專利名稱：微電網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種適用于微電網(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控方法，能夠?yàn)楹酗L(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等分布式電源和儲(chǔ)能單元的微電網(wǎng)系統(tǒng)提供監(jiān)視與控制功能，屬于微電網(wǎng)綜合自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
新世紀(jì)來(lái)，發(fā)展可再生能源已經(jīng)成為國(guó)際社會(huì)應(yīng)對(duì)能源危機(jī)、環(huán)境保護(hù)和自然災(zāi)害等問(wèn)題的重要舉措。分布式發(fā)電作為可再生能源利用的一種重要形式，在世界范圍了得到了快速的發(fā)展。分布式發(fā)電的大規(guī)模接入對(duì)傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和管理帶來(lái)了新的問(wèn)題，而微電網(wǎng)能夠?qū)Ψ植际桨l(fā)電實(shí)現(xiàn)有效的整合及靈活、智能的控制，是解決分布式發(fā)電并網(wǎng)問(wèn)題的一種重要的技術(shù)手段，近年來(lái)得到了普遍的關(guān)注。微電網(wǎng)作為促進(jìn)可再生能源的友好接入的一種技術(shù)手段，是智能電網(wǎng)重要的組成部分。近年來(lái)，我國(guó)能源行業(yè)對(duì)微電網(wǎng)的關(guān)注程度日趨增高，目前已有多個(gè)企業(yè)單位開(kāi)展了微電網(wǎng)試點(diǎn)工程的建設(shè)，在商業(yè)街區(qū)、智能小區(qū)、工廠廠房以及偏遠(yuǎn)農(nóng)牧區(qū)均有規(guī)劃試點(diǎn)， 部分項(xiàng)目已經(jīng)建成并投入運(yùn)行。風(fēng)光資源、分布式電源、儲(chǔ)能單元及用電負(fù)荷的多樣化，給微電網(wǎng)綜合自動(dòng)化監(jiān)控技術(shù)提出了更高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，還將根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行情況與外界應(yīng)用請(qǐng)求制定相應(yīng)的運(yùn)行控制策略，針對(duì)分布式電源出力的特點(diǎn)，采用合理的能量管理優(yōu)化技術(shù)使分布式電源得到最大利用，充分發(fā)揮微電網(wǎng)低碳、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)要求，本發(fā)明采用技術(shù)方案如下微電網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控方法，能夠?yàn)楹酗L(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)等分布式電源和儲(chǔ)能單元的微電網(wǎng)系統(tǒng)提供監(jiān)視與控制功能。本發(fā)明公開(kāi)的監(jiān)控方法可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，還可以根據(jù)當(dāng)前微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行情況與外界應(yīng)用請(qǐng)求制定相應(yīng)的優(yōu)化控制策略，針對(duì)分布式電源出力的特點(diǎn)，采用合理的能量管理優(yōu)化技術(shù)使分布式電源得到最大利用，充分發(fā)揮微電網(wǎng)低碳、 經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。該監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求分為三層結(jié)構(gòu)和兩層結(jié)構(gòu)兩種不同模式，監(jiān)控方案設(shè)計(jì)更加靈活。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明專利作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1為典型400V低壓母線微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為三層微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖。圖3為兩層微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式1.名詞解釋
分布式發(fā)電通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦的小型模塊化、分散式布置在用戶附近的高效、可靠的發(fā)電單元。主要包括以液體或氣體為燃料的內(nèi)燃機(jī)、微型燃?xì)廨啓C(jī)、太陽(yáng)能發(fā)電(光伏發(fā)電、光熱發(fā)電)、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電等，在我國(guó)主要以光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電為主。微電網(wǎng)是一種由分布式發(fā)電、儲(chǔ)能和負(fù)荷共同組成的低壓系統(tǒng)。微電網(wǎng)內(nèi)部的電源主要由電力電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)電能的變換，并提供必需的控制。微電網(wǎng)相對(duì)于外部電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的自治受控單元，可同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全方面的需求。儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)、化學(xué)儲(chǔ)能 (如各類蓄電池、鋰電池、燃料電池、液流電池、超級(jí)電容器等)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等)等。儲(chǔ)能系統(tǒng)一般由兩大部分組成由儲(chǔ)能元件組成的儲(chǔ)能裝置和由電力電子器件組成的電網(wǎng)接入裝置。儲(chǔ)能裝置主要實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存、釋放或快速功率交換。