主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置及方法，所述裝置主板、供電機(jī)構(gòu)；其中所述主板上包括綜合決策插件、用于連接饋出線上電流互感器以采集線路的負(fù)荷電流并連接供電母線上的電壓互感器以采集母線的電壓信息的智能交流采樣插件、用于連接饋出線上的控制開(kāi)關(guān)并對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的各類電氣硬接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行采集的智能I/O插件、用于連接外部設(shè)備的多功能通信插件、智能電源插件。
【專利說(shuō)明】
主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力工程自動(dòng)化領(lǐng)域，尤其是指一種主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為解決日趨嚴(yán)重的全球性能源危機(jī)問(wèn)題及減少碳排放，當(dāng)前國(guó)家能源戰(zhàn)略的核心是使用清潔能源替代煤炭、石油等化石能源的消耗，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展，逐步推廣采用各種新能源。隨著各種分布式能源的滲透接入及電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能設(shè)備廣泛應(yīng)用，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式發(fā)生了重大變化，具備源網(wǎng)荷(有源側(cè)、配網(wǎng)側(cè)、用電側(cè))雙向互動(dòng)的主動(dòng)配電網(wǎng)是未來(lái)配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。區(qū)別于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，主動(dòng)配電網(wǎng)的核心理念是主動(dòng)規(guī)劃、主動(dòng)控制、主動(dòng)管理與主動(dòng)服務(wù)。主動(dòng)配電網(wǎng)是充分利用分布式能源靠近客戶的優(yōu)勢(shì)，對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行全面感知，實(shí)時(shí)掌握配電網(wǎng)的運(yùn)行態(tài)勢(shì)，對(duì)發(fā)電、負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行主動(dòng)控制、主動(dòng)管理，做到消除隱患于未然。同時(shí)主動(dòng)配電網(wǎng)能夠?yàn)樯霞?jí)電網(wǎng)和客戶提供主動(dòng)服務(wù)，建立上級(jí)電網(wǎng)與配電網(wǎng)、配電網(wǎng)與客戶之間的良好互動(dòng)關(guān)系。
[0003]為實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行控制系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的主動(dòng)規(guī)劃、主動(dòng)控制、主動(dòng)管理、主動(dòng)服務(wù)，需要對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)源網(wǎng)荷各側(cè)的信息進(jìn)行全面采集，并實(shí)現(xiàn)基本的就地化協(xié)調(diào)控制?，F(xiàn)有的高級(jí)量測(cè)(AMI)及自動(dòng)抄表(AMR)技術(shù)側(cè)重于電能量信息的采集及基于階梯電價(jià)信息的用戶側(cè)主動(dòng)用電調(diào)節(jié)，在引導(dǎo)用戶端有序用電、降低能耗方面具有積極的效果，但對(duì)于源網(wǎng)荷需要實(shí)時(shí)互動(dòng)的主動(dòng)配電網(wǎng)則存在欠缺，比如不能對(duì)分布式發(fā)電功率輸出有重要影響的氣象信息進(jìn)行綜合分析利用，無(wú)法進(jìn)行就地級(jí)的分布式發(fā)電功率預(yù)測(cè)，并對(duì)柔性負(fù)荷(可控負(fù)荷及可中斷負(fù)荷)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制及用電意見(jiàn)指導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種更為只能可靠的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置及方法，能夠根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)中遙測(cè)、遙信、電量、通信、調(diào)控等功能對(duì)設(shè)備的要求，感知分布式光伏、風(fēng)電、“冷熱電”三聯(lián)供系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充換電站、需求響應(yīng)負(fù)荷等分布式電源的態(tài)勢(shì)信息以及配電網(wǎng)、用戶側(cè)的負(fù)荷和分布式電源的運(yùn)行情況，提高配電網(wǎng)可觀測(cè)性。
[0005]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置，包括主板、供電機(jī)構(gòu);其中所述主板上包括綜合決策插件、用于連接饋出線上電流互感器以采集線路的負(fù)荷電流并連接供電母線上的電壓互感器以采集母線的電壓信息的智能交流采樣插件、用于連接饋出線上的控制開(kāi)關(guān)并對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的各類電氣硬接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行采集的智能I/O插件、用于連接外部設(shè)備的多功能通信插件、智能電源插件；
