技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及基于載波通信的分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)及其孤島保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
受國家新能源政策的影響，以分布式光伏為代表的分布式電源在傳統(tǒng)用電側(cè)的滲透率不斷提高。由于分布式電源單體安裝容量較小、安裝位置隨機(jī)性較大，因此采用裝設(shè)專用光纖對分布式電源進(jìn)行監(jiān)控，經(jīng)濟(jì)性以及靈活性較差。目前，已有的采用云平臺方式實(shí)現(xiàn)的方案，可以完成分布式電源電氣量的監(jiān)視功能。但通過云平臺實(shí)現(xiàn)對分布式電源的控制無法滿足電力運(yùn)行控制中對實(shí)時性和安全性的要求。分布式電源均配備孤島保護(hù)，但當(dāng)區(qū)域內(nèi)分布式電源滲透率不斷提高，以分布式電源為單位的孤島保護(hù)，將無法充分發(fā)揮分布式電源容量上優(yōu)勢，降低安裝分布式電源為配電網(wǎng)帶來的經(jīng)濟(jì)性，以及無法提高配電網(wǎng)供電的可靠性和安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的首要目的在于提供一種利用現(xiàn)有的交流線路作為通信傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)分布式發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控，提高分布式電源接入配電網(wǎng)的靈活性，降低監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)成本的分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，包括：
分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，完成分布式發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)荷的監(jiān)控，向電力調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控信息的上傳，執(zhí)行電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的遙控命令；
監(jiān)控終端，用于檢測分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)的電壓、電流、功率值以及并網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)，接收分布式電源并網(wǎng)控制器的遙信量，包括孤島事件信號、運(yùn)行狀態(tài)信號；
電力調(diào)度機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)接入分布式電源的配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、控制工作，并根據(jù)任務(wù)范圍，實(shí)現(xiàn)分布式電源的能量管理操作。
所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置包括用于檢測公共連接點(diǎn)電壓、電流以及公共連接點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集單元、用于實(shí)現(xiàn)對公共點(diǎn)連接開關(guān)分合控制的保護(hù)及安全控制單元、用于計量和質(zhì)量檢測的電能計量單元和電能質(zhì)量單元、用于分布式發(fā)電系統(tǒng)能量管理和孤島運(yùn)行控制的能量管理單元。
所述監(jiān)控終端包括針對分布式電源的DG監(jiān)控終端和針對負(fù)荷的負(fù)荷監(jiān)控終端，所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置利用載波模塊，通過電力線路和DG監(jiān)控終端、電力調(diào)度機(jī)構(gòu)相連。
所述監(jiān)控終端采用響應(yīng)召喚或者定時上傳方式，向分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置上傳監(jiān)視信息；所述監(jiān)控終端采用事件觸發(fā)方式，向分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置上傳事件信息；所述監(jiān)控終端通過串口通信方式與分布式電源并網(wǎng)控制器進(jìn)行交互，當(dāng)分布式電源并網(wǎng)控制器中出現(xiàn)孤島事件、運(yùn)行異常事件時，主動將事件傳送給監(jiān)控終端。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)的孤島保護(hù)方法，該方法包括下列順序的步驟：
（1）DG監(jiān)控終端接收分布式電源并網(wǎng)控制器中的事件信息，當(dāng)分布式電源并網(wǎng)控制器檢測出孤島事件時，DG監(jiān)控終端向分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置發(fā)送孤島事件信息，事件信息包括分布式電源的ID號、孤島出現(xiàn)時刻以及并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流值，并啟動其內(nèi)部的第一定時器；
（2）分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置接收到監(jiān)控終端的孤島事件信息后，根據(jù)孤島判別邏輯進(jìn)行分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島判別；如果判別結(jié)果為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島，則進(jìn)行公共連接點(diǎn)開關(guān)跳閘操作，并向DG監(jiān)控終端發(fā)送孤島處理完成命令；反之，如果判別結(jié)果為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判，則向監(jiān)控終端發(fā)送孤島誤判命令；
