的缺少觸發(fā)負載饋線IED (示例IED 16)發(fā)起用于耦合到負載饋線IED的斷路器(示例斷路器40)的跳閘(trip)(控制)命令。如本文描述的在每個IED(12、14、16)處的數(shù)據(jù)通信模塊(24、32、38)確保動態(tài)通信拓撲，其允許相同網(wǎng)絡中的IED識別彼此并且具有數(shù)據(jù)交換關聯(lián)。本領域技術人員會領會的是，僅相同子網(wǎng)絡(SUBNET)中的IED需要交換甩負載信息。這導致GOOSE通信交叉流的最優(yōu)化(最小化)以及每個IED中的計算工作的最優(yōu)化。另外，在變電站處的重新配置情形期間，需要將所改變配置僅下載到最小數(shù)量的IED。在一個示范實施例中，也通過包括“自學習”過程或模式的數(shù)據(jù)通信模塊來實現(xiàn)這個方面，“自學習”過程或模式動態(tài)地基于下載到最小數(shù)量的IED的改變來通知其它IED (例如鄰居IED)。再次轉到附圖，圖2是如本文上面描述的變電站中的基于個體IED的甩負載的方法的(由參考數(shù)字200指示的)流程圖表示。該方法被提供用于變電站中的電力網(wǎng)絡中的多個IED。電力網(wǎng)絡中的一個或更多IED (步驟210)設有電力管理功能。這里，電力管理功能是甩負載功能但是這可擴展到與電力管理相關的任何功能(例如，甩發(fā)電機、恢復負載或發(fā)電機、控制總線耦合器等)并且IED被編程為通過其自身來實施電力管理。該方法在步驟220規(guī)定配置IED以識別電力網(wǎng)絡中的第一 IED(執(zhí)行本地電力管理的IED)。在步驟230，該方法規(guī)定在第一 IED和至少另一 IED(第二 IED)之間交換電力網(wǎng)絡信息。要注意的是，對于有效本地電力管理，電力網(wǎng)絡可分成多個區(qū)段并且第二 IED可能存在于與第一 IED相同的區(qū)段中或在任何其它區(qū)段中。該方法還包括在步驟240使電力網(wǎng)絡中的IED生成甩負載觸發(fā)。在步驟250，電力網(wǎng)絡中的第一 IED執(zhí)行電力平衡估計并且在步驟260，基于電力平衡估計，在電力網(wǎng)絡中存在生成的甩負載命令。要注意的是，電力平衡估計可基于使可用電力與具有指派給其的優(yōu)先級的需求(負載)相等，或對于更小電力網(wǎng)絡基于簡單管理，其中，電力網(wǎng)絡中的關鍵斷 路器的狀態(tài)將自動導致甩電力網(wǎng)絡中的具體負載。還可基于由于關鍵斷路器的狀態(tài)的改變或電源的運轉中斷而生成的甩負載觸發(fā)來實施電力平衡。該方法還允許由配置有電力管理功能的任何IED按照配置來實施電力平衡估計。IED可以是網(wǎng)絡中的指定主IED或基于甩負載觸發(fā)的生成而管理負載(例如，電動機)的IED0同樣，要注意的是，多于一個IED可配置成感測導致甩負載觸發(fā)的條件。本領域技術人員將領會的是，具有固有甩負載功能的個體IED因此有利地被配置用于以良好協(xié)調的方式基于電力網(wǎng)絡中的電力缺少狀態(tài)或故障來采取一個或更多甩負載動作。萬一，電力饋線IED變得有故障，則甩負載動作包括由電力網(wǎng)絡中的每個參與IED來阻塞甩負載。當負載饋線IED變得有故障時，對于該饋線(由其IED)阻塞甩負載，也就是，該饋線中止參與甩負載功能。類似地，當在電力網(wǎng)絡中存在電力缺少時，甩負載動作包括使與負載饋線IED關聯(lián)的斷路器跳閘。一接收到LS觸發(fā)，也就是(來自其IED的)電源饋線的跳閘，就在個體IED處生成與甩負載動作關聯(lián)的甩負載數(shù)據(jù)并且將其傳遞到鄰居IED。