[0006]其中多功能通信插件上設(shè)有物理通信接口以連接監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備和上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)；
[0007]其中所述綜合決策插件通過(guò)所述多功能通信插件連接上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)，以接收上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)，并將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)通過(guò)GSP電力通用服務(wù)通信協(xié)議發(fā)送到所述上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng);且所述綜合決策插件還通過(guò)多功能通信插件連接監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備以接收其工作參數(shù)，并將上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備；
[0008]其中上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)的配置參數(shù)包括以下的至少一種:調(diào)控命令、實(shí)時(shí)的氣象、分時(shí)電價(jià)；
[0009]其中監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)包括以下的至少一種:主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷、用電量、電能質(zhì)量、可控負(fù)荷投退、分布式電源并離網(wǎng)、設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)量；
[0010]智能電源插件上設(shè)有超級(jí)電容，所述超級(jí)電容連接所述供電機(jī)構(gòu)以儲(chǔ)能，且所述超級(jí)電容連接所述主板的供電總線進(jìn)行供電。
[0011]其中，綜合決策插件包括身份認(rèn)證單元;所述身份認(rèn)證單元連接所述智能交流采樣插件和智能I/o插件以在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備連接到智能交流采樣插件和智能I/O插件時(shí)對(duì)所述監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證。
[0012]其中，所述多功能通信插件的物理通信接口包括以下的至少一種:RS-232串口、RS-485串口、以太網(wǎng)口。
[0013]其中，所述供電機(jī)構(gòu)包括CT感應(yīng)電路和光伏板，所述CT感應(yīng)電路與配電線路耦合以取電，所述感應(yīng)取能模塊和光伏板都連接所述智能電源插件以為所述智能電源插件的超級(jí)電容充電。
[0014]其中，所述CT感應(yīng)電路包括感應(yīng)取電線圈、整流電路;其中所述感應(yīng)取電線圈與配電線路耦合以取電，并通過(guò)整流電路為所述超級(jí)電容充電。
[0015]同時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種利用如前任一項(xiàng)所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置進(jìn)行主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控的方法，包括:
[0016]步驟1、根據(jù)母線上掛接的負(fù)荷及分布式發(fā)電電源、儲(chǔ)能點(diǎn)個(gè)數(shù)，確定智能交流采樣插件、智能I/O插件的數(shù)量;根據(jù)母線上掛接的負(fù)荷及分布式發(fā)電電源、儲(chǔ)能點(diǎn)的區(qū)域接口類型和數(shù)量，確定多功能通信插件的接口類型和數(shù)量；
[0017]步驟2、利用主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置的配套信息配置工具軟件，對(duì)I/O點(diǎn)及采樣點(diǎn)的信息關(guān)聯(lián)配置定義，并對(duì)多功能通信插件的各通信端口進(jìn)行初始化設(shè)定；
[0018]步驟3、主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置上電運(yùn)行，以4k/s的采樣率進(jìn)行交流采樣和開(kāi)關(guān)量信息采集，并將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后匯集到綜合決策插件；
[0019]步驟4、綜合決策插件通過(guò)所述多功能通信插件連接上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)，以接收上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)，并將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)通過(guò)GSP電力通用服務(wù)通信協(xié)議發(fā)送到所述上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng);且所述綜合決策插件還通過(guò)多功能通信插件連接監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備以接收其工作參數(shù)，并將上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備；
[0020]其中上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)的配置參數(shù)包括以下的至少一種:調(diào)控命令、實(shí)時(shí)的氣象、分時(shí)電價(jià)；
