微電網保護協調控制器的製造方法
2023-05-02 19:24:06
微電網保護協調控制器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種微電網保護協調控制器，屬於電力系統控制【技術領域】。該控制器包括總線背板、CPU插件、交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件，所述CPU插件、交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均插接在總線背板上，所述交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均通過CAN總線與CPU插件連接。該控制器可以實現對微電網狀態變化的實時控制，實現微電網併網到孤網以及孤網到併網的平滑切換。
【專利說明】微電網保護協調控制器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種微電網保護協調控制器，屬於電力系統控制【技術領域】。
【背景技術】
[0002]微電網存在併網和孤島這兩種運行模式，當微電網處於併網運行模式時，潮流可以雙向流動；也可以脫離電力系統獨立運行，通常稱為孤島運行模式，此種運行方式下，微電網獨立向內部負荷供電。相對應地，微電網有四種運行狀態:兩種穩定運行狀態:併網運行狀態和孤網運行狀態；兩種暫態運行狀態:併網切換暫態和孤網切換暫態。
[0003]微電網的暫態特性較為複雜，與其內部的分布式電源特性、負荷特性、儲能系統特性密切相關。例如，光伏、風力發電這一類的自然能源不可調度，且這類發電不同於傳統發電機，它的輸出是逆變器這一類電力電子設備，這就決定了風、光發電微電網系統缺少慣性，不利於系統穩定運行。能夠獨立運行的自然能源微電網要配置一定容量的儲能。另外，微電網在與電力系統併網運行時，還與電力系統相互作用，直接影響微電網和電力系統的穩定性。因此，微電網的穩定運行需要完善的穩定控制系統。
[0004]以往微電網穩定主要靠逆變器本身調節(下稱自主控制)，逆變器通過採集系統電氣量，發現電氣量變化，判斷出微電網負荷波動或突然與電力系統斷開。微電網負荷波動或突然與電力系統斷開，即發生非計劃孤島，為了維持微電網電壓、頻率，需要有一臺儲能逆變器立即響應微電網運行模式的變化，為微電網系統提供電壓和頻率的參考值，並且同時平衡微電網內部有功和無功的供需。
[0005]自主控制的缺點是:
[0006]1、控制滯後。逆變器通過採集系統電氣量，判斷微電網電氣量變化的時候，微電網已在功率不平衡狀態下運行，並且已呈現P、V、Q、f等參數向不穩定方向發展，這種控制是滯後的。
[0007]2、響應速度無法保證微網系統穩定性。從測量判斷到響應，逆變器實現輸出調整的時間大約為100ms。在併網點功率交換比較大的情況下，微電網與電力系統突然斷開，其功率的不平衡可以導致在幾十毫秒內，微電網就會失去穩定。
[0008]因此，僅靠逆變器的調控維持微電網穩定，不是完善的解決方案。
實用新型內容
[0009]本實用新型要解決的技術問題是:提出一種可以對微電網狀態變化實時控制的微電網保護協調控制器，該控制器能夠實現微電網併網到孤網以及孤網到併網的平滑切換。
[0010]本實用新型為解決上述技術問題提出的技術方案是:一種微電網保護協調控制器,包括總線背板、CPU插件、交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件，所述CPU插件、交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均插接在總線背板上，所述交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均通過CAN總線與CPU插件連接。[0011]對上述技術方案的完善是:還設有用於人機互動並顯示交互結果的人機接口插件，所述人機接口插件插接在總線背板上，並通過CAN總線與CPU插件連接。
[0012]對上述技術方案的進一步完善是:所述CPU插件為兩個，兩個CPU插件分別用於微電網的區域控制和本地元件的保護。
[0013]本實用新型帶來的有益效果是:本實用新型通過對微電網和併網點電氣量的數據採集和處理，可以預判微電網的狀態變化，實現對微電網狀態變化的實時控制，從而實現微電網併網到孤網以及孤網到併網的平滑切換。本實用新型採用雙CPU的處理機制，將保護和控制任務由兩個處理器分別處理，利用微電網多點電氣信息，構建全網數據共享，實現微電網區域控制和本地元件保護的相互協調，響應速度快。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]下面結合附圖對本實用新型的微電網保護協調控制器作進一步說明。