這使得能夠基于甩負載數(shù)據(jù)在至少兩個鄰居IED處動態(tài)更新電力平衡計算。在描繪單線圖300的圖3的幫助下，示出用于分布式甩負載系統(tǒng)的技術作為示范實施例，單線圖300在示范工廠電網(wǎng)絡中具有三個本地區(qū)段，這里稱為本地過程區(qū)域。本地過程區(qū)域之一(例如第一本地過程區(qū)域310)與上游變電站關聯(lián)，并且其它兩個本地過程區(qū)域(第二本地過程區(qū)域320和第三本地過程區(qū)域330)與下游變電站關聯(lián)。這個示范描繪還用于描述與本發(fā)明相關的系統(tǒng)和技術。圖3還描繪過程區(qū)域中的主要組件，例如發(fā)電機340、變壓器連接350、斷路器或開關360以及電負載370。必須理解的是，本文為了易于說明而示出三個過程區(qū)域，但是系統(tǒng)可具有多個這類過程區(qū)域。電力管理功能(例如所提到的甩負載)缺省地涉及在由IED(控制器)管理的本地過程區(qū)域中的IED(控制器)的控制下發(fā)生。如本文提到的本地甩負載是本地過程區(qū)域中的甩負載。最常見地，在加工工廠下的下游變電站中甩負載。如本文提到的本地過程區(qū)域包括電源(到電網(wǎng)或上游變電站或其它供能網(wǎng)絡的變壓器連接)、本地發(fā)電系統(tǒng)和本地負載。另外，本地過程區(qū)域可與變電站的一部分(在大變電站的情況下)關聯(lián)或與一個變電站(中等尺寸變電站)或多個變電站(小尺寸變電站)完整關聯(lián)。本地過程區(qū)域另外包括變電站自動化產(chǎn)品(例如過程控制器、IED、網(wǎng)絡通信輔助設備等)。每個本地過程區(qū)域具有獨特身份(ID)，而無論本地過程區(qū)域是基于單個變電站還是在多個變電站之間。本地過程區(qū)域能夠進一步分成子區(qū)；為了簡單起見，能夠維持子區(qū)使其ID帶有其父本地過程區(qū)域的附加字符。在管理用于饋線(斷路器)的保護和控制(P&C)的每個IED(即與本地過程區(qū)域中的電源、網(wǎng)絡聯(lián)絡饋線、總線耦合器以及負載饋線關聯(lián)的IED的集合)中定義這些ID。另外，每個IED具有指定作為電力管理功能的主IED的IED。為了更高的可用性，還能夠指定另一 IED作為備用主IED，并且在服務的當前主IED故障的情況下，變電站中的IED配置成識別該備用IED (新的第一 IED)。管理ID使得饋線類型被認識并且用IED身份來建立饋線類型。在來自管理負載/電動機饋線的IED的其ID的幫助下，還區(qū)分電源、網(wǎng)絡聯(lián)絡饋線、總線耦合器(關鍵斷路 器)等。在工程階段處理ID管理。為了電力管理，指定的主IED與其區(qū)中的IED通信。由IED通過快速通信網(wǎng)絡和協(xié)議(交換以太網(wǎng)/IEC 61850G00SE)來向其指定主IED傳遞實際電力信息和斷路器狀態(tài)。主IED執(zhí)行本地電力平衡計算并且在該過程中還考慮跨相鄰本地過程區(qū)域的信息，這取決于本地過程區(qū)域之間的電力連接性。另外，可選地，使得本地過程區(qū)域中的關鍵斷路器狀態(tài)信息連同其ID對于電動機/負載饋線IED可用，從而用該信息，使得LSZ電動機/負載饋線IED能夠生成關于關鍵斷路器的狀態(tài)的改變的甩負載觸發(fā)信息。另外，IED(控制器)之間的信息流能包括本地過程區(qū)域的電力流、發(fā)電能力、發(fā)電機模式等，與其相應ID —起被共享。在管理負載/電動機饋線的IED中定義甩負載優(yōu)先級。這還可在來自本地過程區(qū)域的IED和主IED的消息中進行。