[0021]其中監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)包括以下的至少一種:主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷、用電量、電能質(zhì)量、可控負(fù)荷投退、分布式電源并離網(wǎng)、設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)量。
[0022]其中，所述綜合決策插件對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理:
[0023]電氣量信息采集處理:用于獲取負(fù)荷及分布式電源的常規(guī)電氣量量測(cè)信息及開(kāi)關(guān)量信息、用戶用電電量信息;其中常規(guī)電氣量量測(cè)信息包括以下的至少一種:電流、電壓、功率；
[0024]諧波及電能質(zhì)量信息處理:用于獲取分布式電源及電力電子類型負(fù)荷的諧波成分構(gòu)成、關(guān)鍵負(fù)荷的電壓合格率；
[0025]負(fù)荷預(yù)測(cè)信息處理:用于根據(jù)負(fù)荷類型特點(diǎn)及歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)規(guī)律，并結(jié)合氣象等信息，進(jìn)行關(guān)鍵負(fù)荷的智能預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)負(fù)荷信息；
[0026]區(qū)域電壓無(wú)功控制調(diào)控:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓及功率因數(shù)，投切母線上掛接的電容器組，以使區(qū)域電壓及無(wú)功在優(yōu)質(zhì)范圍內(nèi)；
[0027]區(qū)域低頻低壓減載調(diào)控:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓及頻率，當(dāng)出現(xiàn)低壓、低頻異常越限時(shí)，按照預(yù)定義策略對(duì)可控負(fù)荷、非關(guān)鍵負(fù)荷進(jìn)行甩負(fù)荷操作;其中所述的預(yù)定義策略可以為輪次或根據(jù)負(fù)荷重要性優(yōu)先級(jí)；
[0028]分布式清潔能源的并離網(wǎng)控制:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分布式電源及常規(guī)電源的總送出功率及各負(fù)荷功率，以分布式電源發(fā)電不逆功率倒送及分布式電源優(yōu)先消納為依據(jù)以最大程度接納分布式電源的接入，并使實(shí)時(shí)的分布式電源同期合閘控制；
[0029]低碳優(yōu)化運(yùn)行控制:用于將實(shí)時(shí)的分時(shí)電價(jià)信息以軟通信方式送達(dá)關(guān)鍵用戶用電控制端。
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下:本發(fā)明實(shí)施例的用于分布式電源深度滲透的主動(dòng)配電網(wǎng)中源(電源)、網(wǎng)(配電網(wǎng))、荷(負(fù)荷)端電氣量信息、負(fù)荷計(jì)劃信息、環(huán)境氣象信息、電價(jià)及稅費(fèi)信息、輔助服務(wù)價(jià)格信息等重要信息的采集及收集，經(jīng)運(yùn)算處理后形成負(fù)荷潮流信息、電能質(zhì)量信息、負(fù)荷預(yù)測(cè)信息，并采用標(biāo)準(zhǔn)的信息建模和通信協(xié)議上送主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心；同時(shí)在電壓、頻率、功率綜合平衡的基礎(chǔ)上，對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的分布式電源進(jìn)行并網(wǎng)控制、對(duì)可控負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控、實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)域分布式能源的最大程度消納及經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置的結(jié)構(gòu)圖；
[0032]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的智能電源插件的結(jié)構(gòu)圖；
[0033]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置的應(yīng)用部署示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035]本發(fā)明實(shí)施例提出了一種主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置及方法，用于分布式電源深度滲透的主動(dòng)配電網(wǎng)中源(電源)、網(wǎng)(配電網(wǎng))、荷(負(fù)荷)端電氣量信息、負(fù)荷計(jì)劃信息、環(huán)境氣象信息、電價(jià)及稅費(fèi)信息、輔助服務(wù)價(jià)格信息等重要信息的采集及收集，經(jīng)運(yùn)算處理后形成負(fù)荷潮流信息、電能質(zhì)量信息、負(fù)荷預(yù)測(cè)信息，并采用標(biāo)準(zhǔn)的信息建模和通信協(xié)議上送主動(dòng)配電網(wǎng)控制中心。同時(shí)在電壓、頻率、功率綜合平衡的基礎(chǔ)上，對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的分布式電源進(jìn)行并網(wǎng)控制、對(duì)可控負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控、實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)區(qū)域分布式能源的最大程度消納及經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行。其中，主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置一般部署在用戶資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)處，便于進(jìn)行資產(chǎn)管理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度，如圖3所示的就是主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置配置在主動(dòng)配電網(wǎng)母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)處。