電網(wǎng)接入裝置實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)之間的能量雙向傳遞與轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)峰、能源優(yōu)化、提高供電可靠性和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等功能。無(wú)功功率補(bǔ)償，簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償，在供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。氣象環(huán)境監(jiān)測(cè)功能一般由微型氣象站完成，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、太陽(yáng)能輻射量、日照時(shí)數(shù)、是否降雨等與微電網(wǎng)發(fā)電強(qiáng)相關(guān)的氣象環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。光伏組件溫度等微電網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境參數(shù)由相應(yīng)的測(cè)量裝置完成。有源濾波器(APF)是利用可關(guān)斷電力電子器件，產(chǎn)生與負(fù)荷電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流來(lái)抵消微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)由電力電子變流裝置引起的諧波電流的濾波裝置。2.典型400V低壓母線微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)
圖1是一個(gè)典型400V低壓母線微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，包含分布式發(fā)電單元，儲(chǔ)能系統(tǒng)，負(fù)荷， 并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、環(huán)境監(jiān)測(cè)，監(jiān)控系統(tǒng)等部分組成。在典型的400V低壓微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，所有的分布式電源、儲(chǔ)能、無(wú)功補(bǔ)償器、用戶負(fù)荷都連接到低壓400V母線，并通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)與外部配電網(wǎng)聯(lián)接，可實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)與并網(wǎng)運(yùn)行模式之間的平滑切換。在結(jié)構(gòu)上，微電網(wǎng)可以視作由若干“支路”組成。支路是指包含一個(gè)400V低壓接入開(kāi)關(guān)、一個(gè)主設(shè)備(光伏逆變器、通用變流器，儲(chǔ)能變流器、負(fù)荷、APF、無(wú)功補(bǔ)償器、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、公共聯(lián)接點(diǎn))及附屬設(shè)備(電能表)的一個(gè)物理設(shè)備集合。支路是相關(guān)設(shè)備的邏輯組合，支路的提出主要是為了將設(shè)備在邏輯上進(jìn)行分組，便于微電網(wǎng)的監(jiān)控分析和應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)。微電網(wǎng)中的分布式發(fā)電單元多為小型電源，它們接在用戶側(cè)，具有成本低、電壓低、低排放等特點(diǎn)。其主要可以分為兩類，一類是經(jīng)電力電子接口接入的分布式電源 (<100kW)的機(jī)組，如光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電，儲(chǔ)能裝置等，另一類為旋轉(zhuǎn)設(shè)備，以傳統(tǒng)方式直接并網(wǎng)，如分軸式微型燃?xì)廨啓C(jī)，柴油機(jī)等。為了最大利用清潔能源，光伏發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電一般均按最大輸出功率方式工作，因此其出力大小只與資源狀況有關(guān)，一般不限制出力。此外， 微電網(wǎng)內(nèi)電能質(zhì)量應(yīng)滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)置有源濾波裝置和無(wú)功補(bǔ)償裝置，分別對(duì)微電網(wǎng)內(nèi)電能質(zhì)量和無(wú)功功率進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)。微電網(wǎng)中的儲(chǔ)能裝置目前以能量型電池儲(chǔ)能裝置為主，在某些場(chǎng)合，為了滿足特殊用戶電能質(zhì)量需求，輔助以超級(jí)電容、飛輪等功率型儲(chǔ)能裝置。在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能裝置在微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器或能量管理系統(tǒng)的控制下，平抑光伏、風(fēng)力發(fā)電出力波動(dòng)，調(diào)節(jié)微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)功率交換。在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，儲(chǔ)能裝置作為離網(wǎng)系統(tǒng)的功率平衡單元，彌補(bǔ)分布式發(fā)電單元出力與用電負(fù)荷之間的功率差額，維持微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。儲(chǔ)能裝置還作為微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的主電源，提供系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的電壓和頻率，在離網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮電壓和頻率控制作用。微電網(wǎng)中的用電負(fù)荷根據(jù)其重要程度，可以將其分為可切負(fù)荷，可控負(fù)荷與敏感負(fù)荷。敏感負(fù)荷對(duì)電能質(zhì)量要求較高，要求微電網(wǎng)提供連續(xù)不中斷供電；可控負(fù)荷接受控制，在必要的情況下可以中斷供電，停止運(yùn)行；可切負(fù)荷是指一些對(duì)供電可靠性要求不高的負(fù)載，可以隨時(shí)切除。