專利名稱：基于iec61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變電站的電源管理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于IEC61850協(xié)議的電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠的影響。數(shù)字化變電站三個主要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標準”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達到標準化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。數(shù)字化變電站也對站用電源系統(tǒng)提出了智能化、網(wǎng)絡(luò)化的需求，一體化電源系統(tǒng)應(yīng)運而生。但是目前市場上的一體化電源系統(tǒng)都是將原有的直流系統(tǒng)、交流系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)、UPS電源系統(tǒng)進行簡單組合，圖I為現(xiàn)有技術(shù)變電站用一體化電源系統(tǒng)示意圖，主要是在原來各站用電源系統(tǒng)的后端加入一層，添加一個一體化主監(jiān)控單元，監(jiān)控各站用電源系統(tǒng)主監(jiān)控單元，再通過IEC61850協(xié)議轉(zhuǎn)換單元進行協(xié)議轉(zhuǎn)換接入變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由于添加了一層監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及通信總線繁多，復雜性較高，可靠性較低，而且IEC61850協(xié)議通過協(xié)議轉(zhuǎn)換單元實現(xiàn)，智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度較低。圖2為現(xiàn)有技術(shù)變電站用一體化電源系統(tǒng)能量流示意圖，逆變電源模塊、通信電源模塊等直接掛接到直流輸出母線上，節(jié)省了其他站用電源系統(tǒng)的蓄電池組。但能量還是單向流動，能耗并沒有降低，而且智能化程度較低，互動性較差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域存在的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng)，解決現(xiàn)有變電站用一體化電源系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度較低，能耗大，互動性較差的問題。本發(fā)明提供的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),它包括控制系統(tǒng)、電網(wǎng)、電池系統(tǒng)和負載，電網(wǎng)通過控制系統(tǒng)為負載供電和為電池系統(tǒng)充電，當電網(wǎng)故障或停電時，由電池系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電；它還包括新能源電源系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)，新能源電源系統(tǒng)、電動汽車充電電源系統(tǒng)與電網(wǎng)及電池系統(tǒng)并聯(lián)接入控制系統(tǒng)；所述新能源電源系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電、給電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)充電，新能源電源系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)的電網(wǎng)逆變器將富余能量回饋給電網(wǎng)；所述新能源電源系統(tǒng)和電網(wǎng)共同為負載供電、為電池系統(tǒng)和電動汽車電源系統(tǒng)充電；當電網(wǎng)故障或停電時，由新能源電源系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)共同為負載供電；所述控制系統(tǒng)包括后臺設(shè)備、主監(jiān)控、子監(jiān)控、通信總線和監(jiān)控單元、電源模塊，所述后臺設(shè)備通過后臺通信總線與主監(jiān)控連接，所述主監(jiān)控、子監(jiān)控、監(jiān)控單元、電源模塊都連接在同一條通信總線上；所述子CN 102916484 A
書
明
說
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監(jiān)控為直流電源監(jiān)控、交流電源監(jiān)控、通信電源監(jiān)控、逆變電源監(jiān)控，上述任意幾種子監(jiān)控并聯(lián)與通信總線連接；所述主監(jiān)控內(nèi)置IEC61850協(xié)議；所述各子監(jiān)控為熱接入，并且與主監(jiān)控冗余備份。本發(fā)明提供的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其有益效果在于,米用現(xiàn)場總線技術(shù)，主監(jiān)控直接與子監(jiān)控通信，子監(jiān)控可以熱接入，與主監(jiān)控冗余備份，主監(jiān) 控內(nèi)置IEC61850協(xié)議，直接接入變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、智能化與網(wǎng)絡(luò)化程度；整合了風能、太陽能等新能源電源系統(tǒng)及電動汽車充電電源系統(tǒng)，使一體化電源系統(tǒng)成為一個具有發(fā)電、供電、儲能、饋能的分布式能源管理系統(tǒng)，能量在各個系統(tǒng)間有效的流動、利用，大大提高了能源利用率，降低了損耗。