[0036]針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)源網(wǎng)荷的就地實(shí)時(shí)可觀測(cè)及協(xié)調(diào)控制方面存在的問(wèn)題和不足，本發(fā)明提出了一種主動(dòng)配電網(wǎng)源網(wǎng)荷信息綜合量測(cè)及調(diào)控裝置，用于分布式電源深度滲透的主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)感知及協(xié)調(diào)控制。
[0037]本發(fā)明的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)中遙測(cè)、遙信、電量、通信、調(diào)控等功能對(duì)設(shè)備的要求，感知分布式光伏、風(fēng)電、“冷熱電”三聯(lián)供系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充換電站、需求響應(yīng)負(fù)荷等分布式電源的態(tài)勢(shì)信息以及配電網(wǎng)、用戶側(cè)的負(fù)荷和分布式電源的運(yùn)行情況，提高配電網(wǎng)可觀測(cè)性。
[0038]主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置硬件采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱設(shè)計(jì)，可集中組屏或就地化安裝，裝置構(gòu)成如附圖1所示，主要包括智能交流采樣插件(I?N:具體數(shù)量依據(jù)源網(wǎng)荷實(shí)際電氣量量測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)決定)、智能I/0插件(I?N:具體數(shù)量依據(jù)源網(wǎng)荷實(shí)際I/0點(diǎn)個(gè)數(shù)決定)、智能電源插件、多功能通信插件、綜合處理決策單元插件。
[0039]各插件主要功能及創(chuàng)新特征如下:
[0040]智能交流采樣插件:傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)測(cè)控裝置一般采用典型化、或者最大化采樣通道個(gè)數(shù)來(lái)決定采樣插件的個(gè)數(shù)及每塊插件上采樣通道個(gè)數(shù)，這種設(shè)計(jì)方式不能適應(yīng)主動(dòng)配電網(wǎng)環(huán)境下負(fù)荷及分布式能源即插即用的應(yīng)用需求，本發(fā)明采用能靈活適應(yīng)量測(cè)量通道數(shù)多變的智能交流采樣插件設(shè)計(jì)，通過(guò)可自由擴(kuò)展插件方式，根據(jù)源網(wǎng)荷端實(shí)際交流量測(cè)數(shù)量決定交流采樣插件個(gè)數(shù)，每個(gè)采樣插件插入裝置后，自動(dòng)發(fā)送身份信息，由綜合決策單元通過(guò)配置在線識(shí)別。
[0041]智能I/O插件:傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)測(cè)控裝置一般采用典型化、或者最大化I/O通道個(gè)數(shù)來(lái)決定I/o插件的個(gè)數(shù)及每塊插件上I/O通道個(gè)數(shù)，這種設(shè)計(jì)方式不能適應(yīng)主動(dòng)配電網(wǎng)環(huán)境下負(fù)荷及分布式能源即插即用的應(yīng)用需求，本發(fā)明采用能靈活適應(yīng)I/o通道數(shù)多變的智能I/O插件設(shè)計(jì)，通過(guò)可自由擴(kuò)展插件方式，根據(jù)源網(wǎng)荷端實(shí)際I/O數(shù)量決定I/O插件個(gè)數(shù)，每個(gè)I/o插件插入裝置后，自動(dòng)發(fā)送身份信息，由綜合決策單元通過(guò)配置在線識(shí)別。
[0042]智能電源插件:傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)測(cè)控裝置電源插件一般采用單獨(dú)的外部直流系統(tǒng)供電，主動(dòng)配電網(wǎng)環(huán)境下，很多時(shí)候不具備直流供電條件，本發(fā)明采用不依賴于外部直流供電條件的智能電源插件設(shè)計(jì)技術(shù)，如附圖2所示，通過(guò)感應(yīng)取能模塊直接從現(xiàn)場(chǎng)的電纜取電，并給智能電源插件上的超級(jí)電容器充電，同時(shí)由外置的光伏板作為備用電源，也給智能電源插件上的超級(jí)電容器充電，超級(jí)電容器作為裝置供電緩沖池，其輸出接入裝置的電源總線，為裝置供電。
[0043]多功能通信插件:裝置的通信管理單元，主要用于除交流采樣及I/O采集外的其它各類IED、信息子系統(tǒng)的接入，并實(shí)現(xiàn)與主動(dòng)配電網(wǎng)主站系統(tǒng)的信息上傳及接收遠(yuǎn)方的控制命令。該插件具有以太網(wǎng)RJ-45、RS-232、RS-485物理接口，實(shí)現(xiàn)常見(jiàn)外部設(shè)備的通信方式信息接入。
