專利名稱：一種計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究，尤其涉及配網(wǎng)出現(xiàn)孤島運行時，多分布式電源的協(xié)同控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力需求迅速增長，以及太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、微型燃氣輪機發(fā)電等分布式發(fā)電設(shè)備成本的降低，大量分布式發(fā)電設(shè)備涌入配網(wǎng)，對配網(wǎng)的運行起到積極支持作用。但分布式電源的大量使用，也使配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)由輻射狀供電，變?yōu)橐宰冸娬竟╇姙橹鳎喾N電源共存的新模式，隨之也出現(xiàn)了下面一系列問題(1)大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中，局部事故極易擴散，導(dǎo)致大面積的停電；(2)分布式電源的介入使原有系統(tǒng)不能靈活跟蹤負荷的變化；(3)多分布式電源并網(wǎng)/解裂對系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響嚴重；(4)包含各種分布式電源配電網(wǎng)如何實時協(xié)調(diào)各分布式電源的出力以實現(xiàn)輸出功率與負荷需求動態(tài)匹配；伴隨分布式電源規(guī)模、容量的擴大及其在發(fā)電系統(tǒng)中的比例的提高，系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線故障時，如果不對分布式電源的容量、并網(wǎng)接口等問題加以研究分析，而只是簡單的使其從配電網(wǎng)中并網(wǎng)/解裂，不但使分布式電源的優(yōu)勢無法全部發(fā)揮，也使配電網(wǎng)的安全性和可靠性受到較大的影響。這些策略雖然能最大限度地保證了電力系統(tǒng)的安全性，卻在一定程度上制約甚至破壞了分布式電源的正常運行，嚴重制約了清潔能源的發(fā)展和利用。因此，急需研究計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制及其控制方法，實時分析配電網(wǎng)及配網(wǎng)內(nèi)的重要負荷、分布式電源的運行狀態(tài)。當配電網(wǎng)發(fā)生故障時，尤其是系統(tǒng)發(fā)生極端情況后，迅速做出決策，最大情況發(fā)揮分布式電源對電網(wǎng)的支撐作用，實現(xiàn)重要負荷不間斷供電；緊急輸電網(wǎng)絡(luò)中的供能質(zhì)量問題的快速解決辦法；協(xié)調(diào)配網(wǎng)內(nèi)分布式電源，使其保持穩(wěn)定的輸出功率與負荷需求動態(tài)匹配，并可動態(tài)實現(xiàn)微電網(wǎng)與主電網(wǎng)之間潮流的定向、定量調(diào)整等，進而實現(xiàn)包含分布式電源的配電網(wǎng)穩(wěn)定、安全、可靠的運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及控制方法，實現(xiàn)包含分布式電源的配電網(wǎng)根據(jù)網(wǎng)內(nèi)負荷的運行情況，對清潔能源的協(xié)調(diào)控制。當配電網(wǎng)發(fā)生故障時，尤其是系統(tǒng)發(fā)生極端情況后，迅速做出決策，最大情況發(fā)揮分布式電源對電網(wǎng)的支撐作用，實現(xiàn)重要負荷不間斷供電。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)， 其特征在于包括一個主控臺，用于運行編程軟件、組態(tài)軟件，并將各種數(shù)字量、模擬量指令轉(zhuǎn)換為控制信號通過現(xiàn)場總線傳至多個分布式電源控制器，并將多個分布式控制柜傳來的信號運算轉(zhuǎn)換為顯示信號傳給工業(yè)計算機組態(tài)顯示，同時根據(jù)各參數(shù)邏輯關(guān)系運算實現(xiàn)分布式電源的啟動\停止，并網(wǎng)\解裂，運行狀態(tài)以及斷路器的通斷；監(jiān)視器用于顯示工業(yè)計算機中的運行界面，包括分布式電源狀態(tài)、分段器狀態(tài)、儲能單元狀態(tài)信息顯示，以及分布式發(fā)電裝置、分段器、儲能單元和變電站的電壓值、電流值、總有功、無功的模擬參數(shù)；