（3）監(jiān)控終端在第一定時器的定時時間內(nèi)接收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置命令，如果是孤島處理完成命令，監(jiān)控終端則向分布式電源控制器發(fā)孤島復(fù)歸命令，監(jiān)控終端同時復(fù)位第一定時器；如果是分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判命令，監(jiān)控終端則向分布式電源控制器發(fā)分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判命令，監(jiān)控終端同時復(fù)位第一定時器；在第一定時器到時后，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的關(guān)于孤島事件的相關(guān)應(yīng)答命令，則直接進(jìn)行分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)的分閘操作；所述第一定時器的定時時間值，由監(jiān)控系統(tǒng)中選擇的通信速率、分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置判斷邏輯以及不同分布式電源控制器的孤島判別時差共同決定。
所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島判別邏輯為：當(dāng)分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置接收到任一個DG監(jiān)控終端的孤島信號后，直接判斷為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島。
所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島判別邏輯為：當(dāng)分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置接收到任一個DG監(jiān)控終端的孤島信號后，設(shè)定其內(nèi)部的第二定時器，在第二定時器的定時時間內(nèi)，如果再收到n個DG監(jiān)控終端上傳的孤島事件信號，則判斷為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島；如果在第二定時器的定時時間內(nèi)，未收到n個DG監(jiān)控單元上傳的孤島事件信號，則判斷為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判；n的值根據(jù)分布式電源孤島檢測準(zhǔn)確率統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行設(shè)定；第二定時器的定時時間由不同分布式電源控制器的孤島判別時差，以及監(jiān)控終端與分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置通信時延共同決定。
在該孤島判別邏輯下，孤島保護(hù)方法為：首先，通過保護(hù)及安全控制單元，跳開公共連接點(diǎn)開關(guān)；其次，通過廣播方式，向分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的DG監(jiān)控終端下發(fā)孤島處理完成命令；再次，通過能量管理單元，進(jìn)行孤島運(yùn)行狀態(tài)下分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量平衡；
所述DG監(jiān)控終端收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島處理完成命令后，向分布式電源并網(wǎng)控制器傳遞孤島處理完成命令，并復(fù)位第一定時器，分布式電源并網(wǎng)控制器轉(zhuǎn)入孤島控制模式，并不再檢測孤島事件；
DG監(jiān)控終端在第一定時器的定時時間內(nèi)，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的與孤島相關(guān)的命令，將在第一定時器定時到期后，將向分布式電源并網(wǎng)控制器發(fā)送電源停機(jī)命令，并跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)。
在該孤島判別邏輯下，孤島保護(hù)方法為：在第二定時器未到時情況下，分布式發(fā)電并網(wǎng)裝置判定分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島，首先，通過保護(hù)及安全控制單元，跳開公共連接點(diǎn)開關(guān)；其次，通過廣播方式，向分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的DG監(jiān)控終端下發(fā)孤島處理完成命令；再次，通過能量管理單元，進(jìn)行孤島運(yùn)行狀態(tài)下分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量平衡；
DG監(jiān)控終端收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島處理完成命令后，向分布式電源并網(wǎng)控制器傳遞孤島處理完成命令，并復(fù)位第一定時器，分布式電源并網(wǎng)控制器轉(zhuǎn)入孤島控制模式，并不再檢測孤島事件；
DG監(jiān)控終端在第一定時器的定時時間內(nèi)，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的與孤島相關(guān)的命令，將在第一定時器定時到期后，將向分布式電源并網(wǎng)控制器發(fā)送電源停機(jī)命令，并跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)；
在第二定時器到時情況下，分布式發(fā)電并網(wǎng)裝置未判定分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島，通過廣播方式，向分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的DG監(jiān)控終端下發(fā)孤島誤判命令；
DG監(jiān)控終端收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島誤判命令，向分布式電源并網(wǎng)控制器傳遞孤島誤判命令，并復(fù)位第一定時器，分布式電源并網(wǎng)控制器復(fù)歸孤島檢測流程；