就圖1而言，一般情況下，敏感負(fù)荷和可控負(fù)荷供電要求較高，外部配電網(wǎng)故障時(shí)，并網(wǎng)點(diǎn)處的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)會(huì)快速動(dòng)作使重要負(fù)荷與故障隔離且不間斷正常供電， 而可切負(fù)荷，系統(tǒng)則會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率平衡的需求，在必要的時(shí)候切除。微電網(wǎng)并網(wǎng)點(diǎn)所在的位置，一般選擇為配電變壓器的低壓側(cè)或主網(wǎng)與微電網(wǎng)的連接點(diǎn)處。在并網(wǎng)點(diǎn)處，設(shè)有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，保證微電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求。微電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由安裝在各個(gè)支路的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置組成，及時(shí)收集各條支路的電能質(zhì)量信息上送至微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，供其作出正確的策略。鑒于圖1所示的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所有設(shè)備都并聯(lián)在同一根母線上，其電壓水平相同，因此電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置在母線處監(jiān)測(cè)母線電壓電能質(zhì)量水平，在各支路上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)各支路流經(jīng)電流的電能質(zhì)量水平。微電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀收集微電網(wǎng)電能質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，上送至微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。3.微電網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控需求
本微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能分為三大部分，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能，運(yùn)行控制功能和優(yōu)化控制功能。( 1)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控功能
主要完成微電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、運(yùn)行數(shù)據(jù)處理、公式計(jì)算、告警處理、畫面顯示、曲線顯示、簡(jiǎn)單控制、報(bào)表打印、時(shí)鐘同步、權(quán)限管理、拓?fù)渲约熬W(wǎng)頁(yè)瀏覽功能。微電網(wǎng)可以看作是由風(fēng)力發(fā)電支路、光伏發(fā)電支路、儲(chǔ)能支路、無(wú)功補(bǔ)償支路、負(fù)荷支路、有源濾波支路、并網(wǎng)支路等，所有支路通過(guò)400V母線匯集。所有設(shè)備的信息都以支路為單位上送到微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，具體數(shù)據(jù)如下
(a)光伏支路
直流匯流箱/柜電池串直流電壓、電流、功率，直流匯流箱母線電壓、電流、狀態(tài)； 光伏逆變器各逆變器直流輸入電壓、電流，交流輸出電壓、電流、頻率、諧波，時(shí)鐘，逆變器狀態(tài)；交流匯流柜狀態(tài)；
支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，日發(fā)電量，累積發(fā)電量，電能表狀態(tài)；
(b)風(fēng)電支路
風(fēng)機(jī)控制器子轉(zhuǎn)速，葉輪轉(zhuǎn)速，偏航方向，調(diào)槳角度，輸出交流電壓、電流、頻率、當(dāng)前發(fā)出有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，風(fēng)機(jī)發(fā)出總電量，風(fēng)機(jī)狀態(tài)；
風(fēng)機(jī)逆變器各逆變器直流輸入電壓、電流，交流輸出電壓、電流、頻率、諧波，時(shí)鐘，逆變器狀態(tài)；交流匯流柜狀態(tài)；
支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，日發(fā)電量，累積發(fā)電量，電能表狀態(tài)； (C)儲(chǔ)能系統(tǒng)支路
電池堆正負(fù)母線對(duì)地絕緣值、電池串電流、各電池串效率和循環(huán)次數(shù)、電池堆充放電電量及其剩余容量和可用容量、電池串充放電電量及其剩余容量與可用容量、電池串中各電池箱平均電壓和溫度
雙向變流器交流側(cè)輸出三相電壓、三相電流、輸出電量、輸出功率、輸出有功功率、輸出有功電量、輸出無(wú)功功率、輸出無(wú)功電量、交流側(cè)功率因數(shù)、直流側(cè)電壓、直流側(cè)電流、直流側(cè)功率、直流側(cè)充電量、直流側(cè)放電量，雙向變換器效率、工作狀態(tài)(啟/停)、運(yùn)行模式(并離網(wǎng))、運(yùn)行狀態(tài)(充放電)。 支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、 功率因數(shù)，日發(fā)電量，累積發(fā)電量，電能表狀態(tài)；
(d)微型燃?xì)廨啓C(jī)支路
微型燃?xì)廨啓C(jī)本體燃料進(jìn)氣量，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，輸出電壓、電流、功率因數(shù)，輸出功率，發(fā)電機(jī)狀態(tài)，冷熱機(jī)排氣量、輸出功率、冷熱機(jī)狀態(tài)、燃?xì)鉁囟?、燃機(jī)工作溫度；
雙向變流器各變換器直流輸入電壓、電流，交流輸出電壓、電流、頻率、諧波，時(shí)鐘，變換器器狀態(tài)；交流匯流柜狀態(tài)；
支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，日發(fā)電量，累積發(fā)電量，電能表狀態(tài)；
(e)負(fù)荷支路