1塊模擬顯示屏，用于顯示與工業(yè)計算機組態(tài)軟件相同的內(nèi)容，包括分布式電源狀態(tài)、分段器狀態(tài)、儲能單元狀態(tài)信息顯示，以及分布式發(fā)電裝置、分段器、儲能單元和變電站的電壓值、電流值、總有功、無功的模擬參數(shù)；13組互感器，每組包括3個電流互感器和3個電壓互感器，用來采集分布式電源和分段器運行狀態(tài)參數(shù)；9組分布式開關(guān)控制終端，用于讀取傳感器參數(shù)，并進行遙測信號采集、遙信信號采集、遙控信號轉(zhuǎn)發(fā)；2組分布式發(fā)電裝置控制終端，用于讀取傳感器參數(shù)，并進行三相電壓、三相電流信號采集、分布式發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)信號采集、遙控信號轉(zhuǎn)發(fā)，同時對分布式電源開關(guān)、功率調(diào)節(jié)、同期并網(wǎng)；2組分布式儲能裝置控制終端，用于讀取傳感器參數(shù)，并進行三相電壓、三相電流信號采集、儲能裝置工作狀態(tài)信號采集、遙控信號轉(zhuǎn)發(fā)，同時對儲能裝置開關(guān)、工作狀態(tài)控制、功率調(diào)節(jié)、同期并網(wǎng)；2組分布式發(fā)電裝置，其中1組由太陽能電池板組成、另一組由風力發(fā)電機和太陽能電池組成的風光互補發(fā)電裝置，上述發(fā)電裝置均通過逆變裝置并網(wǎng)；2組三相逆變裝置，將太陽能電池板或風力發(fā)電機發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成三相交流電，并且具備并網(wǎng)和獨立運行兩種模式；2組儲能裝置，蓄電池組組成；2組充電/逆變裝置，用于將三相交流380V整流成直流48V，同時防過充電、防止極性接反電路；蓄電池組由多個蓄電池構(gòu)成，逆變裝置將蓄電池直流48V逆變成為三相交流380V，并且蓄電池組虧電能自動關(guān)閉輸出端。主控臺由一臺帶監(jiān)示器的工業(yè)計算機、一臺操作面板組成，工業(yè)計算機通過現(xiàn)場總線網(wǎng)卡聯(lián)接至現(xiàn)場總線，用于運行編程軟件、組態(tài)軟件；主控臺與分布式饋線控制終端之間的通信通過專用總線聯(lián)接器聯(lián)接至現(xiàn)場總線，用于將主操作面板的操作信息轉(zhuǎn)換為控制信號通過現(xiàn)場總線傳至分布式饋線控制終端，并將分布式饋線控制終端傳來的數(shù)據(jù)信息傳給工業(yè)計算機組態(tài)顯示，同時根據(jù)各分布式電源和負荷的運行狀態(tài)參數(shù)，智能分析配網(wǎng)運行狀態(tài)及下一時刻的負荷做出預(yù)測，以及出現(xiàn)突發(fā)事件甚至災(zāi)難事件發(fā)生時能夠快速協(xié)調(diào)分布式電源的出力和負荷干預(yù)，實現(xiàn)重要負荷供電；操作面板包括分布式電源啟動、停止， 并網(wǎng)、解裂，出力增加、降低，緊急停機；分段器開關(guān)的閉合、斷開開關(guān)和旋鈕分別通過現(xiàn)場總線與工業(yè)計算機連接，用于手動發(fā)出控制和調(diào)整指令。模擬顯示屏包括分布式電源狀態(tài)、 分段器狀態(tài)、儲能單元狀態(tài)信息顯示，以及分布式發(fā)電裝置、分段器、儲能單元和變電站的電壓值、電流值、總有功、無功的模擬參數(shù)。分布式發(fā)電裝置控制終端由數(shù)據(jù)檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊、運算控制系統(tǒng)、驅(qū)動模塊及通信模塊組成，數(shù)據(jù)檢測模塊包括對電壓互感器和電流互感器采集上來的電壓矢量、電流矢量進行模擬量采集、處理；轉(zhuǎn)換模塊是將經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D 轉(zhuǎn)換，以供運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，用于運算和處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊送來的大量數(shù)據(jù)，其包括對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出分布式電源的頻率、有功和無功，并根據(jù)分布式電源的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制分布式電源的開/關(guān)和功率調(diào)整調(diào)整以及同期并網(wǎng)控制；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)。分布式儲能裝置控制終端由數(shù)據(jù)檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊、運算控制系統(tǒng)、驅(qū)動模塊及通信模塊組成，數(shù)據(jù)檢測模塊包括對電壓互感器和電流互感器采集上來的電壓矢量、電流矢量進行模擬量采集、處理；轉(zhuǎn)換模塊是將經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D 轉(zhuǎn)換，以供運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，用于運算和處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊送來的大量數(shù)據(jù)，其包括對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出分布式電源的頻率、有功和無功，并根據(jù)儲能單元的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制儲能裝置的開/關(guān)和功率調(diào)整調(diào)整、同時控制儲能裝置的工作狀態(tài)(充電狀態(tài)、逆變狀態(tài)、待機狀態(tài))以及同期并網(wǎng)控制；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)。