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)變電站用一體化電源系統(tǒng)不意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)變電站用一體化電源系統(tǒng)能量流示意圖；圖3是本發(fā)明實施例的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的能量流示意圖。圖中標注I.后臺設(shè)備；2.主監(jiān)控；3.子監(jiān)控；4.監(jiān)控單元、電源模塊；5.通信總線。
具體實施例方式下面參照附圖，結(jié)合一個實施例，對本發(fā)明提供的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng)進行詳細的說明。實施例參照圖3-圖4,本發(fā)明的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、電網(wǎng)、電池系統(tǒng)和負載，電網(wǎng)通過控制系統(tǒng)為負載供電和為電池系統(tǒng)充電，當電網(wǎng)故障或停電時，由電池系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電；它還包括新能源電源系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)，新能源電源系統(tǒng)、電動汽車充電電源系統(tǒng)與電網(wǎng)及電池系統(tǒng)并聯(lián)接入控制系統(tǒng)；所述新能源電源系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電、給電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)充電，新能源電源系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)的電網(wǎng)逆變器將富余能量回饋給電網(wǎng)；所述新能源電源系統(tǒng)和電網(wǎng)共同為負載供電、為電池系統(tǒng)和電動汽車電源系統(tǒng)充電；當電網(wǎng)故障或停電時，由新能源電源系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)共同為負載供電；所述控制系統(tǒng)包括后臺設(shè)備I、主監(jiān)控2、子監(jiān)控3、通信總線5和監(jiān)控單元、電源模塊4，所述后臺設(shè)備I通過后臺通信總線與主監(jiān)控2連接，所述主監(jiān)控2、子監(jiān)控3、監(jiān)控單元、電源模塊4都連接在同一條通信總線5上；所述子監(jiān)控3為直流電源監(jiān)控、交流電源監(jiān)控、通信電源監(jiān)控、逆變電源監(jiān)控，上述任意幾種子監(jiān)控3并聯(lián)與通信總線5連接；所述主監(jiān)控2內(nèi)置IEC61850協(xié)議；所述各子監(jiān)控3為熱接入，并且與主監(jiān)控2冗余備份。主監(jiān)控2發(fā)出主要的系統(tǒng)控制指令，通過特定的數(shù)據(jù)幀位通過通信總線5通知子監(jiān)控3，子監(jiān)控3僅對通信總線5上的數(shù)據(jù)進行偵聽和顯示，不對通信總線5發(fā)出控制命令，子監(jiān)控3在偵聽不到主監(jiān)控2的工作幀位時，將自動履行子監(jiān)控3的控制職責，顯示監(jiān)控單元、電源模塊4的狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸效率明顯提高；主監(jiān)控2、子監(jiān)控3、所有的監(jiān)控單元、電源
4模塊4都連接在同一條現(xiàn)場總線5上，直接進行數(shù)據(jù)共享通信；主監(jiān)控2內(nèi)置IEC61850協(xié)議，直接通過網(wǎng)絡(luò)接口接入變電站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主監(jiān)控2通過通信總線5檢測控制各電源系統(tǒng)、模塊等的工作狀態(tài)，新能源電源系統(tǒng)輸出、直流電源模塊輸出、電池系統(tǒng)輸入、通信電源模塊輸入、逆變電源模塊輸入、并網(wǎng)逆變器輸入、電動汽車充電電源系統(tǒng)輸入及直流饋線并聯(lián)在一起，并網(wǎng)逆變器的輸出與電網(wǎng)并聯(lián)在一起。本發(fā)明不但整合了原有各站用電源系統(tǒng)，還擴展了新能源電源系統(tǒng)及電動汽車充電電源系統(tǒng)，使一體化電源系統(tǒng)成為一個具有發(fā)電、供電、儲能、饋能的分布式能源管理系統(tǒng)。當新能源電源系統(tǒng)能量充足時，新能源電源系統(tǒng)給負載提供能量及給電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)充電，如果新能源電源系統(tǒng)還有富余能量，則通過控制系統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器將能量回饋給電網(wǎng)，當新能源電源系統(tǒng)能量不足時，則由新能源電源系統(tǒng)和電網(wǎng)共同為負載供電和給電池系統(tǒng)、電動汽車充電電源系統(tǒng)充電，當電網(wǎng)故障或停電時，由新能源電源系統(tǒng)、電池系統(tǒng)、電動汽車充電電源系統(tǒng)共同為負載供電，而且還可以通過擴展電池組，組成儲能系統(tǒng)，使能量在各個系統(tǒng)間有效的流動、利用，大大提高了能源利用率，降低了損耗。