[0044]綜合處理決策單元插件:本插件為核心運(yùn)算及分析決策、形成調(diào)控命令的插件，主要完成交流采集量、I/O量、通過(guò)通信接口插件接入信息的運(yùn)算處理，形成主動(dòng)配電網(wǎng)源網(wǎng)荷側(cè)的負(fù)荷潮流、電能質(zhì)量、預(yù)測(cè)負(fù)荷等;通過(guò)圖形化的軟邏輯運(yùn)算引擎，依據(jù)氣象信息、用戶側(cè)負(fù)荷、電壓及頻率、電能質(zhì)量、備用容量?jī)r(jià)格等信息綜合判斷，對(duì)分布式電源的并離網(wǎng)控制及柔性負(fù)荷的調(diào)節(jié)給出決策指導(dǎo)建議;提供用戶側(cè)階梯電價(jià)信息，引導(dǎo)用戶有序用電，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)負(fù)荷的削峰填谷，提升經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
[0045]主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置軟件采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，提供智能交流量采集及I/O量采集的在線配置及召喚識(shí)別功能，滿足主動(dòng)配電網(wǎng)分布式電源及柔性負(fù)荷即插即用對(duì)靈活采集的需求;同時(shí)提供圖形化的軟邏輯設(shè)計(jì)及解釋引擎功能，靈活支持主動(dòng)配電網(wǎng)基于多源信息的綜合調(diào)控功能。
[0046]主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置通信及建模采用電力通用服務(wù)協(xié)議(GSP)，具有IEC-60870-104及IEC-61850的各自優(yōu)點(diǎn)，適用于主動(dòng)配電網(wǎng)環(huán)境下的多源信息建模及傳輸。
[0047]本發(fā)明達(dá)到的有益效果:
[0048]本發(fā)明是對(duì)已有的高級(jí)量測(cè)(AMI)技術(shù)的縱深擴(kuò)展，通過(guò)基于本發(fā)明的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置，可以實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷各側(cè)的多源信息采集及預(yù)處理，形成負(fù)荷潮流、電能質(zhì)量、分布式電源工況等信息，上送主動(dòng)配電網(wǎng)主站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)源網(wǎng)荷側(cè)信息的可觀測(cè)性，并基于此實(shí)現(xiàn)各種高級(jí)應(yīng)用功能。同時(shí)該裝置還實(shí)現(xiàn)了源網(wǎng)荷就地的綜合調(diào)控，最大程度消納分布式電源，提升電能質(zhì)量，引導(dǎo)用戶側(cè)的有序用電，提高配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
[0049]
[0050]圖1主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置構(gòu)成圖；
[0051]裝置主要包括智能交流采樣插件、智能I/O插件、智能電源插件、多功能通信插件、綜合決策單元插件。
[0052]實(shí)線箭頭“采樣”，指通過(guò)在各饋出線上安裝電流互感器(CT)采集線路的負(fù)荷電流及通過(guò)在母線上安裝電壓互感器(VT)采集母線的電壓信息。
[0053]實(shí)線箭頭“調(diào)控”，指通過(guò)本發(fā)明的綜合量測(cè)及調(diào)控裝置的綜合決策通過(guò)智能I/O開(kāi)出回路對(duì)各饋出線開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)控操作；同時(shí)，智能I/O開(kāi)入回路對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的各類電氣硬接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行采集。
[0054]虛線箭頭“通信I”，指以軟通信方式通過(guò)本發(fā)明的綜合量測(cè)及調(diào)控裝置的多功能通信插件上靈活配置的物理通信接口，如RS-232/485串口、以太網(wǎng)口等接收來(lái)自主動(dòng)配電網(wǎng)智能電子設(shè)備(IED)發(fā)送的遙測(cè)、遙信等信息及自動(dòng)抄表集中器發(fā)送來(lái)的用戶端電量信息。
[0055]虛線箭頭“通信2”，指以軟通信方式通過(guò)本發(fā)明的綜合量測(cè)及調(diào)控裝置的綜合決策插件的內(nèi)置以太網(wǎng)口，接收來(lái)自上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的調(diào)控命令，以及實(shí)時(shí)的氣象、分時(shí)電價(jià)等信息，為主動(dòng)配電網(wǎng)的穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供數(shù)據(jù)支持。
[0056]虛線箭頭“通信3”，指以軟通信方式通過(guò)本發(fā)明的綜合量測(cè)及調(diào)控裝置的綜合決策插件的內(nèi)置以太網(wǎng)口，將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷、用電量、電能質(zhì)量、可控負(fù)荷投退及分布式電源并離網(wǎng)、其他設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)量等信息，采用GSP電力通用服務(wù)通信協(xié)議，發(fā)送至上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)控主站系統(tǒng)。
[0057]虛線箭頭“通信4”，指以軟通信方式通過(guò)本發(fā)明的綜合量測(cè)及調(diào)控裝置的多功能通信插件上靈活配置的物理通信接口，如RS-232/485串口、以太網(wǎng)口等，將通過(guò)主動(dòng)配電網(wǎng)調(diào)控主站系統(tǒng)透明轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的實(shí)時(shí)電價(jià)信息、氣象信息等送達(dá)各用戶端IH)智能電子設(shè)備，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有序用電及分布式清潔電能。