分布式開關(guān)控制終端由數(shù)據(jù)檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊、運算控制系統(tǒng)、驅(qū)動模塊及通信模塊組成，數(shù)據(jù)檢測模塊包括對電壓互感器和電流互感器采集上來的電壓矢量、電流矢量進行模擬量采集、處理；轉(zhuǎn)換模塊是將經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換， 以供運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，用于運算和處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊送來的大量數(shù)據(jù)，其包括對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出開關(guān)處的有功和無功，并根據(jù)線路的運行情況，以及主控中心下達的指令， 發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制開關(guān)的開/關(guān)；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)，本裝置只有狀態(tài)控制，即開、關(guān)一種功能。電壓互感器和電流互感器安裝在分布式電源的出線處，分為三組，分別采集A相、 B相、C相電壓和電流，電壓互感器和電流互感器二次側(cè)分別接入分布式饋線控制終端的檢測單元。計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括分布式儲能裝置協(xié)調(diào)控制、分布式發(fā)電裝置協(xié)調(diào)控制、以及分布式開關(guān)協(xié)調(diào)控制三部分。分布式儲能裝置直協(xié)調(diào)控制分為以下步驟101開始運行；102系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回102 ；103采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；104對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；
105將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；106等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回103，接受到新指令則執(zhí)行下一步；107判斷主控臺下達的指令是否為充電指令，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行 110 ；
108對儲能單元進行充電；109判斷儲能單元的電量是否充滿，如果充滿則返回103，未充滿則執(zhí)行108 ；110判斷主控臺下達的指令是否為逆變指令，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行 116 ；111判斷是否具備同期的條件，如果具備執(zhí)行下一步，如果不具備則執(zhí)行111 ；112判斷是否需要功率調(diào)整，如果不需要執(zhí)行114，需要則執(zhí)行115 ；114保持原有功率；115按負荷需求調(diào)整；116等待命令；返回103 ；分布式發(fā)電裝置協(xié)調(diào)控制分為以下步驟201開始運行；202系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回202 ；203采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；204對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；205將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；206等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回203，接受到新指令則執(zhí)行下一步；207判斷是否需要打開三相逆變裝置，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行207 ；208判斷是否具備同期的條件，如果具備執(zhí)行下一步，如果不具備則執(zhí)行208 ；209 并網(wǎng)；210判斷是否需要功率調(diào)整，如果不需要執(zhí)行211，需要則執(zhí)行212 ；211保持原有功率；212按負荷需求調(diào)整；213等待命令；分布式開關(guān)控制包括下列步驟301開始運行；302系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回302 ；303采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；304對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；305將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；306等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回303，接受到新指令則執(zhí)行下一步；307根據(jù)主控臺的指令打開或關(guān)斷開關(guān)；308 返回 303。