負(fù)荷組件負(fù)荷端電壓，電流、功率因數(shù)，當(dāng)前負(fù)荷量，每小時(shí)負(fù)荷量，每日負(fù)荷量，當(dāng)前負(fù)荷預(yù)測(cè)值，負(fù)荷狀態(tài)，負(fù)荷點(diǎn)各裝置狀態(tài)；
支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，日發(fā)電量，累積發(fā)電量，電能表狀態(tài)；
(f)APF支路
APF數(shù)據(jù)補(bǔ)償前電流總諧波失真，補(bǔ)償電流，補(bǔ)償后電流總諧波失真，補(bǔ)償后電流有效值，電壓，頻率，功率因數(shù)；
支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，電能表狀態(tài)；
(g)無(wú)功補(bǔ)償支路
靜止無(wú)功補(bǔ)償器電容器容量，投切狀態(tài)，投切前端電壓，投切后端電壓，輸出電流，頻率，功率因數(shù)，是否自動(dòng)控制；
支路數(shù)據(jù)支路開(kāi)關(guān)狀態(tài)，電壓、電流、頻率(可選)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，電能表狀態(tài)；
(h)并網(wǎng)點(diǎn)支路
微電網(wǎng)側(cè)微電網(wǎng)側(cè)電壓，電流，相角，頻率，功率因數(shù)，有功功率，無(wú)功功率；外電網(wǎng)側(cè)大電網(wǎng)側(cè)電壓，電流，相角，頻率，功率因數(shù)，有功功率，無(wú)功功率； 支路數(shù)據(jù)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)狀態(tài)，保護(hù)狀態(tài)，支路當(dāng)前有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)，電能表狀態(tài)；
(i)環(huán)境監(jiān)測(cè)支路
支路數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)氣溫、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、太陽(yáng)能輻射量、日照時(shí)數(shù)、光伏組件溫度、是否降雨和各測(cè)量?jī)x器的狀態(tài)。(2)運(yùn)行控制功能
微電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)可以分為并網(wǎng)運(yùn)行和離網(wǎng)運(yùn)行兩個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，并/離網(wǎng)模式切換和離/并網(wǎng)模式切換兩種過(guò)渡狀態(tài)，同時(shí)微電網(wǎng)還存在兩種異常運(yùn)行狀態(tài)微電網(wǎng)故障或檢修運(yùn)行狀態(tài)，微電網(wǎng)負(fù)荷大電網(wǎng)直接供電狀態(tài)。運(yùn)行控制包括微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行運(yùn)行控制、離網(wǎng)運(yùn)行運(yùn)行控制，并/離網(wǎng)模式切換和離/并網(wǎng)模式切換。微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，運(yùn)行控制策略分為基本控制策略和復(fù)合控制策略。基本控制策略包括有功功率控制、無(wú)功功率控制、電能質(zhì)量治理；復(fù)合控制策略可以是基本控制策略的組合，也可以針對(duì)系統(tǒng)某個(gè)運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)。微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于沒(méi)有外部電網(wǎng)提供電壓/頻率支撐，所以需要內(nèi)部設(shè)備相互協(xié)調(diào)，按照指定的電壓/頻率參數(shù)運(yùn)行。因此微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行控制主要是有功功率控制，其次是無(wú)功功率控制和電能質(zhì)量治理。微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析上送的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測(cè)到外部電網(wǎng)出現(xiàn)故障或收到切換指令時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀況作出判斷，根據(jù)微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行方式選擇有縫切換方式或無(wú)縫切換方式，按照一定順序控制相關(guān)設(shè)備完成微電網(wǎng)并/離網(wǎng)運(yùn)行模式切換，控制微電網(wǎng)進(jìn)入穩(wěn)定離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)外部電網(wǎng)運(yùn)行情況，一旦外部電網(wǎng)恢復(fù)供電，微電網(wǎng)啟動(dòng)并網(wǎng)流程，收到允許的回復(fù)后啟動(dòng)離/并網(wǎng)模式切換程序，按照設(shè)置選擇有縫切換模式或者無(wú)縫切換模式，按擬定的模式切換程序投切各設(shè)備，轉(zhuǎn)換主電源運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)順利重新并網(wǎng)運(yùn)行。(3)優(yōu)化控制功能
微電網(wǎng)優(yōu)化控制技術(shù)，充分考慮可再生能源隨機(jī)性、微電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性、儲(chǔ)能充放電能力，根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)的分布式能源系統(tǒng)組合建立模型，選擇合適的控制量，進(jìn)行多元能量的協(xié)調(diào)管理，將需求側(cè)管理與能量管理相結(jié)合，選擇合適的可控量進(jìn)行控制。同時(shí)，在并網(wǎng)運(yùn)行條件下，微電網(wǎng)接受配電網(wǎng)調(diào)度根據(jù)實(shí)際情況對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的優(yōu)化控制功能，在對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)做出評(píng)估后，根據(jù)微電網(wǎng)的實(shí)時(shí)情況和外界命令，確定一個(gè)微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行目標(biāo)，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)提出優(yōu)化運(yùn)行方法，根據(jù)優(yōu)化運(yùn)行方法給出運(yùn)行控制策略，并將運(yùn)行控制策略下發(fā)給微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器執(zhí)行。4.微電網(wǎng)監(jiān)控方案
