[實用新型]一種具有發電和負荷預測功能的微網控制系統

有效

• 申請號: 201220031752.0
• 申請日: 2012-02-01
• 公開（公告）號: CN202548611U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 袁世強;楊宇全;張建海;宋麗;石銳;李統煥;劉洪亮;吳淑彬
• 申請（專利權）人: 天津市電力公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;H02J3/38
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

技術領域

本實用新型涉及電力系統發電、供電、配電與用電環節，具體涉及的是一種基于工業以太網總線技術，具有平抑微網與公用配電網功率交換能力的具有發電和負荷預測功能的微網控制系統及控制方法。

背景技術

過去，風力發電、光伏發電等分布式發電技術多應用于公用電網難以覆蓋的偏遠地區。近年來，隨著我國《可再生能源法》的實施，分布式發電的應用呈井噴態勢涌現。由于風力發電、光伏發電所固有的隨機波動性，使其難以在脫離公用電網支持的條件下高質量地運行。眾所周知，電能作為一種特殊的商品，其生產與消費是同時完成，且在數量上必須完全匹配，否則將嚴重影響電能質量。因此在許多除照明外的生產、生活應用場合，為保證人身和用電設備安全，分布式電源不允許孤島運行，限制了可再生能源利用率。

為此，業界提出一種微網系統技術，期望通過對儲能設備的調節來滿足分布式電源與負荷之間的供用電平衡，使得微網系統的電能質量在脫離公用電網的條件下也能得到保證。微網系統技術的突破，有望將我國可再生能源的利用程度推向一個嶄新的高度。

目前，微網技術尚處于起步階段，業界在微網系統控制器的設計原理與實現方式上各有不同，國內建成的微網試驗或示范工程正在陸續增加，但普遍存在如下問題：一類問題是負荷過于平穩，或者負荷的變化幅度相對于微網系統內分布式電源和儲能設備的調節能力來說明顯偏低，這使得微網系統的配置和建設成本過高，投入的微網設備沒有充分發揮其功能，技術的應用與推廣受到限制；其原因可歸結為微網系統控制策略過于簡單粗糙，微網系統控制器能力過于薄弱，無法實現較為復雜的控制策略。另一類解決方案和工程實現能夠很好地完成微網系統控制任務，設備功能也能得到充分發揮，但仍存在投資過大的問題，例如以現代大型電力系統調度自動化的核心平臺——即數據采集和監控系統(SCADA)/能量管理系統(EMS)為基礎開發微網系統控制器，固然能夠取得良好的效果，但其成本很高，考慮到價格因素，我們更應設計出結構簡化、效果明顯、成本經濟，便于推廣的微網控制系統。

發明內容

本實用新型的目的是針對現有微網控制系統技術的不足，提供一種功能強大、穩定可靠、成本經濟，便于推廣，對發電和負荷具有預測功能的微網控制系統及控制方法。

本實用新型的目的是通過以下技術手段實現的：

一種具有發電和負荷預測功能的微網控制系統，該微網控制系統包括有：微網環境監測儀、微網運行設備、工業以太網交換機以及微網控制器；微網控制器通過以太網口經工業以太網交換機或通過RS232接口通訊協議轉換器與微網運行設備相連接進行雙向通訊，該微網控制器通過RS-485串口接收微網環境監測儀上傳的環境指標信息。

而且、所述微網控制器由研華工控機主板、英特爾微處理器、工業通訊卡構成；所述微網控制器通過通訊模塊與微網運行設備進行通訊采集微網運行設備信息、輸出控制指令信息。

而且、所述微網運行設備包括有：分布式發電電源并網逆變器、儲能并網雙向逆變器、微網內各種負荷的接觸器與智能電表、無功補償設備的接觸器與智能電表、市電并網固態電子開關及智能電表。

而且、所述微網運行設備為使用接觸器、固態電子開關接入微網的微網運行設備，所述的通訊協議轉換器為RS-232協議轉換器。

一種用于所述微網控制系統的微網通訊控制方法，該控制方法是由安裝在微網控制器上的專用程序模塊實現的，所述專用程序模塊包括有通訊模塊及數據庫，所述專用程序模塊還包括有：數據處理與存儲模塊、發電與負荷預測模塊、控制邏輯判斷與控制量計算模塊、系統監控模塊；其控制方法包括：

(1)、數據處理與存儲模塊以預設的固定采樣率從通訊模塊獲取微網運行設備的狀態信息、環境信息以及各種電量值；

(2)、數據處理與存儲模塊首先將上述獲得的電量值進行處理，轉換為有效值指標；然后計算出有功功率、無功功率、功率因數、微網頻率運行指標；最后將上述采集得到的與加工處理得到的時間序列信息存儲到數據庫中；

(3)、發電與負荷預測模塊接收數據處理與存儲模塊及數據庫提供的微網系統的發電與負荷信息，根據發電與負荷的歷史曲線、當前環境信息、當前用電時間段、當前各微網運行設備的發電量、負荷水平、備用容量條件，采用常規短期負荷預測方法，獲得各微網運行設備應滿足的功率實時控制目標，進而提交給控制邏輯判斷與控制量計算模塊；