[0015]圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]實施例一
[0017]本實施的微電網保護協調控制器，包括總線背板7、CPU插件4、交流採樣插件2、數據處理插件UGOOSE插件5和開入開出插件3，其中CPU插件4、交流採樣插件2、數據處理插件UGOOSE插件5和開入開出插件3均插接在總線背板7上，交流採樣插件2、數據處理插件1、GOOSE插件5和開入開出插件3均通過CAN總線與CPU插件4連接。
[0018]本實施例還包括用於人機互動並顯示交互結果的人機接口插件6，人機接口插件6也插接在總線背板上，並通過CAN總線與CPU插件4連接。
[0019]本實施例的總線背板7，實現內部板間數據傳輸,所有的功能插件板通過標準的哈丁端子與母板連接，並按照CPU數據總線不出背板的原則，設計出背板與插件間的數據傳輸採用CAN總線傳輸，主要作用是為內部數據交互提供通信信道，可有效保證採樣數據在各插件之間傳輸的實時性及可靠性。
[0020]本實施例的交流採樣插件2主要用於採集電流電壓信號。
[0021]本實施例的數據處理插件I可採用高性能DSP處理器或者高速運算功能的FPGA等。數據處理插件I主要負責對各路電子式互感器採集過來的電流電壓信息IEC61850-9-2的數據接受、解碼校驗並進行數字濾波、軟體跟頻重採樣，計算出電流的幅值存入數據緩存區，供其他應用模塊引用。
[0022]本實施例的開入開出插件3採集外部的開關狀態量，為保護邏輯和控制方案提供必要的狀態信息。開關量的信號採集電路設計通過光電隔離器件完全隔離內部和外部的電平信號，用以保證良好的電磁兼容性能和抗幹擾能力。在檢測到控制狀態需要切換或保護動作發生時，發出GOOSE跳閘命令，GOOSE插件5主要轉發GOOSE跳閘命令。
[0023]本實施例中CPU插件4採用MOTOROLA公司的32位通信微處理器MC68360，交流採樣插件2、開入開出插件3和GOOSE插件5均可由DSP實現。本實施例中的數據處理插件1、交流採樣插件2、開入開出插件3、CPU插件4和GOOSE插件5均為現有技術，以上插件都可購買得到。[0024]實施例二
[0025]本實施例是在實施例一基礎上的改進，與實施例一的不同之處在於:本實施例的CPU插件為兩個，分別為第一 CPU插件和第二 CPU插件，第一 CPU插件用於微電網的區域控制，第二 CPU插件用於本地元件的保護。
[0026]由於微電網系統短路電流小、雙向潮流的特性，同時微電網內控制設備多且信息交換複雜，保護協調控制器必須適應微電網併網或孤島的運行模式，加之保護協調控制器需要面向變電站和本地的多信息採集，且保護控制的實時性要求高，因此單處理器方式已難以適應目前微電網保護協調控制的需要，本實施例設計了基於雙處理器的微電網保護協調控制器，將保護和控制任務由兩個CPU插件分別處理，利用微電網多點電氣信息，構建全網數據共享，實現微電網區域控制和本地元件保護的相互協調。
[0027]本實用新型的微電網保護協調控制器不局限於上述實施例，例如，可以不設人機接口插件6，等等。凡採用等同替換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種微電網保護協調控制器，其特徵在於:包括總線背板、CPU插件、交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件,所述CPU插件、交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均插接在總線背板上,所述交流採樣插件、數據處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均通過CAN總線與CPU插件連接。
2.根據權利要求1所述微電網保護協調控制器，其特徵在於:還設有用於人機互動並顯示交互結果的人機接口插件，所述人機接口插件插接在總線背板上，並通過CAN總線與CPU插件連接。
3.根據權利要求1或2所述微電網保護協調控制器，其特徵在於:所述CPU插件為兩個，兩個CPU插件分別用於微電網的區域控制和本地元件的保護。
【文檔編號】H02J3/38GK203553962SQ201320742089
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】顧欣欣, 李魏宏, 彭森, 曹秋偉, 盧增隊, 邢躍春 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 南京國網電瑞繼保科技有限公司, 國網福建省電力有限公司, 網福建省電力有限公司廈門供電公司