一般說(shuō)來(lái)，微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為三層，由微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器、微電網(wǎng)設(shè)備就地控制器組成，在微電網(wǎng)容量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，微電網(wǎng)設(shè)備就地控制器兩層組成，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)將同時(shí)完成協(xié)調(diào)控制器和能量?jī)?yōu)化管理的功能。
(1)三層結(jié)構(gòu)
三層微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖2左所示，由微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)，微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器、微電網(wǎng)設(shè)備就地控制器三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器采用以太網(wǎng)接口，通過(guò)104規(guī)約進(jìn)行通信。根據(jù)微電網(wǎng)內(nèi)各設(shè)備實(shí)際情況，微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器與就地控制器之間的通信方式包括RS485、光纖、以太網(wǎng)等，并可能采用多種通信規(guī)約。(a)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)
微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接受電網(wǎng)調(diào)度/控制指令，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算形成各個(gè)微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器的綜合運(yùn)行控制指令，下發(fā)給微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器；同時(shí)收集分析微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器上送的各微電網(wǎng)子系統(tǒng)運(yùn)行信息，評(píng)估當(dāng)前微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并可上送結(jié)果至外電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)主要用于微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度和能量管理，如圖2右所示。其主要功能是協(xié)調(diào)微電網(wǎng)運(yùn)行，使其對(duì)于主電網(wǎng)表現(xiàn)為電氣外特性單一，可靈活調(diào)度的可控單元。根據(jù)調(diào)度指令，參考分布式發(fā)電單元出力預(yù)測(cè)和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，考慮當(dāng)前微電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，按照一定的優(yōu)化目標(biāo)，制定微電網(wǎng)子系統(tǒng)控制策略。無(wú)論微電網(wǎng)處于何種穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)都將在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，盡可能的利用分布式電源，協(xié)調(diào)安排分布式發(fā)電單元并網(wǎng)運(yùn)行，充分利用儲(chǔ)能裝置的充放電特性，平衡分布式發(fā)電單元出力波動(dòng)，制定微電網(wǎng)無(wú)功調(diào)整方案，滿足電能質(zhì)量要求。(b)微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器
微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器是微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，完成微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和模式切換，在保證微電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，按時(shí)讀取微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的綜合控制曲線， 轉(zhuǎn)換成各設(shè)備指令，下達(dá)給各就地控制器執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)、離網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并/離網(wǎng)、離/ 并網(wǎng)的平滑切換和有縫切換。在執(zhí)行微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制策略的過(guò)程中，協(xié)調(diào)控制器根據(jù)微電網(wǎng)各設(shè)備運(yùn)行情況，參考自身所轄的分布式發(fā)電單元出力預(yù)測(cè)和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果， 對(duì)各運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，使微電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)。在執(zhí)行微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制策略的同時(shí)，微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器采集微電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并上報(bào)至微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)。微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器可由嵌入式控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。(c)微電網(wǎng)就地控制器