如人們會認識到的，根據(jù)子系統(tǒng)的尺寸，至少兩個等級的甩負載優(yōu)先級；一個在變電站等級以及在本地過程區(qū)域等級或還有在本地過程區(qū)域等級和本地過程區(qū)域內的區(qū)。這些優(yōu)先級定義是基于過程優(yōu)先級和饋線優(yōu)先級。多個等級的優(yōu)先級的存在使得控制器間的協(xié)調成為必要。例如，如果負載饋線具有另外的下游連接性，則其優(yōu)先級定義必須與相同母線中的其它臨時饋線良好協(xié)調并且還與連接到對應下游進入饋線的“子”饋線(其能在其它本地過程區(qū)域中)的優(yōu)先級良好協(xié)調。這種協(xié)調對于防止由其IED進行的負載饋線的任何無意跳閘是必要的。能夠以以下方式進行區(qū)之間(Inter-zonal)或本地過程區(qū)域間的LS協(xié)調使用于最低優(yōu)先級區(qū)或本地過程區(qū)域的甩負載功能能夠被編程為更快地起作用。較高優(yōu)先級本地過程區(qū)域/區(qū)能夠被編程為在配置的預定義時間延遲之后起作用。在本發(fā)明中，僅提到的優(yōu)先級包括存在基于變電站、本地過程區(qū)域/區(qū)或電力設備/負載的多個等級的優(yōu)先級。在當主IED觸發(fā)具體本地過程區(qū)域中的甩負載的事件之后，信息還被發(fā)送到鄰接本地過程區(qū)域中的主IED以防止它們同時采取不必要的甩負載動作。優(yōu)選通過IEC61850G00SE來進行這類通信。因此，在被編程的時間延遲和變電站中的分布式控制器之間的消息通信的幫助下，協(xié)調變電站中的甩負載活動，并且這確保具有本地過程區(qū)域之間的互連接性的組合網(wǎng)絡通過分布式甩負載控制器(IED)良好地起作用，而不使任何干擾(電源運轉中斷)造成所有本地過程區(qū)域中的甩負載。另外，主IED之間的正確時間協(xié)調確保甩負載中的顆粒度。在其本地過程區(qū)域中的每個主IED基于定義斷路器的電源和網(wǎng)絡的信息來執(zhí)行網(wǎng)絡確定，用于電力平衡計算(選項I)。備選地，當本地過程區(qū)域中的IED具有所有關鍵斷路器狀態(tài)信息時，它們能夠自己確定網(wǎng)絡配置(選項2)。這兩個選項中的任何選項都可用于觸發(fā)本地過程區(qū)域中的甩負載。主IED周期地使用IEC 61850 GOOSE用電力平衡計算值、相對于設定用于饋線(用于管理饋線的IED)的特定優(yōu)先級的累積負載值以及甩負載觸發(fā)(如果有)來更新其本地過程區(qū)域中的每個IED (選項I)。如果存在電源運轉中斷或可用電力中的任何不足(shortfall),則負載饋線IED還可直接感測它(選項2)。分布式甩負載系統(tǒng)中的這個方面與集中式系統(tǒng)中的常規(guī)甩負載方法相比是不同的，其中，要求管理整個變電站的電力平衡的集中式控制器感測電力管理的不平衡條件。這里，分布式甩負載系統(tǒng)中的優(yōu)點是電力管理功能性的速度，導致本地過程區(qū)域內并且還通過負載/電動機饋線生成的甩負載觸發(fā)，用于快速響應。如果凈可用電力比相對于饋線所屬的優(yōu)先級的累積電力少并且存在甩負載觸發(fā)， 則由負載/電動機饋線IED激活甩負載命令以跳閘其自己的斷路器。因此，由變電站/工廠網(wǎng)絡內的本地過程區(qū)域中的分布式IED本地地管理甩負載感測和激活機制。另外，具有指定主IED的分布式IED的體系結構允許通過以下考慮來實施分布式甩負載 指定的主IED訪問來自鄰接本地過程區(qū)域的電力平衡信息 用命令的順序(層級)定義的備用主IED的定義使得在任何給定時間在跨電力網(wǎng)絡的控制中僅存在一個主IED。 