[0058]圖2智能電源示意圖；
[0059]通過(guò)超級(jí)電容器給裝置電源總線供電，超級(jí)電容器由電流感應(yīng)取電模塊(CT感應(yīng)電路)及外置的光伏板聯(lián)合供電。
【具體實(shí)施方式】
[0060]
[0061]本發(fā)明專利的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置，主要包括智能交流采樣插件(I?N:具體數(shù)量依據(jù)源網(wǎng)荷實(shí)際電氣量量測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)決定)、智能I/0插件(I?N:具體數(shù)量依據(jù)源網(wǎng)荷實(shí)際I/o點(diǎn)個(gè)數(shù)決定)、智能電源插件、多功能通信插件、綜合處理決策單元插件。
[0062]為進(jìn)一步說(shuō)明主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置的功能應(yīng)用方法及工作機(jī)理，接下來(lái)以圖3所示的概念型主動(dòng)配電網(wǎng)為例進(jìn)行說(shuō)明。
[0063]主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置一般部署在用戶資產(chǎn)產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)處，便于進(jìn)行資產(chǎn)管理和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行調(diào)度，具體在圖3中就是，在主動(dòng)配電網(wǎng)母線進(jìn)線開(kāi)關(guān)處安裝，并進(jìn)行如下的初始軟件配置:
[0064]Stepl:根據(jù)母線上掛接的負(fù)荷及分布式發(fā)電電源、儲(chǔ)能點(diǎn)個(gè)數(shù)，選擇合適的智能采樣插件個(gè)數(shù)及智能I/O插件個(gè)數(shù)。
[0005]Step2:根據(jù)母線上掛接的負(fù)荷及分布式發(fā)電電源、儲(chǔ)能點(diǎn)相關(guān)的智能電子設(shè)備(IED)接口類型和個(gè)數(shù)，選擇對(duì)應(yīng)的多功能通信插件。
[0066]Step3:利用主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)及調(diào)控裝置提供的配套信息配置工具軟件，進(jìn)行柔性I/o點(diǎn)及采樣點(diǎn)的信息關(guān)聯(lián)配置定義，并選擇多功能通信插件各通信端口的物理參數(shù)、協(xié)議類型、測(cè)點(diǎn)定義等，完成本發(fā)明裝置的初始信息配置。
[0067]Step4:裝置上電運(yùn)行，以4k/s的采樣率進(jìn)行交流采樣和開(kāi)關(guān)量信息采集，經(jīng)A/D、濾波、采保、快速付氏運(yùn)算后，更新裝置內(nèi)存實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)由多功能通信插件負(fù)責(zé)軟通信方式的外部信息交互，最后信息匯聚至綜合決策插件進(jìn)行各項(xiàng)高級(jí)業(yè)務(wù)功能處理，主要包括:
[0068]電氣量信息采集處理:負(fù)荷及分布式電源的電流、電壓、功率等常規(guī)電氣量量測(cè)信息及開(kāi)關(guān)量信息、用戶用電電量信息等。
[0069]諧波及電能質(zhì)量信息處理:重點(diǎn)關(guān)注分布式電源及電力電子類型負(fù)荷的諧波成分構(gòu)成、關(guān)鍵負(fù)荷的電壓合格率等信息。
[0070]負(fù)荷預(yù)測(cè)信息處理:根據(jù)負(fù)荷類型特點(diǎn)及歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)規(guī)律、結(jié)合氣象等信息，進(jìn)行關(guān)鍵負(fù)荷的智能預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)負(fù)荷信息。
[0071]區(qū)域電壓無(wú)功控制調(diào)控:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓及功率因數(shù)，依照典型的九區(qū)圖/十七區(qū)圖調(diào)控策略，投切母線上掛接的電容器組，實(shí)現(xiàn)區(qū)域電壓及無(wú)功在優(yōu)質(zhì)范圍內(nèi)。
[0072]區(qū)域低頻低壓減載調(diào)控:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓及頻率，當(dāng)出現(xiàn)低壓、低頻異常越限時(shí)，按照預(yù)定義的輪次、負(fù)荷重要性優(yōu)先級(jí)等綜合決策，對(duì)可控負(fù)荷、非關(guān)鍵負(fù)荷進(jìn)行甩負(fù)荷操作。
[0073]分布式清潔能源的并離網(wǎng)控制:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分布式電源及常規(guī)電源的總送出功率及各負(fù)荷功率，以分布式電源發(fā)電不逆功率倒送及分布式電源優(yōu)先消納為依據(jù)，最大程度接納分布式電源的接入，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的分布式電源同期合閘控制，減少對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的沖擊。
[0074]低碳優(yōu)化運(yùn)行控制:將實(shí)時(shí)的分時(shí)電價(jià)信息以軟通信方式送達(dá)關(guān)鍵用戶用電控制端，引導(dǎo)用戶錯(cuò)峰、有序用電，實(shí)現(xiàn)電能的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化使用。