DG監(jiān)控終端在第一定時器定時時間內(nèi)，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的與孤島相關(guān)的命令，將在第一定時器定時到期后，將向分布式電源并網(wǎng)控制器發(fā)送電源停機(jī)命令，并跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明采用載波通信搭建監(jiān)控系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)，無需專門架設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，降低了系統(tǒng)成本；同時在系統(tǒng)新增分布式電源的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)無需增加新的硬件投資，可以滿足分布式電源靈活接入的要求。本發(fā)明可以提高僅配備被動孤島檢測方法的孤島檢測存在檢測死區(qū)的問題，同時又可以減低分布式電源并列運(yùn)行情況下，單分布式電源孤島誤檢測的概率，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量管理控制提供了基礎(chǔ)。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，包括：分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，完成分布式發(fā)電系統(tǒng)、負(fù)荷的監(jiān)控，向電力調(diào)度機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)控信息的上傳，執(zhí)行電力調(diào)度機(jī)構(gòu)的遙控命令；監(jiān)控終端，用于檢測分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)、負(fù)荷點(diǎn)的電壓、電流、功率值以及并網(wǎng)開關(guān)狀態(tài)，接收分布式電源并網(wǎng)控制器的遙信量，包括孤島事件信號、運(yùn)行狀態(tài)信號；電力調(diào)度機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)接入分布式電源的配電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、控制工作，并根據(jù)任務(wù)范圍，實(shí)現(xiàn)分布式電源的能量管理操作。
如圖1所示，所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置包括用于檢測公共連接點(diǎn)電壓、電流以及公共連接點(diǎn)開關(guān)狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集單元、用于實(shí)現(xiàn)對公共點(diǎn)連接開關(guān)分合控制的保護(hù)及安全控制單元、用于計量和質(zhì)量檢測的電能計量單元和電能質(zhì)量單元、用于分布式發(fā)電系統(tǒng)能量管理和孤島運(yùn)行控制的能量管理單元。所述監(jiān)控終端包括針對分布式電源的DG監(jiān)控終端和針對負(fù)荷的負(fù)荷監(jiān)控終端，所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置利用載波模塊，通過電力線路和DG監(jiān)控終端、電力調(diào)度機(jī)構(gòu)相連。 所述監(jiān)控終端采用響應(yīng)召喚或者定時上傳方式，向分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置上傳監(jiān)視信息；所述監(jiān)控終端采用事件觸發(fā)方式，向分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置上傳事件信息；所述監(jiān)控終端通過串口通信方式與分布式電源并網(wǎng)控制器進(jìn)行交互，當(dāng)分布式電源并網(wǎng)控制器中出現(xiàn)孤島事件、運(yùn)行異常事件時，主動將事件傳送給監(jiān)控終端。
本方法包括下列順序的步驟：
（1）DG監(jiān)控終端接收分布式電源并網(wǎng)控制器中的事件信息，當(dāng)分布式電源并網(wǎng)控制器檢測出孤島事件時，DG監(jiān)控終端向分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置發(fā)送孤島事件信息，事件信息包括分布式電源的ID號、孤島出現(xiàn)時刻以及并網(wǎng)點(diǎn)電壓、電流值，并啟動其內(nèi)部的第一定時器；
（2）分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置接收到監(jiān)控終端的孤島事件信息后，根據(jù)孤島判別邏輯進(jìn)行分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島判別；如果判別結(jié)果為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島，則進(jìn)行公共連接點(diǎn)開關(guān)跳閘操作，并向DG監(jiān)控終端發(fā)送孤島處理完成命令；反之，如果判別結(jié)果為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判，則向監(jiān)控終端發(fā)送孤島誤判命令；
（3）監(jiān)控終端在第一定時器的定時時間內(nèi)接收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置命令，如果是孤島處理完成命令，監(jiān)控終端則向分布式電源控制器發(fā)孤島復(fù)歸命令，監(jiān)控終端同時復(fù)位第一定時器；如果是分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判命令，監(jiān)控終端則向分布式電源控制器發(fā)分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判命令，監(jiān)控終端同時復(fù)位第一定時器；在第一定時器到時后，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的關(guān)于孤島事件的相關(guān)應(yīng)答命令，則直接進(jìn)行分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)的分閘操作；所述第一定時器的定時時間值，由監(jiān)控系統(tǒng)中選擇的通信速率、分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置判斷邏輯以及不同分布式電源控制器的孤島判別時差共同決定。