本發(fā)明使配電系統(tǒng)具備協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)分布式電源的運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)清潔能源利用率最大化的能力。協(xié)調(diào)優(yōu)化分布式電源的運行狀態(tài)，實現(xiàn)清潔能源的負荷跟蹤率達到 70%以上，同時避免了分布式電源任意并網(wǎng)\解裂對配網(wǎng)造成的沖擊；當配網(wǎng)發(fā)生極端事故時，即配電網(wǎng)出現(xiàn)“孤島運行”情況，協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)分布式電源和儲能裝置最大功率運行，保證網(wǎng)內(nèi)重要負荷正常供電，解決了極端事故時配網(wǎng)供電問題。


圖1是系統(tǒng)組成圖；圖2是一次設(shè)備接線圖；圖3是系統(tǒng)控制流程圖；圖4是分布式發(fā)電裝置控制流程圖。 圖5是分布式開關(guān)控制流程圖。
具體實施例方式參照圖1，一個主控臺，用于運行編程軟件、組態(tài)軟件，并將各種數(shù)字量、模擬量指令轉(zhuǎn)換為控制信號通過現(xiàn)場總線傳至多個分布式電源控制器，并將多個分布式控制柜傳來的信號運算轉(zhuǎn)換為顯示信號傳給工業(yè)計算機組態(tài)顯示，同時根據(jù)各參數(shù)邏輯關(guān)系運算實現(xiàn)分布式電源的啟動\停止，并網(wǎng)\解裂，運行狀態(tài)以及斷路器的通斷的智能控制。13組互感器，每組包括3個電流互感器和3個電壓互感器，用來采集分布式電源和分段器運行狀態(tài)參數(shù)；9組分布式開關(guān)控制終端，由電壓互感器、電流互感器采集上來的電壓和電流信號送往數(shù)據(jù)檢測模塊，由數(shù)據(jù)檢測模塊對采集上來的電壓矢量、電流矢量進行采集、處理 ’然后送往轉(zhuǎn)換模塊，對經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換后，送往運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出開關(guān)處的有功和無功，并根據(jù)線路的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制開關(guān)的開/關(guān)；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)。本裝置只有狀態(tài)控制，即開、關(guān)一種功能。2組分布式發(fā)電裝置控制終端，由電壓互感器、電流互感器采集上來的電壓和電流信號送往數(shù)據(jù)檢測模塊，由數(shù)據(jù)檢測模塊對采集上來的電壓矢量、電流矢量進行采集、處理；然后送往轉(zhuǎn)換模塊，對經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換后，送往運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出開關(guān)處的有功和無功，并根據(jù)線路的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制分布式電源開/關(guān)、功率調(diào)節(jié)、同期并網(wǎng)；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)。2組分布式儲能裝置控制終端，由電壓互感器、電流互感器采集上來的電壓和電流信號送往數(shù)據(jù)檢測模塊，由數(shù)據(jù)檢測模塊對采集上來的電壓矢量、電流矢量進行采集、處理；然后送往轉(zhuǎn)換模塊，對經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換后，送往運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出開關(guān)處的有功和無功，并根據(jù)線路的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制儲能裝置開/關(guān)、工作狀態(tài)(充電、逆變、待機)控制、功率調(diào)節(jié)、同期并網(wǎng)；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)。