[發明專利]一種符合IEC61850規范的微電網分層控制系統的建模方法

有效

• 申請號: 201310492068.1
• 申請日: 2013-10-18
• 公開（公告）號: CN103543721B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 季宇;劉海濤;吳鳴;蘇劍;李洋;于輝;李蕊;呂志鵬;黃松
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;中國電力科學研究院;江西省電力科學研究院
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

技術領域

本發明涉及一種微電網信息通信的建模方法，具體涉及一種符合IEC61850規范的微電網分層控制系統的建模方法。

背景技術

微電網是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉換裝置、相關負荷和監控、保護裝置匯集而成的小型發配電系統。微電網中的電源多為容量較小的分布式電源，即含有電力電子接口的小型機組，包括微型燃氣輪機、燃料電池、光伏電池、小型風力發電機組以及超級電容、飛輪及蓄電池等儲能裝置。它們接在用戶側，具有成本低、電壓低以及污染小等特點。

微電網的運行控制對微電網高效可靠經濟運行具有重要意義。在典型的分層控制架構中（參照圖2），微電網集中控制器起到承上啟下的作用：一方面接受上層主站能量調度指令并下發給底層的分布式電源控制單元，另一方面實時監測底層設備狀態，并上送到能量管理平臺。其中，微網集中控制器還具有獨立控制底層設備的功能，此時控制器以系統穩定運行為目標，在儲能系統、光伏發電系統、風力發電系統等電源的可控范圍內完成實時調度，必要時對負荷進行分級投切，維持系統電壓幅值、頻率穩定。

隨著傳統一次能源的日益短缺及環境保護壓力的增大，分布式發電、微電網技術在世界范圍內迅速發展起來。但在技術的推廣和應用過程中也存在一些問題。主要體現在各個制造商按照適合自己設備通信協議開發的微電網監控系統，增加了智能大電網和電力調度部門對微電網監控和調度的難度，大大增加了二次開發的成本，減緩了微電網的發展步伐。

IEC61850標準是目前電力事業領域中主流的通信協議，最初應用在變電站自動化系統（SAS）領域，是一套以實現智能電子設備之間的互操作性和互換性為目的的面向電力系統對象統一建模的標準體系。目前該標準的應用已擴展到配電自動化系統及分布式可再生能源應用領域。IEC61860-7-420中針對柴油發電機組、太陽能電池發電、燃料電池和熱電聯產四種方式的分布式能源提出了系統建模模板，IEC61400-25系列標準針對風力發電專門制定了相關建模規范，該標準與IEC61850標準是兼容的，是對其的一種繼承。遵循IEC61850標準通信模型的微電源可以很容易地實現不同廠家設備的互換性和互操作，有利于構建具備“即插即用”特性的微電網運行控制系統。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種符合IEC61850規范的微電網分層控制系統的建模方法，該方法首次提出符合IEC61850及其兼容規范IEC61400-25的微電網分層控制架構設計方法，對微網分層控制系統的各層IED進行了功能建模，實現微網設備間的互操作，降低一致性測試技術門檻，有助于微網設備更新換代和即插即用。

本發明的目的是采用下述技術方案實現的：

本發明提供一種符合IEC61850規范的微電網分層控制系統的建模方法，所述微電網分層控制系統包括依次連接的能量管理層、集中控制層和就地控制層，所述能量管理層對應電力系統中的站控層；所述集中控制層和就地控制層對應電力系統中的間隔層，電力系統包括過程層，所述過程層為電網一次設備，包括線路測控終端和開關；

所述能量管理層包括微網能量管理主站；所述集中控制層包括微網集中控制器；所述就地控制層包括分布式電源控制器、負荷控制器和線路測控保護裝置；

其改進之處在于，所述方法包括下述步驟：

<1>對微電網分層控制系統進行信息服務映射；

<2>對微電網分層控制系統的服務器進行建模；

<3>對微電網分層控制系統的邏輯設備進行建模。

進一步地，所述步驟<1>中，微電網分層控制系統與數字化變電站不同的物理設備包括：物理量量測設備、一次能量轉換裝置（如風機、光伏組件等）和并網發電轉換裝置（整流、逆變接口）；所述一次能源轉換裝置、并網發電轉換裝置的建模統一在分布式電源控制器中完成；

對微電網分層控制系統進行信息服務映射包括：

A、建立過程層采集網；

B、間隔層建模；和

C、站控層建模。

進一步地，所述A中，過程層包括智能開關設備、電子式電壓、電流互感器以及合并單元；

建立過程層采集網包括：采集線路測控保護裝置電壓電流采樣值及開關狀態值傳送數據為實時數據，方式為：建立過程總線，采用采樣值SAV及變電站事件GOOSE專網或共網傳輸的快速報文實現；

分布式電源控制器與分布式電源之間采用內部總線傳輸實時采樣數據及控制信息，內部總線包括CAN總線和Modbus總線。