所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島判別邏輯為：當(dāng)分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置接收到任一個DG監(jiān)控終端的孤島信號后，直接判斷為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島。
在該孤島判別邏輯下，孤島保護(hù)方法為：首先，通過保護(hù)及安全控制單元，跳開公共連接點(diǎn)開關(guān)；其次，通過廣播方式，向分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的DG監(jiān)控終端下發(fā)孤島處理完成命令；再次，通過能量管理單元，進(jìn)行孤島運(yùn)行狀態(tài)下分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量平衡；
所述DG監(jiān)控終端收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島處理完成命令后，向分布式電源并網(wǎng)控制器，即圖1中的DG并網(wǎng)控制器傳遞孤島處理完成命令，并復(fù)位第一定時器，分布式電源并網(wǎng)控制器轉(zhuǎn)入孤島控制模式，并不再檢測孤島事件；
DG監(jiān)控終端在第一定時器的定時時間內(nèi)，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的與孤島相關(guān)的命令，將在第一定時器定時到期后，將向分布式電源并網(wǎng)控制器發(fā)送電源停機(jī)命令，并跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)。
另一種情況，所述分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島判別邏輯為：當(dāng)分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置接收到任一個DG監(jiān)控終端的孤島信號后，設(shè)定其內(nèi)部的第二定時器，在第二定時器的定時時間內(nèi)，如果再收到n個DG監(jiān)控終端上傳的孤島事件信號，則判斷為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島；如果在第二定時器的定時時間內(nèi)，未收到n個DG監(jiān)控單元上傳的孤島事件信號，則判斷為分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島誤判；n的值根據(jù)分布式電源孤島檢測準(zhǔn)確率統(tǒng)計結(jié)果進(jìn)行設(shè)定；第二定時器的定時時間由不同分布式電源控制器的孤島判別時差，以及監(jiān)控終端與分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置通信時延共同決定。
在該孤島判別邏輯下，孤島保護(hù)方法為：在第二定時器未到時情況下，分布式發(fā)電并網(wǎng)裝置判定分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島，首先，通過保護(hù)及安全控制單元，跳開公共連接點(diǎn)開關(guān)；其次，通過廣播方式，向分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的DG監(jiān)控終端下發(fā)孤島處理完成命令；再次，通過能量管理單元，進(jìn)行孤島運(yùn)行狀態(tài)下分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量平衡；
DG監(jiān)控終端收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島處理完成命令后，向分布式電源并網(wǎng)控制器傳遞孤島處理完成命令，并復(fù)位第一定時器，分布式電源并網(wǎng)控制器轉(zhuǎn)入孤島控制模式，并不再檢測孤島事件；
DG監(jiān)控終端在第一定時器的定時時間內(nèi)，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的與孤島相關(guān)的命令，將在第一定時器定時到期后，將向分布式電源并網(wǎng)控制器發(fā)送電源停機(jī)命令，并跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)；
在第二定時器到時情況下，分布式發(fā)電并網(wǎng)裝置未判定分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島，通過廣播方式，向分布式發(fā)電系統(tǒng)內(nèi)的DG監(jiān)控終端下發(fā)孤島誤判命令；
DG監(jiān)控終端收到分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置的孤島誤判命令，向分布式電源并網(wǎng)控制器傳遞孤島誤判命令，并復(fù)位第一定時器，分布式電源并網(wǎng)控制器復(fù)歸孤島檢測流程；
DG監(jiān)控終端在第一定時器定時時間內(nèi)，如果未收到分布式并網(wǎng)接口裝置的與孤島相關(guān)的命令，將在第一定時器定時到期后，將向分布式電源并網(wǎng)控制器發(fā)送電源停機(jī)命令，并跳開并網(wǎng)點(diǎn)開關(guān)。
可見，在基于分布式發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的孤島保護(hù)方法實(shí)現(xiàn)過程中，首先，各DG監(jiān)控終端的分布式電源并網(wǎng)控制器獨(dú)立完成對系統(tǒng)孤島事件的檢測；其次，在檢測到孤島事件發(fā)生后，分布式電源并網(wǎng)控制器通過串行通信方式，將孤島事件信息傳遞給與其對應(yīng)的DG監(jiān)控終端；再次，DG監(jiān)控終端在收到孤島事件信息后，通過終端內(nèi)的載波模塊，將該信息傳遞給分布式發(fā)電并網(wǎng)接口裝置，并啟動第一定時器。
綜上所述，本發(fā)明采用載波通信搭建監(jiān)控系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)，無需專門架設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)，降低了系統(tǒng)成本；同時在系統(tǒng)新增分布式電源的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)無需增加新的硬件投資，可以滿足分布式電源靈活接入的要求。本發(fā)明可以提高僅配備被動孤島檢測方法的孤島檢測存在檢測死區(qū)的問題，同時又可以減低分布式電源并列運(yùn)行情況下，單分布式電源孤島誤檢測的概率，并為分布式發(fā)電系統(tǒng)的能量管理控制提供了基礎(chǔ)。