2組三相逆變裝置，將太陽能電池板或風力發(fā)電機發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成三相交流電，并且具備并網(wǎng)和獨立運行兩種模式，逆變裝置在工作過程中將狀態(tài)信息實時上傳給分布式發(fā)電裝置控制終端，并接受分布式發(fā)電裝置控制終端的控制指令開/關(guān)、功率調(diào)節(jié)、 同期并網(wǎng)；關(guān)于微電網(wǎng)三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)及其控制方法見申請?zhí)枮?01110098230. 2的專利申請；2組儲能裝置，蓄電池組組成；2組充電/逆變裝置，用于將三相交流380V整流成直流48V，同時防過充電、防止極性接反電路；蓄電池組由多個蓄電池構(gòu)成，逆變裝置將蓄電池直流48V逆變成為三相交流380V，并且蓄電池組虧電能自動關(guān)閉輸出端。逆變裝置在工作過程中將狀態(tài)信息實時上傳給分布式發(fā)電控制終端，并接受分布式發(fā)電控制終端的控制指令充電、逆變、待機。參照圖2，電路為計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的主線路。包括變電站A 和變電站B組成的三開關(guān)四分段的手拉手供電線路。線路中包含9個分段器，其中C 1和C 9具有重合閘功能，C 5充當聯(lián)絡(luò)開關(guān)功能。并且每個分段器都有三個電流互感器和三個電壓互感器，用于監(jiān)測每個分段器處的電壓的、電流、頻率、有功和無功。2部分布式發(fā)電裝置通過逆變裝置并網(wǎng)發(fā)電，每組包含三個電流互感器和三個電壓互感器，用來監(jiān)測分布式發(fā)電裝置的電壓的、電流、頻率、有功和無功，并送往分布式發(fā)電裝置控制終端。2部分布式儲能裝置，每組包含三個電流互感器和三個電壓互感器，用來監(jiān)測分布式發(fā)電裝置的電壓的、 電流、頻率、電量，并送往分布式發(fā)電裝置控制終端?？偪嘏_根據(jù)各個分布式控制終端上傳的數(shù)據(jù)，計算A、B變電站的送電量、分布式電壓的發(fā)電量、回饋電網(wǎng)電量以及根據(jù)分布式電源和儲能裝置的運行情況，計算出孤島運行時，即變電站A、B均因故無法供電時，可維持配電網(wǎng)運行的時間。計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制方法包括分布式發(fā)電裝置協(xié)調(diào)控制、 分布式儲能裝置協(xié)調(diào)控制以及分布式開關(guān)協(xié)調(diào)控制三部分。參照圖3，分布式儲能控制分為以下步驟101開始運行；102系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回102 ；103采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；104對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；105將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；106等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回103，接受到新指令則執(zhí)行下一步；107判斷主控臺下達的指令是否為充電指令，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行 110。108對儲能單元進行充電；109判斷儲能單元的電量是否充滿，如果充滿則返回103，未充滿則執(zhí)行108 ；110判斷主控臺下達的指令是否為逆變指令，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行 116 ；111判斷是否具備同期的條件，如果具備執(zhí)行下一步，如果不具備則執(zhí)行111 ；
112判斷是否需要功率調(diào)整，如果不需要執(zhí)行114，需要則執(zhí)行115 ；114保持原有功率；115按負荷需求調(diào)整；116等待命令；返回 103。參照圖4，分布式發(fā)電裝置控制包括下列步驟201開始運行；202系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回202 ；203采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；204對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；205將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；206等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回203，接受到新指令則執(zhí)行下一步；207判斷是否需要打開三相逆變裝置，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行207 ；208判斷是否具備同期的條件，如果具備執(zhí)行下一步，如果不具備則執(zhí)行208 ；209 并網(wǎng)；210判斷是否需要功率調(diào)整，如果不需要執(zhí)行211，需要則執(zhí)行212 ；211保持原有功率；212按負荷需求調(diào)整；213等待命令；參照圖5，分布式開關(guān)控制包括下列步驟301開始運行；302系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回302 ；303采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；304對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；305將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；306等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回303，接受到新指令則執(zhí)行下一步；307根據(jù)主控臺的指令打開或關(guān)斷開關(guān)；308 返回 303。
權(quán)利要求
1.一種計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于包括一個主控臺，用于運行編程軟件、組態(tài)軟件，并將各種數(shù)字量、模擬量指令轉(zhuǎn)換為控制信號通過現(xiàn)場總線傳至多個分布式電源控制器，并將多個分布式控制柜傳來的信號運算轉(zhuǎn)換為顯示信號傳給工業(yè)計算機組態(tài)顯示，同時根據(jù)各參數(shù)邏輯關(guān)系運算實現(xiàn)分布式電源的啟動\停止，并網(wǎng)\解裂，運行狀態(tài)以及斷路器的通斷；監(jiān)視器用于顯示工業(yè)計算機中的運行界面，包括分布式電源狀態(tài)、分段器狀態(tài)、儲能單元狀態(tài)信息顯示，以及分布式發(fā)電裝置、 分段器、儲能單元和變電站的電壓值、電流值、總有功、無功的模擬參數(shù)；1塊模擬顯示屏，用于顯示與工業(yè)計算機組態(tài)軟件相同的內(nèi)容，包括分布式電源狀態(tài)、 分段器狀態(tài)、儲能單元狀態(tài)信息顯示，以及分布式發(fā)電裝置、分段器、儲能單元和變電站的電壓值、電流值、總有功、無功的模擬參數(shù)；13組互感器，每組包括3個電流互感器和3個電壓互感器，用來采集分布式電源和分段器運行狀態(tài)參數(shù)；9組分布式開關(guān)控制終端，用于讀取傳感器參數(shù)，并進行遙測信號采集、遙信信號采集、 遙控信號轉(zhuǎn)發(fā)；2組分布式發(fā)電裝置控制終端，用于讀取傳感器參數(shù)，并進行三相電壓、三相電流信號采集、分布式發(fā)電系統(tǒng)工作狀態(tài)信號采集、遙控信號轉(zhuǎn)發(fā)，同時對分布式電源開關(guān)、功率調(diào)節(jié)、同期并網(wǎng)；2組分布式儲能裝置控制終端，用于讀取傳感器參數(shù)，并進行三相電壓、三相電流信號采集、儲能裝置工作狀態(tài)信號采集、遙控信號轉(zhuǎn)發(fā)，同時對儲能裝置開關(guān)、工作狀態(tài)控制、功率調(diào)節(jié)、同期并網(wǎng)；2組分布式發(fā)電裝置，其中1組由太陽能電池板組成、另一組由風力發(fā)電機和太陽能電池組成的風光互補發(fā)電裝置，上述發(fā)電裝置均通過逆變裝置并網(wǎng)；2組三相逆變裝置，將太陽能電池板或風力發(fā)電機發(fā)出的直流電能轉(zhuǎn)換成三相交流電， 并且具備并網(wǎng)和獨立運行兩種模式；2組儲能裝置，蓄電池組組成；2組充電/逆變裝置，用于將三相交流380V整流成直流48V，同時防過充電、防止極性接反電路；蓄電池組由多個蓄電池構(gòu)成，逆變裝置將蓄電池直流48V逆變成為三相交流 380V，并且蓄電池組虧電能自動關(guān)閉輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于主控臺由一臺帶監(jiān)示器的工業(yè)計算機、一臺操作面板組成，工業(yè)計算機通過現(xiàn)場總線網(wǎng)卡聯(lián)接至現(xiàn)場總線，用于運行編程軟件、組態(tài)軟件；主控臺與分布式饋線控制終端之間的通信通過專用總線聯(lián)接器聯(lián)接至現(xiàn)場總線，用于將主操作面板的操作信息轉(zhuǎn)換為控制信號通過現(xiàn)場總線傳至分布式饋線控制終端，并將分布式饋線控制終端傳來的數(shù)據(jù)信息傳給工業(yè)計算機組態(tài)顯示，同時根據(jù)各分布式電源和負荷的運行狀態(tài)參數(shù)，智能分析配網(wǎng)運行狀態(tài)及下一時刻的負荷做出預(yù)測，以及出現(xiàn)突發(fā)事件甚至災(zāi)難事件發(fā)生時能夠快速協(xié)調(diào)分布式電源的出力和負荷干預(yù)，實現(xiàn)重要負荷供電；操作面板包括分布式電源啟動、停止，并網(wǎng)、解裂，出力增加、降低，緊急停機；分段器開關(guān)的閉合、斷開開關(guān)和旋鈕分別通過現(xiàn)場總線與工業(yè)計算機連接，用于手動發(fā)出控制和調(diào)整指令。