微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，屬于電力系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。該控制器包括總線背板、CPU插件、交流采樣插件、數(shù)據(jù)處理插件、GOOSE插件和開入開出插件，所述CPU插件、交流采樣插件、數(shù)據(jù)處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均插接在總線背板上，所述交流采樣插件、數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)狀態(tài)變化的實(shí)時(shí)控制，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并網(wǎng)到孤網(wǎng)以及孤網(wǎng)到并網(wǎng)的平滑切換。
【專利說明】微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，屬于電力系統(tǒng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]微電網(wǎng)存在并網(wǎng)和孤島這兩種運(yùn)行模式，當(dāng)微電網(wǎng)處于并網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)，潮流可以雙向流動(dòng)；也可以脫離電力系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，通常稱為孤島運(yùn)行模式，此種運(yùn)行方式下，微電網(wǎng)獨(dú)立向內(nèi)部負(fù)荷供電。相對(duì)應(yīng)地，微電網(wǎng)有四種運(yùn)行狀態(tài):兩種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài):并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)和孤網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；兩種暫態(tài)運(yùn)行狀態(tài):并網(wǎng)切換暫態(tài)和孤網(wǎng)切換暫態(tài)。
[0003]微電網(wǎng)的暫態(tài)特性較為復(fù)雜，與其內(nèi)部的分布式電源特性、負(fù)荷特性、儲(chǔ)能系統(tǒng)特性密切相關(guān)。例如，光伏、風(fēng)力發(fā)電這一類的自然能源不可調(diào)度，且這類發(fā)電不同于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)，它的輸出是逆變器這一類電力電子設(shè)備，這就決定了風(fēng)、光發(fā)電微電網(wǎng)系統(tǒng)缺少慣性，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。能夠獨(dú)立運(yùn)行的自然能源微電網(wǎng)要配置一定容量的儲(chǔ)能。另外，微電網(wǎng)在與電力系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，還與電力系統(tǒng)相互作用，直接影響微電網(wǎng)和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行需要完善的穩(wěn)定控制系統(tǒng)。
[0004]以往微電網(wǎng)穩(wěn)定主要靠逆變器本身調(diào)節(jié)(下稱自主控制)，逆變器通過采集系統(tǒng)電氣量，發(fā)現(xiàn)電氣量變化，判斷出微電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)或突然與電力系統(tǒng)斷開。微電網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)或突然與電力系統(tǒng)斷開，即發(fā)生非計(jì)劃孤島，為了維持微電網(wǎng)電壓、頻率，需要有一臺(tái)儲(chǔ)能逆變器立即響應(yīng)微電網(wǎng)運(yùn)行模式的變化，為微電網(wǎng)系統(tǒng)提供電壓和頻率的參考值，并且同時(shí)平衡微電網(wǎng)內(nèi)部有功和無功的供需。
[0005]自主控制的缺點(diǎn)是:
[0006]1、控制滯后。逆變器通過采集系統(tǒng)電氣量，判斷微電網(wǎng)電氣量變化的時(shí)候，微電網(wǎng)已在功率不平衡狀態(tài)下運(yùn)行，并且已呈現(xiàn)P、V、Q、f等參數(shù)向不穩(wěn)定方向發(fā)展，這種控制是滯后的。
[0007]2、響應(yīng)速度無法保證微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性。從測(cè)量判斷到響應(yīng)，逆變器實(shí)現(xiàn)輸出調(diào)整的時(shí)間大約為100ms。在并網(wǎng)點(diǎn)功率交換比較大的情況下，微電網(wǎng)與電力系統(tǒng)突然斷開，其功率的不平衡可以導(dǎo)致在幾十毫秒內(nèi)，微電網(wǎng)就會(huì)失去穩(wěn)定。
[0008]因此，僅靠逆變器的調(diào)控維持微電網(wǎng)穩(wěn)定，不是完善的解決方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提出一種可以對(duì)微電網(wǎng)狀態(tài)變化實(shí)時(shí)控制的微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)并網(wǎng)到孤網(wǎng)以及孤網(wǎng)到并網(wǎng)的平滑切換。
[0010]本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器,包括總線背板、CPU插件、交流采樣插件、數(shù)據(jù)處理插件、GOOSE插件和開入開出插件，所述CPU插件、交流采樣插件、數(shù)據(jù)處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均插接在總線背板上，所述交流采樣插件、數(shù)據(jù)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(duì)上述技術(shù)方案的完善是:還設(shè)有用于人機(jī)交互并顯示交互結(jié)果的人機(jī)接口插件，所述人機(jī)接口插件插接在總線背板上，并通過CAN總線與CPU插件連接。
[0012]對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善是:所述CPU插件為兩個(gè)，兩個(gè)CPU插件分別用于微電網(wǎng)的區(qū)域控制和本地元件的保護(hù)。
[0013]本實(shí)用新型帶來的有益效果是:本實(shí)用新型通過對(duì)微電網(wǎng)和并網(wǎng)點(diǎn)電氣量的數(shù)據(jù)采集和處理，可以預(yù)判微電網(wǎng)的狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)狀態(tài)變化的實(shí)時(shí)控制，從而實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)并網(wǎng)到孤網(wǎng)以及孤網(wǎng)到并網(wǎng)的平滑切換。本實(shí)用新型采用雙CPU的處理機(jī)制，將保護(hù)和控制任務(wù)由兩個(gè)處理器分別處理，利用微電網(wǎng)多點(diǎn)電氣信息，構(gòu)建全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)區(qū)域控制和本地元件保護(hù)的相互協(xié)調(diào)，響應(yīng)速度快。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器作進(jìn)一步說明。