僅當指定的主IED故障時或如果其相應本地過程區(qū)域或區(qū)中電力網(wǎng)絡分裂(由于網(wǎng)絡斷路器的打開)，所有其它備用主IED才以其命令的順序來采取命令。作為分布式甩負載的示例，提到圖4。考慮本地過程區(qū)域320中的兩個區(qū)(410、420)以示出涉及本地過程區(qū)域內的這兩個區(qū)的甩負載功能的協(xié)調和處理。在這兩個區(qū)中，一個會認識各種關鍵斷路器(通常是連接到發(fā)電機、變壓器或總線耦合器的斷路器)。為了這種示出，關鍵斷路器430被認為是閉合的。注意，這兩個區(qū)將具有其管理用于其相應區(qū)的電力的指定主IED。在由于區(qū)420中的發(fā)電機440運轉中斷而導致的電力短缺的情況中，區(qū)410中的主IED計算區(qū)410的電力平衡并且還通過區(qū)420中的指定主IED接收區(qū)420的電力平衡情形。因為區(qū)420網(wǎng)絡的電力平衡將是負的，所以區(qū)410中的指定主IED將向區(qū)420中的指定主IED發(fā)送甩負載觸發(fā)信號(選項I)。區(qū)420中的指定主IED又將基于區(qū)420中的優(yōu)先級定義來發(fā)送甩負載觸發(fā)命令到區(qū)420中的負責IED以甩具體負載。因此，實現(xiàn)希望的甩負載而不造成各種區(qū)中的多個甩負載并且電力網(wǎng)絡實現(xiàn)分布式甩負載和自愈屬性。因此，本文描述的技術有利地提供每個IED中的基于電力平衡計算的甩負載功能，并且確保協(xié)調的功能以實現(xiàn)分布式甩負載功能。還要認識到，雖然甩負載功能被示出為電力管理功能但是在本發(fā)明的真正精神中，甩負載功能還包括新負載或發(fā)電機的連接并且不僅僅是電力管理功能的負載的跳閘。雖然本文僅已經(jīng)描述和示出本發(fā)明的某些特征，但是本領域技術人員將想到很多修改和改變。因此，要理解所附權利要求打算覆蓋落入本發(fā)明的真正精神內的所有這類修改和改變。
權利要求
1.一種用于電力網(wǎng)絡中的分布式電力管理的方法，所述電力網(wǎng)絡分成一個或更多區(qū)段并且具有以通信方式連接在通信網(wǎng)絡中的多個智能電子裝置(IED)，所述多個智能電子裝置(IED)被配置用于所述電力網(wǎng)絡的一個或更多區(qū)段中的電力管理功能，所述方法包括 從所述電力網(wǎng)絡的區(qū)段中的多個IED識別發(fā)出甩負載命令的第一 IED ； 在來自所述電力網(wǎng)絡中的所述多個IED的一個或更多IED和所述第一 IED之間交換電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)； 使所述第一 IED或來自所述電力網(wǎng)絡中的所述多個IED的第二 IED基于所交換的電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)來識別所述電力網(wǎng)絡中的電力不平衡狀態(tài)，并且在所述電力網(wǎng)絡中生成甩負載觸發(fā)； 使所述第一 IED基于所述電力網(wǎng)絡中生成的甩負載觸發(fā)來估計所述電力網(wǎng)絡中的電力平衡條件；以及 使所述第一 IED或所述第二 IED基于所估計的電力網(wǎng)絡中的電力平衡條件來在所述電力網(wǎng)絡中執(zhí)行協(xié)調的電力管理。
2.如權利要求I所述的方法，其中，所述電力網(wǎng)絡中的所述多個IED配置成動態(tài)地識別所述電力網(wǎng)絡中的所述第一 IED。
3.如權利要求I所述的方法，其中，所述第一IED是用于電力管理的所述電力網(wǎng)絡的所述區(qū)段的預先配置的主IED。