[0075]Step5:與區(qū)域調(diào)控中心信息交互:本發(fā)明裝置接收來(lái)自上級(jí)調(diào)控中心的調(diào)控指令、分時(shí)電價(jià)、氣象等信息，并透明轉(zhuǎn)發(fā)或者預(yù)處理后發(fā)送到相應(yīng)負(fù)荷及分布式電源IED;同時(shí)將I)?7)產(chǎn)生的電氣量量測(cè)信息、電量信息、負(fù)荷預(yù)測(cè)信息、設(shè)備工況狀態(tài)信息、諧波及電能質(zhì)量信息、無(wú)功電壓調(diào)控信息、低頻低壓調(diào)控信息、分布式電源并離網(wǎng)控制信息、經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行信息等通過(guò)GSP(通用服務(wù)協(xié)議)上送調(diào)控中心。GSP基于OSI參考模型，可支持基于連接(TCP)或無(wú)連接(UDP、IP)的服務(wù)，采用面向簡(jiǎn)單服務(wù)接口規(guī)范的二進(jìn)制實(shí)例化方法，提供電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的通用服務(wù)，并通過(guò)提供針對(duì)常規(guī)通信協(xié)議的通用化方法，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)的協(xié)同引用。
[0076]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置，其特征在于，包括主板、供電機(jī)構(gòu)；其中所述主板上包括綜合決策插件、用于連接饋出線上電流互感器以采集線路的負(fù)荷電流并連接供電母線上的電壓互感器以采集母線的電壓信息的智能交流采樣插件、用于連接饋出線上的控制開(kāi)關(guān)并對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的各類電氣硬接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行采集的智能I/o插件、用于連接外部設(shè)備的多功能通信插件、智能電源插件； 其中多功能通信插件上設(shè)有物理通信接口以連接監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備和上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)； 其中所述綜合決策插件通過(guò)所述多功能通信插件連接上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)，以接收上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)，并將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)通過(guò)GSP電力通用服務(wù)通信協(xié)議發(fā)送到所述上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)；且所述綜合決策插件還通過(guò)多功能通信插件連接監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備以接收其工作參數(shù)，并將上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備; 其中上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)的配置參數(shù)包括以下的至少一種:調(diào)控命令、實(shí)時(shí)的氣象、分時(shí)電價(jià)； 其中監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)包括以下的至少一種:主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷、用電量、電能質(zhì)量、可控負(fù)荷投退、分布式電源并離網(wǎng)、設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)量； 智能電源插件上設(shè)有超級(jí)電容，所述超級(jí)電容連接所述供電機(jī)構(gòu)以儲(chǔ)能，且所述超級(jí)電容連接所述主板的供電總線進(jìn)行供電。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置，其特征在于，綜合決策插件包括身份認(rèn)證單元;所述身份認(rèn)證單元連接所述智能交流采樣插件和智能I/o插件以在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備連接到智能交流采樣插件和智能I/o插件時(shí)對(duì)所述監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備進(jìn)行身份認(rèn)證。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置，其特征在于，所述多功能通信插件的物理通信接口包括以下的至少一種:RS-232串口、RS-485串口、以太網(wǎng)口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置，其特征在于，所述供電機(jī)構(gòu)包括CT感應(yīng)電路和光伏板，所述CT感應(yīng)電路與配電線路耦合以取電，所述感應(yīng)取能模塊和光伏板都連接所述智能電源插件以為所述智能電源插件的超級(jí)電容充電。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置，其特征在于，所述CT感應(yīng)電路包括感應(yīng)取電線圈、整流電路;其中所述感應(yīng)取電線圈與配電線路耦合以取電，并通過(guò)整流電路為所述超級(jí)電容充電。6.