系統(tǒng)智能分析電網(wǎng)狀態(tài)、新能源電源系統(tǒng)供電狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)及電池系統(tǒng)狀態(tài)，進而選用優(yōu)化的電池組充放電算法、充放電參數(shù)，對電池進行充電。可以通過人工預設(shè)電網(wǎng)的“尖平谷峰”時間段，系統(tǒng)優(yōu)先在用電低谷時間段對電池系統(tǒng)進行均衡活化充電，提高電網(wǎng)電能的利用率；結(jié)合三種方式(實時分析監(jiān)測，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)自動學習，預設(shè)參數(shù))分析新能源電源系統(tǒng)的供能狀態(tài)，優(yōu)先使用新能源電源系統(tǒng)對電池系統(tǒng)進行充電；實時監(jiān)測記錄環(huán)境溫度，通過學習分析得出電池充電的最佳時間點，并對充電參數(shù)進行溫度補償；對電池組狀態(tài)進行智能分析，計算當前電池的容量、健康狀態(tài)，優(yōu)化充電參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),它包括控制系統(tǒng)、電網(wǎng)、電池系統(tǒng)和負載，電網(wǎng)通過控制系統(tǒng)為負載供電和為電池系統(tǒng)充電，當電網(wǎng)故障或停電時，由電池系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電，其特征在于它還包括新能源電源系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)，新能源電源系統(tǒng)、電動汽車充電電源系統(tǒng)與電網(wǎng)及電池系統(tǒng)并聯(lián)接入控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其特征在于新能源電源系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電、給電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)充電，新能源電源系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)的電網(wǎng)逆變器將富余能量回饋給電網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其特征在于新能源電源系統(tǒng)和電網(wǎng)共同為負載供電、為電池系統(tǒng)和電動汽車電源系統(tǒng)充電。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其特征在于當電網(wǎng)故障或停電時，由新能源電源系統(tǒng)、電池系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)共同為負載供電。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其特征在于所述控制系統(tǒng)包括后臺設(shè)備、主監(jiān)控、子監(jiān)控、通信總線和監(jiān)控單元、電源模塊，所述后臺設(shè)備通過后臺通信總線與主監(jiān)控連接，所述主監(jiān)控、子監(jiān)控、監(jiān)控單元、電源模塊都連接在同一條通信總線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其特征在于所述子監(jiān)控為直流電源監(jiān)控、交流電源監(jiān)控、通信電源監(jiān)控、逆變電源監(jiān)控，上述任意幾種子監(jiān)控并聯(lián)與通信總線連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng),其特征在于所述主監(jiān)控內(nèi)置IEC61850協(xié)議；所述各子監(jiān)控為熱接入，并且與主監(jiān)控冗余備份。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于IEC61850協(xié)議的分布式一體化電源系統(tǒng)，它包括控制系統(tǒng)、電網(wǎng)、電池系統(tǒng)和負載，電網(wǎng)通過控制系統(tǒng)為負載供電和為電池系統(tǒng)充電，當電網(wǎng)故障或停電時，由電池系統(tǒng)通過控制系統(tǒng)為負載供電；它還包括新能源電源系統(tǒng)和電動汽車充電電源系統(tǒng)，新能源電源系統(tǒng)、電動汽車充電電源系統(tǒng)與電網(wǎng)及電池系統(tǒng)并聯(lián)接入控制系統(tǒng)；本發(fā)明整合了各站用電源系統(tǒng)、新能源電源系統(tǒng)及電動汽車充電電源系統(tǒng)，使一體化電源系統(tǒng)成為一個具有發(fā)電、供電、儲能、饋能的分布式能源管理系統(tǒng)，能量在各個系統(tǒng)間有效的流動、利用，大大提高了能源利用率，降低了損耗。
文檔編號H02J13/00GK102916484SQ20121037815
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者郭占棟, 于士友, 孫健, 王寧 申請人:青島海匯德電氣有限公司