4.如權利要求I所述的方法，其中，所述第一IED是所述電力網(wǎng)絡中的負載/電動機饋線 IED。
5.如權利要求I所述的方法，其中，電力網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的交換是與來自所述電力網(wǎng)絡中與具有所述第一 IED的區(qū)段不同的區(qū)段的至少一個IED進行。
6.如權利要求I所述的方法，其中，所述第二IED是所述電力網(wǎng)絡中的負載/電動機饋線 IED。
7.如權利要求I所述的方法，其中，所述第二IED是來自所述電力網(wǎng)絡中與具有所述第一 IED的區(qū)段不同的區(qū)段的IED。
8.如權利要求I所述的方法，其中，所述電力網(wǎng)絡中的電力平衡條件的估計是基于管理指派有優(yōu)先級的一個或更多區(qū)段或負載。
9.如權利要求I所述的方法，其中，所述電力網(wǎng)絡中的電力平衡條件的估計是基于至少一個關鍵斷路器的狀態(tài)。
10.如權利要求I所述的方法，其中，借助由所述電力網(wǎng)絡中的至少一個區(qū)段中的第一IED在所述至少一個區(qū)段中發(fā)出甩負載命令來實施所述電網(wǎng)絡中的分布式電力管理。
11.如權利要求I所述的方法，其中，通過由第一IED發(fā)出甩負載命令以控制所述第一IED管理的斷路器來實施所述電網(wǎng)絡中的分布式電力管理。
12.如權利要求I所述的方法，其中，借助使所述電力網(wǎng)絡中的至少一個IED具有用于電力管理的編程的時間延遲來協(xié)調所述電網(wǎng)絡中的分布式電力管理，所述編程的時間延遲是基于由所述IED管理的電力設備或/和由所述IED管理的區(qū)段的優(yōu)先級定義的。
13.如權利要求I所述的方法，其中，借助使所述電力網(wǎng)絡中的至少一個IED利用在所述電力網(wǎng)絡中的多個IED之間的消息通信來協(xié)調所述電網(wǎng)絡中的分布式電力管理
14.一種用于電力網(wǎng)絡中的分布式電力管理的系統(tǒng)，所述電力網(wǎng)絡分成一個或更多區(qū)段并且具有以通信方式連接在通信網(wǎng)絡中的多個智能電子裝置(IED)，所述多個智能電子裝置(IED)被配置用于所述電力網(wǎng)絡的一個或更多區(qū)段中的電力管理功能，所述系統(tǒng)包括 用于電力網(wǎng)絡中的一個或更多區(qū)段的多個已識別IED，用于在彼此協(xié)調的情況下在其相應區(qū)段中發(fā)出甩負載命令，其中，用基于已識別IED的優(yōu)先級的已識別IED中的每個中的編程的時間延遲或/和通過所述已識別IED之間的消息通信來建立所述協(xié)調。
15.一種用于電力網(wǎng)絡中的分布式電力管理的IED，配置成在編程的時間延遲或/和基于由所述IED接收的消息通信來發(fā)出甩負載命令。
全文摘要
提供借助變電站中的各個IED進行分布式電力管理的方法和系統(tǒng)。該技術在變電站中的電力網(wǎng)絡中提供多個IED并且在每個IED中集成固有甩負載功能。該技術還包括在個體IED處識別電力不平衡狀態(tài)并且當電力不平衡狀態(tài)被識別時以協(xié)調方式使用固有甩負載功能來甩負載各個IED以實現(xiàn)變電站中的分布式電力管理。
文檔編號H02H7/26GK102640389SQ201080046978
公開日2012年8月15日 申請日期2010年8月13日 優(yōu)先權日2009年8月14日
發(fā)明者G·庫拉圖, M·尼克維斯特, O·范德瓦爾, W·維默爾 申請人:Abb技術有限公司