—種利用如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置進(jìn)行主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控的方法，其特征在于，包括: 步驟1、根據(jù)母線上掛接的負(fù)荷及分布式發(fā)電電源、儲(chǔ)能點(diǎn)個(gè)數(shù)，確定智能交流采樣插件、智能I/o插件的數(shù)量;根據(jù)母線上掛接的負(fù)荷及分布式發(fā)電電源、儲(chǔ)能點(diǎn)的區(qū)域接口類型和數(shù)量，確定多功能通信插件的接口類型和數(shù)量； 步驟2、利用主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置的配套信息配置工具軟件，對(duì)I/O點(diǎn)及采樣點(diǎn)的信息關(guān)聯(lián)配置定義，并對(duì)多功能通信插件的各通信端口進(jìn)行初始化設(shè)定； 步驟3、主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控裝置上電運(yùn)行，以4k/s的采樣率進(jìn)行交流采樣和開(kāi)關(guān)量信息采集，并將采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后匯集到綜合決策插件； 步驟4、綜合決策插件通過(guò)所述多功能通信插件連接上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)，以接收上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)，并將監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)通過(guò)GSP電力通用服務(wù)通信協(xié)議發(fā)送到所述上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)；且所述綜合決策插件還通過(guò)多功能通信插件連接監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備以接收其工作參數(shù)，并將上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)發(fā)來(lái)的配置參數(shù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備；其中上一級(jí)主動(dòng)配電網(wǎng)管控主站系統(tǒng)的配置參數(shù)包括以下的至少一種:調(diào)控命令、實(shí)時(shí)的氣象、分時(shí)電價(jià)； 其中監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的外部設(shè)備的工作參數(shù)包括以下的至少一種:主動(dòng)配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)負(fù)荷、用電量、電能質(zhì)量、可控負(fù)荷投退、分布式電源并離網(wǎng)、設(shè)備運(yùn)行工況狀態(tài)量。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的主動(dòng)配電網(wǎng)綜合量測(cè)調(diào)控方法，其特征在于，所述綜合決策插件對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理: 電氣量信息采集處理:用于獲取負(fù)荷及分布式電源的常規(guī)電氣量量測(cè)信息及開(kāi)關(guān)量信息、用戶用電電量信息;其中常規(guī)電氣量量測(cè)信息包括以下的至少一種:電流、電壓、功率諧波及電能質(zhì)量信息處理:用于獲取分布式電源及電力電子類型負(fù)荷的諧波成分構(gòu)成、關(guān)鍵負(fù)荷的電壓合格率； 負(fù)荷預(yù)測(cè)信息處理:用于根據(jù)負(fù)荷類型特點(diǎn)及歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)規(guī)律，并結(jié)合氣象等信息，進(jìn)行關(guān)鍵負(fù)荷的智能預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)負(fù)荷信息； 區(qū)域電壓無(wú)功控制調(diào)控:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓及功率因數(shù)，投切母線上掛接的電容器組，以使區(qū)域電壓及無(wú)功在優(yōu)質(zhì)范圍內(nèi)； 區(qū)域低頻低壓減載調(diào)控:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線電壓及頻率，當(dāng)出現(xiàn)低壓、低頻異常越限時(shí)，按照預(yù)定義策略對(duì)可控負(fù)荷、非關(guān)鍵負(fù)荷進(jìn)行甩負(fù)荷操作;其中所述的預(yù)定義策略可以為輪次或根據(jù)負(fù)荷重要性優(yōu)先級(jí)； 分布式清潔能源的并離網(wǎng)控制:用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)分布式電源及常規(guī)電源的總送出功率及各負(fù)荷功率，以分布式電源發(fā)電不逆功率倒送及分布式電源優(yōu)先消納為依據(jù)以最大程度接納分布式電源的接入，并使實(shí)時(shí)的分布式電源同期合閘控制； 低碳優(yōu)化運(yùn)行控制:用于將實(shí)時(shí)的分時(shí)電價(jià)信息以軟通信方式送達(dá)關(guān)鍵用戶用電控制端。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK105958647SQ201610424321
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】劉躍新, 王璟, 劉星, 鄭征, 李珊, 張琳娟, 盧丹, 于秋玲, 魏勇, 張艷華
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)河南省電力公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院, 許繼電氣股份有限公司, 許昌許繼軟件技術(shù)有限公司