模擬顯示屏包括分布式電源狀態(tài)、分段器狀態(tài)、 儲能單元狀態(tài)信息顯示，以及分布式發(fā)電裝置、分段器、儲能單元和變電站的電壓值、電流值、總有功、無功的模擬參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于分布式發(fā)電裝置控制終端由數(shù)據(jù)檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊、運算控制系統(tǒng)、驅(qū)動模塊及通信模塊組成，數(shù)據(jù)檢測模塊包括對電壓互感器和電流互感器采集上來的電壓矢量、電流矢量進行模擬量采集、處理；轉(zhuǎn)換模塊是將經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換，以供運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，用于運算和處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊送來的大量數(shù)據(jù)，其包括對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算， 計算出分布式電源的頻率、有功和無功，并根據(jù)分布式電源的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制分布式電源的開/關(guān)和功率調(diào)整調(diào)整以及同期并網(wǎng)控制；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于分布式儲能裝置控制終端由數(shù)據(jù)檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊、運算控制系統(tǒng)、驅(qū)動模塊及通信模塊組成，數(shù)據(jù)檢測模塊包括對電壓互感器和電流互感器采集上來的電壓矢量、電流矢量進行模擬量采集、處理；轉(zhuǎn)換模塊是將經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換，以供運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，用于運算和處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊送來的大量數(shù)據(jù)，其包括對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算， 計算出分布式電源的頻率、有功和無功，并根據(jù)儲能單元的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令；驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制儲能裝置的開/關(guān)和功率調(diào)整調(diào)整、同時控制儲能裝置的工作狀態(tài) (充電狀態(tài)、逆變狀態(tài)、待機狀態(tài))以及同期并網(wǎng)控制；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接， 并發(fā)送數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于分布式開關(guān)控制終端由數(shù)據(jù)檢測模塊、轉(zhuǎn)換模塊、運算控制系統(tǒng)、驅(qū)動模塊及通信模塊組成，數(shù)據(jù)檢測模塊包括對電壓互感器和電流互感器采集上來的電壓矢量、電流矢量進行模擬量采集、處理；轉(zhuǎn)換模塊是將經(jīng)數(shù)據(jù)檢測模塊采集上來的模擬矢量進行A/D轉(zhuǎn)換，以供運算控制系統(tǒng)進行處理；運算控制系統(tǒng)具有高速計算速度和數(shù)據(jù)處理能力，用于運算和處理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊送來的大量數(shù)據(jù)，其包括對轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電壓、電流矢量信號進行運算，計算出開關(guān)處的有功和無功，并根據(jù)線路的運行情況，以及主控中心下達的指令，發(fā)出控制指令； 驅(qū)動模塊用于接收運算控制系統(tǒng)的控制信號，經(jīng)過驅(qū)動模塊的放大處理，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)控制開關(guān)的開/關(guān)；通信模塊負責實時與主站系統(tǒng)連接，并發(fā)送數(shù)據(jù)，本裝置只有狀態(tài)控制， 即開、關(guān)一種功能。