[0015]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一
[0017]本實(shí)施的微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，包括總線背板7、CPU插件4、交流采樣插件2、數(shù)據(jù)處理插件UGOOSE插件5和開入開出插件3，其中CPU插件4、交流采樣插件2、數(shù)據(jù)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，交流采樣插件2、數(shù)據(jù)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(shí)施例還包括用于人機(jī)交互并顯示交互結(jié)果的人機(jī)接口插件6，人機(jī)接口插件6也插接在總線背板上，并通過CAN總線與CPU插件4連接。
[0019]本實(shí)施例的總線背板7，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部板間數(shù)據(jù)傳輸,所有的功能插件板通過標(biāo)準(zhǔn)的哈丁端子與母板連接，并按照CPU數(shù)據(jù)總線不出背板的原則，設(shè)計(jì)出背板與插件間的數(shù)據(jù)傳輸采用CAN總線傳輸，主要作用是為內(nèi)部數(shù)據(jù)交互提供通信信道，可有效保證采樣數(shù)據(jù)在各插件之間傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及可靠性。
[0020]本實(shí)施例的交流采樣插件2主要用于采集電流電壓信號(hào)。
[0021]本實(shí)施例的數(shù)據(jù)處理插件I可采用高性能DSP處理器或者高速運(yùn)算功能的FPGA等。數(shù)據(jù)處理插件I主要負(fù)責(zé)對(duì)各路電子式互感器采集過來的電流電壓信息IEC61850-9-2的數(shù)據(jù)接受、解碼校驗(yàn)并進(jìn)行數(shù)字濾波、軟件跟頻重采樣，計(jì)算出電流的幅值存入數(shù)據(jù)緩存區(qū)，供其他應(yīng)用模塊引用。
[0022]本實(shí)施例的開入開出插件3采集外部的開關(guān)狀態(tài)量，為保護(hù)邏輯和控制方案提供必要的狀態(tài)信息。開關(guān)量的信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)通過光電隔離器件完全隔離內(nèi)部和外部的電平信號(hào)，用以保證良好的電磁兼容性能和抗干擾能力。在檢測(cè)到控制狀態(tài)需要切換或保護(hù)動(dòng)作發(fā)生時(shí)，發(fā)出GOOSE跳閘命令，GOOSE插件5主要轉(zhuǎn)發(fā)GOOSE跳閘命令。
[0023]本實(shí)施例中CPU插件4采用MOTOROLA公司的32位通信微處理器MC68360，交流采樣插件2、開入開出插件3和GOOSE插件5均可由DSP實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中的數(shù)據(jù)處理插件1、交流采樣插件2、開入開出插件3、CPU插件4和GOOSE插件5均為現(xiàn)有技術(shù)，以上插件都可購(gòu)買得到。[0024]實(shí)施例二
[0025]本實(shí)施例是在實(shí)施例一基礎(chǔ)上的改進(jìn)，與實(shí)施例一的不同之處在于:本實(shí)施例的CPU插件為兩個(gè)，分別為第一 CPU插件和第二 CPU插件，第一 CPU插件用于微電網(wǎng)的區(qū)域控制，第二 CPU插件用于本地元件的保護(hù)。
[0026]由于微電網(wǎng)系統(tǒng)短路電流小、雙向潮流的特性，同時(shí)微電網(wǎng)內(nèi)控制設(shè)備多且信息交換復(fù)雜，保護(hù)協(xié)調(diào)控制器必須適應(yīng)微電網(wǎng)并網(wǎng)或孤島的運(yùn)行模式，加之保護(hù)協(xié)調(diào)控制器需要面向變電站和本地的多信息采集，且保護(hù)控制的實(shí)時(shí)性要求高，因此單處理器方式已難以適應(yīng)目前微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制的需要，本實(shí)施例設(shè)計(jì)了基于雙處理器的微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，將保護(hù)和控制任務(wù)由兩個(gè)CPU插件分別處理，利用微電網(wǎng)多點(diǎn)電氣信息，構(gòu)建全網(wǎng)數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)區(qū)域控制和本地元件保護(hù)的相互協(xié)調(diào)。
[0027]本實(shí)用新型的微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器不局限于上述實(shí)施例，例如，可以不設(shè)人機(jī)接口插件6，等等。凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，其特征在于:包括總線背板、CPU插件、交流采樣插件、數(shù)據(jù)處理插件、GOOSE插件和開入開出插件,所述CPU插件、交流采樣插件、數(shù)據(jù)處理插件、GOOSE插件和開入開出插件均插接在總線背板上,所述交流采樣插件、數(shù)據(jù)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(jù)權(quán)利要求1所述微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，其特征在于:還設(shè)有用于人機(jī)交互并顯示交互結(jié)果的人機(jī)接口插件，所述人機(jī)接口插件插接在總線背板上，并通過CAN總線與CPU插件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述微電網(wǎng)保護(hù)協(xié)調(diào)控制器，其特征在于:所述CPU插件為兩個(gè)，兩個(gè)CPU插件分別用于微電網(wǎng)的區(qū)域控制和本地元件的保護(hù)。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK203553962SQ201320742089
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】顧欣欣, 李魏宏, 彭森, 曹秋偉, 盧增隊(duì), 邢躍春 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院, 南京國(guó)網(wǎng)電瑞繼保科技有限公司, 國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司, 網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司