微電網(wǎng)就地控制器由所有針對(duì)負(fù)荷和線路的測(cè)控保護(hù)設(shè)備和分布式電源控制器組成， 具體包括負(fù)荷控制器、分布式發(fā)電單元控制器、儲(chǔ)能控制器，在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)就地控制器還將包括主電源控制器。負(fù)荷控制器接受并執(zhí)行微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器下達(dá)的指令，投入切除負(fù)荷，負(fù)荷控制器將負(fù)荷運(yùn)行信息實(shí)時(shí)上送至協(xié)調(diào)控制器，供其參考。分布式發(fā)電單元控制器主要指光伏逆變器控制系統(tǒng)、風(fēng)電變流器控制系統(tǒng)、柴油機(jī)控制系統(tǒng)，微型燃?xì)廨啓C(jī)變流器等，分布式發(fā)電單元控制器接受協(xié)調(diào)控制器下發(fā)的指令， 調(diào)整其并網(wǎng)接口的控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換分布式發(fā)電單元運(yùn)行方式和出力大小，滿足微電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行需要。同時(shí)分布式發(fā)電單元控制器將分布式發(fā)電單元運(yùn)行數(shù)據(jù)按時(shí)上送至微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，為其制定運(yùn)行控制策略提供參考。儲(chǔ)能控制器是指儲(chǔ)能變流器控制系統(tǒng)，儲(chǔ)能控制器嚴(yán)格執(zhí)行微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器下達(dá)指令曲線，進(jìn)行充放電操作，起到穩(wěn)定分布式發(fā)電輸出，參與系統(tǒng)削峰填谷的作用。同時(shí)儲(chǔ)能控制器上送儲(chǔ)能設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行信息至協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，為其制定運(yùn)行控制策略提供參考。本發(fā)明在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)采用主從控制策略，系統(tǒng)中的主電源將以電壓/頻率方式運(yùn)行，提供微電網(wǎng)運(yùn)行所需的電壓/頻率參數(shù)。離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，協(xié)調(diào)控制器下達(dá)相應(yīng)的電壓/頻率參數(shù)交由主電源控制器執(zhí)行，穩(wěn)定微電網(wǎng)運(yùn)行參數(shù)。同時(shí)主電源控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集主電源設(shè)備運(yùn)行信息，供協(xié)調(diào)控制器參考。在并網(wǎng)運(yùn)行模式下，由于微電網(wǎng)的電壓/頻率參數(shù)由外部電網(wǎng)決定，因此不需要專門的設(shè)備提供運(yùn)行參數(shù)參考值，因此主電源將按有功/ 無(wú)功方式運(yùn)行，執(zhí)行系統(tǒng)控制器下達(dá)的功率指令曲線。主電源控制器實(shí)時(shí)收集設(shè)備運(yùn)行信息，上送至微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器。(2)兩層結(jié)構(gòu)
在微電網(wǎng)容量較小，其組成結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單的情況下，從節(jié)約成本、簡(jiǎn)化監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，可不單獨(dú)配置微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，而是將微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制功能整合到微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)中，由微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和模式切換功能模塊發(fā)揮協(xié)調(diào)控制器的作用，集中管理微電網(wǎng)內(nèi)各類分布式電源、儲(chǔ)能和負(fù)荷，按照既定控制策略實(shí)施微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)安全運(yùn)行；及時(shí)響應(yīng)上級(jí)調(diào)度指令進(jìn)行并離網(wǎng)模式切換；在主電網(wǎng)故障時(shí)自動(dòng)離網(wǎng)運(yùn)行；與上級(jí)調(diào)度保持通信，及時(shí)上傳系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，接受主網(wǎng)調(diào)度指令。這時(shí)微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)則由就地控制器，微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)組成，除了微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)承擔(dān)起協(xié)調(diào)控制器的功能外，就地控制器的功能并未改變。兩層結(jié)構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)如圖3所示。兩層微電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)通信主要存在于微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)與就地控制器之間。微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)的前置機(jī)可直接接入以太網(wǎng)或通過(guò)終端服務(wù)器接入RS485，就地控制器如采用光纖等其他通信方式，需轉(zhuǎn)換為以太網(wǎng)后接入微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)前置機(jī)。