6.計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的控制方法包括分布式儲能裝置協(xié)調(diào)控制、 分布式發(fā)電裝置協(xié)調(diào)控制、以及分布式開關(guān)協(xié)調(diào)控制三部分，其特征在于分布式儲能裝置協(xié)調(diào)控制分為以下步驟101開始運行；102系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回102 ；103采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流；104對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析；·105將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；·106等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回 103，接受到新指令則執(zhí)行下一步；·107判斷主控臺下達的指令是否為充電指令，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行·110 ；·108對儲能單元進行充電；·109判斷儲能單元的電量是否充滿，如果充滿則返回103，未充滿則執(zhí)行108 ；·110判斷主控臺下達的指令是否為逆變指令，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行·116 ；·111判斷是否具備同期的條件，如果具備執(zhí)行下一步，如果不具備則執(zhí)行111 ；·112判斷是否需要功率調(diào)整，如果不需要執(zhí)行114，需要則執(zhí)行115 ；·114保持原有功率；·115按負荷需求調(diào)整；·116等待命令；返回103 ；分布式發(fā)電裝置協(xié)調(diào)控制分為以下步驟 201開始運行；·202系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回202 ； 203采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流； 204對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析； 205將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；·206等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回 203，接受到新指令則執(zhí)行下一步；·207判斷是否需要打開三相逆變裝置，如果是執(zhí)行下一步，如果不是則執(zhí)行207 ； 208判斷是否具備同期的條件，如果具備執(zhí)行下一步，如果不具備則執(zhí)行208 ； 209并網(wǎng)；·210判斷是否需要功率調(diào)整，如果不需要執(zhí)行211，需要則執(zhí)行212 ； 211保持原有功率； 212按負荷需求調(diào)整； 213等待命令；分布式開關(guān)控制包括下列步驟 301開始運行；·302系統(tǒng)進行自檢，如自檢正常執(zhí)行下一步，自檢不正常則返回302 ； 303采集數(shù)據(jù)，其中包括三相電壓、三相電流以及直流電壓、電流； 304對采集上來的數(shù)據(jù)進行運算分析； 305將數(shù)據(jù)處理后上傳給工業(yè)計算機；·306等待主控臺下達指令，如未接受到新指令，執(zhí)行部分繼續(xù)執(zhí)行上一指令，并返回 303，接受到新指令則執(zhí)行下一步； ·307根據(jù)主控臺的指令打開或關(guān)斷開關(guān)；-308 返回 303。
全文摘要
一種計及分布式電源的配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括一個主控、1塊模擬顯示屏、13組互感器、9組分布式開關(guān)控制終端、2組分布式發(fā)電裝置控制終端、2組分布式儲能裝置控制終端、2組分布式發(fā)電裝置、2組三相逆變裝置、2組儲能裝置、2組充電/逆變裝置。本發(fā)明使配電系統(tǒng)具備協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)分布式電源的運行狀態(tài)，進而實現(xiàn)網(wǎng)內(nèi)清潔能源利用率最大化的能力。協(xié)調(diào)優(yōu)化分布式電源的運行狀態(tài)，實現(xiàn)清潔能源的負荷跟蹤率達到70％以上，同時避免了分布式電源任意并網(wǎng)/解裂對配網(wǎng)造成的沖擊；當配網(wǎng)發(fā)生極端事故時，即配電網(wǎng)出現(xiàn)“孤島運行”情況，協(xié)調(diào)網(wǎng)內(nèi)分布式電源和儲能裝置最大功率運行，保證網(wǎng)內(nèi)重要負荷正常供電，解決了極端事故時配網(wǎng)供電問題。
文檔編號G05B19/418GK102169342SQ20111012269
公開日2011年8月31日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者孟祥萍, 張卓, 張紅, 張龍斌, 敖明, 王暉, 界金星, 皮玉珍, 紀秀, 苑全德, 譚萬禹, 郭莉 申請人:吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院, 吉林省電力科學(xué)研究院有限公司, 長春工程學(xué)院