權(quán)利要求
1.微電網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控方法，其特征在于，(a)微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)接受電網(wǎng)調(diào)度/控制指令，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算形成各個(gè)微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器的綜合運(yùn)行控制指令，下發(fā)給微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器；同時(shí)收集分析微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器上送的各微電網(wǎng)子系統(tǒng)運(yùn)行信息，評(píng)估當(dāng)前微電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并可上送結(jié)果至外電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)；(b)微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器，完成微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和模式切換，在保證微電網(wǎng)安全穩(wěn)定的前提下，按時(shí)讀取微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)下發(fā)的綜合控制曲線，轉(zhuǎn)換成各設(shè)備指令，下達(dá)給各就地控制器執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)、離網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并/離網(wǎng)、離/并網(wǎng)的平滑切換和有縫切換；在執(zhí)行微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制策略的過(guò)程中，協(xié)調(diào)控制器根據(jù)微電網(wǎng)各設(shè)備運(yùn)行情況，參考自身所轄的分布式發(fā)電單元出力預(yù)測(cè)和負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，對(duì)各運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，使微電網(wǎng)運(yùn)行達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)；在執(zhí)行微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)控制策略的同時(shí)，微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器采集微電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并上報(bào)至微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)；(c)微電網(wǎng)就地控制器由所有針對(duì)負(fù)荷和線路的測(cè)控保護(hù)設(shè)備和分布式電源控制器組成，包括負(fù)荷控制器、分布式發(fā)電單元控制器、儲(chǔ)能控制器，在微電網(wǎng)離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，微電網(wǎng)就地控制器還將包括主電源控制器；負(fù)荷控制器接受并執(zhí)行微電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制器下達(dá)的指令，投入切除負(fù)荷，負(fù)荷控制器將負(fù)荷運(yùn)行信息實(shí)時(shí)上送至協(xié)調(diào)控制器，供協(xié)調(diào)控制器參考。
全文摘要
本發(fā)明提出一種適用微電網(wǎng)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控方法，能夠?yàn)楹酗L(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、微型燃?xì)廨啓C(jī)等分布式電源和儲(chǔ)能單元的微電網(wǎng)系統(tǒng)提供監(jiān)視與控制功能。該監(jiān)控方法可以對(duì)整個(gè)微電網(wǎng)內(nèi)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，還可以根據(jù)當(dāng)前微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行情況與外界應(yīng)用請(qǐng)求制定相應(yīng)的優(yōu)化控制策略，針對(duì)分布式電源出力的特點(diǎn)，采用合理的能量管理優(yōu)化技術(shù)使分布式電源得到最大利用，充分發(fā)揮微電網(wǎng)低碳、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢(shì)。該監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需求分為三層結(jié)構(gòu)和兩層結(jié)構(gòu)兩種不同模式，監(jiān)控方案設(shè)計(jì)更加靈活。
文檔編號(hào)H02J3/38GK102355057SQ20111028629
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月25日
發(fā)明者劉海璇, 華光輝, 吳福寶, 姚虹春, 張新龍, 張祥文, 杭晗, 梁碩, 汪春, 董大興, 赫衛(wèi)國(guó) 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院